Sifat Alkana Alkana merupakan zat yang sukar bereaksi sehingga disebut paraffin yang berarti memiliki afinitas kecil. Alkana dapat mengalami reaksi pembakaran, substitusi, dan cracking (pemutusan rantai alkana menjadi hidrokarbon dengan rantai karbon lebih pendek atau hidrokarbon tidak jenuh). Sifat fisis alkana: A. Dengan bertambahnya atom C (bertambahnya Mr) titik didih & titik leleh bertambah. Pada suhu kamar Metana – butana : gas Pentana – heptadekana : cair Oktadekana – dst : padat B. Untuk jumlah C yang sama (seisomer) titik didih rantai tak bercabang lebih tinggi daripada rantai bercabang.

Chem 331, Chapter 2 2 Copyright 2001, David R. Anderson 2

HOMOLOG ALKANA RUMUS KIMIA Td 0C WUJUD CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 - 161,5 - 88,6 - 42,1 - 0,5 36,1 68,7 98,4 125,7 150,8 174 - Gas Cair

Isomers: normal and bercabang C4H10 n-butana “straight chain” isomer Rangka isobutana Rantai bercabang 4

C5H12 n-pentana isopentana neopentana C6H14 5 isomer C10H22 75 isomer obviously need system of nomenclature 5

Contoh soal: Gambarkan isomer konstitusional berikut. C6H14 (5) C7H16 (9) Check Answer 6

Jawaban: C6H14 (5) C7H16 (9) 7

Substituent: gugus alkil methyl group ethyl group propyl isopropyl butyl sec-butyl isobutyl tert-butyl 8

Titik didih & leleh dipengaruhi ikatan antar molekul. makin kuat ikatan antar molekulnya titik didih & titik leleh makin tinggi. Ikatan antar molekul dipengaruhi oleh ukuran molekul (Mr ) dan bentuk molekul (struktur molekul). Sifat fisis hidrokarbon dipengaruhi oleh bentuk molekul. Molekul yang besar dan luas memperkuat gaya ikatan antar molekul. Titik didih = suhu pada saat tekanan uap zat cair sama dengan tekanan udara luar.

Makin besar massa molekul relatifnya  makin besar ukuran molekulnya  makin kuat ikatan antar molekul  makin tinggi titik didih & titik leleh. Molekul yang memiliki banyak cabang  luas molekul berkurang  titik didih (leleh) berkurang.

Hubungan struktur dan sifat senyawa: Antaraksi intermolekular : Gaya London (or van der Waals) (lemah) Gaya London = antaraksi dipol-dipol yang lemah antar molekul non polar Gaya Van der Waals = antaraksi berbagai dipol-dipol secara kolektif b.p. CH4 -160ºC C2H6 -89 C3H8 -42 n-C4H10 -0.4 n-C5H10 36 vs Percabangan  titik didih rendah - . 4 ° C 1 2 3 6 8 9 greater surface area for attraction Senyawa non polar, larut dalam pelarut non polar (dietil eter, benzena) 11

HALOALKANA / ALKILHALIDA Haloalkana = halogen alkana Rumus R –X = CnH2n+1 – X X = unsur halogen = F, Cl, Br, I Nama IUPAC  haloalkana Nama Trivial  alkilhalida

Penamaan IUPAC : Nama halogen disebutkan lebih dulu dan diberi nama halo F=fluoro, Cl=khloro, Br=bromo dan I=iodo. Penomoran rantai utama dimulai dari ujung yang terdekat dengan halogen. Jika halogen lebih dari satu diberi awalan di = 2, tri = 3, tetra = 4 dst. Jika jenis halogen lebih dari satu, penomoran rantai utama berdasarkan halogen yang lebih reaktif. F > Cl > Br > I 5. Penulisan halogen berdasarkan urutan abjad.

1 2 3

CH3 – CH – CH – CH2 – CH – CH3 | | │ CH3 Br Br 2,4-dibromo-5-metilheksana CH3 – CH – CH – CH – CH3 │ │ | F Br Cl 3-bromo-2-fluoro-4-kloropentana

CH3 – CH – CH – CH2 – CH – CH3 | | │ CH3 Br Br 2,4-dibromo-5-metilheksana CH3 – CH – CH – CH – CH3 │ │ | F Br Cl 3-bromo-2-fluro-4-kloropentana

Sifat kimia Alkana Reaksi pembakaran sempurna CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O Pembakaran tidak sempurna Dihasilkan gas CO / CO2 dan H2O CH4 + O2  CO + H2O CH4 + 2O2  CO + CO2 + 2H2O CH4 + 2O2  C + CO + CO2 + 2H2O CH4 + 2O2  C + CO2 + 2H2O

Reaksi substitusi oleh unsur halogen Reaksi Substitusi = reaksi penggantian atom, ion atau gugus atom dari suatu senyawa. Jika senyawa alkana disubstitusi oleh halogen (F2, Cl2, Br2, I2) maka senyawa yang dihasilkan adalah haloalkana. Reaksi substitusi CH4 + Cl2  CH3Cl + HCl metil klorida (klorometana) CH3Cl + Cl2  CH2Cl2 + HCl metil diklorida (diklorometana) CH2Cl2 + Cl2  CHCl3 + HCl metil triklorida (triklorometana) CHCl3 + Cl2  CCl4 + HCl karbon tetraklorida (tetraklorometana)

Reaksi penggantian atom H dengan atom halogen dengan bantuan sinar ultraviolet atau suhu tinggi: CnH2n+2 + X2  CnH2n+1X + HX CH3-CH2-CH3 + Cl2  CH3-CHCl-CH3 + HCl CH3 CH3 | | CH3 – CH – CH3 + Cl2  CH3 – CCl – CH3 + HCl Urutan kekuatan ikatan atom H dengan atom C: C primer > C sekunder > C tersier

FRESSENDEN HAL 234 Substitusi Brom dan Khlor pada alkana CH3CH2CH3 + Cl2 (sinar uv) CH3CHCH3 + CH3CH2CH2 │ │ Cl Cl 2-khloropropana 1-khloropropana (55%) (45%) CH3CH2CH3 + Br2 (sinar uv) CH3CHCH3 + CH3CH2CH2 Br Br 2-bromoropropana 1-bromopropana (98%) (2%) Tampak bahwa brom menghasilkan 98% 2-bromopropana, lebih selektif daripada khlor dalam hal merebut H pada atom C sekunder. Selektivitas brom ini disebabkan karena brom tidak sereaktif khlor dalam halogenasi radikal bebas.

3). Reaksi Cracking (Perengkahan) Cracking (pemecahan alkana rantai panjang menjadi rantai yang lebih pendek dan terbentuk ikatan tak jenuh) C14H30  C7H16 + C7H14 C8H18  C5H12 + C3H6 The most common industrial synthesis of alkenes is based on cracking of petroleum. Large alkanes are broken apart (pemisahan) at high temperatures, often in the presence of a zeolite catalyst, to give alkenes and smaller alkanes, and the mixture of products is then separated(terpisah) by fractional distillation. This is mainly used for the manufacture of small alkenes (up to six carbons).[1]

REAKSI SENYAWA KARBON Ikatan kimia melibatkan adanya pasangan-pasangan elektron, yang pada saat akan berlangsung reaksi ikatannya putus dan berakibat pasangan elektron tersebut terbawa oleh salah satu gugus yang lebih elektronegatif ini terjadi jika keelektronegatifan gugus tersebut tidak sama. Sedangkan jika kelektronegatifannya sama, pasangan elektron akan pecah dan masing-masing gugus membawa sebuah elektron. A : B  A:- + B+ A : B  A+ + B:- A : B  A. + B.

Gugus A:- dan B:- merupakan gugus yang mempunyai sepasang elektron bebas, sehingga mudah bereaksi (lebih suka berikatan) dengan proton (inti= nukleus) disebut dengan gugus nukleofil (arti suka proton) Gugus A+ dan B+ merupakan gugus yang kekurangan elektron dan dapat menerima (lebih suka) menerima pasangan elektron disebut gugus elektrofil.

Gugus yang termasuk elektrofil: H+, ion logam, CH3+ , CH2+ Gugus yang termasuk nukleofil: OH- , F- , Cl- , Br- dan I- Gugus radikal bebas merupakan gugus yang sangat aktif untuk merusak pasangan elektron dari suatu gugus yang netral ataupun gugus lain.

REAKSI-REAKSI SEDERHANA Reaksi Substitusi = reaksi penggantian atom, ion atau gugus atom oleh atom/gugus atom lain dalam suatu senyawa. Reaksi pertukaran gugus fungsi yaitu atom atau gugus atom dari suatu senyawa karbon digantikan oleh atom atau gugus atom yang lain dari senyawa lain. Gugus fungsi = atom/gugusan atom yang menentukan sifat senyawa

Jika senyawa alkana disubstitusi oleh halogen (Cl2, Br2) dengan bantuan sinar ultraviolet atau suhu tinggi maka dihasilkan adalah senyawahaloalkana. Reaksi Klorinasi CH4 + Cl2  CH3Cl + HCl metil klorida (klorometana) CH3Cl + Cl2  CH2Cl2 + HCl metil diklorida (diklorometana) CH2Cl2 + Cl2  CHCl3 + HCl metil triklorida (triklorometana/ Khloroform)) CHCl3 + Cl2  CCl4 + HCl karbon tetraklorida (tetraklorometana)

A. Reaksi Substitusi Reaksi substitusi merupakan reaksi penggantian suatu gugus dengan gugus lain pada senyawa karbon. Penggantian gugus nukleofil disebut dengan substitusi nukleofil dan pengganti gugus elektrofil disebut substitusi elektrofil. Sehingga pereaksi yang elektrofil akan digantikan oleh gugus elektrofil dan gugus nukleofil akan digantikan gugus nukleofil yang lain. R-X + YZ  R-Y + XZ R-X + YZ  R-Z + XY Contoh alkohol dapat sebagai gugus elektrofil dan nukleofil: R-O-H  R-O- + H+ (bila dengan elektrofil) Atau R-O-H  R+ + OH- (bila dengan nukleofil)

R-X + YZ  R-Y + XZ R-X + YZ  R-Z + XY Contoh alkohol dapat sebagai gugus elektrofil dan nukleofil: R-O-H  R-O- + H+ (bila dengan elektrofil) Atau R-O-H  R+ + OH- (bila dengan nukleofil) CH3OH + HCl  CH3Cl + H2O C2H5OH + Na  C2H5ONa + ½ H2

Reaksi penggantian atom H dengan atom halogen dengan bantuan sinar ultraviolet atau suhu tinggi: CnH2n+2 + X2  CnH2n+1X + HX CH3-CH2-CH3 + Cl2  CH3-CHCl-CH3 + HCl CH3 CH3 | | CH3 – CH – CH3 + Cl2  CH3 – C HCl – CH3 + HCl Urutan kekuatan ikatan atom H dengan atom C: C primer > C sekunder > C tersier

CH3-CH2-CH3 + Cl2  CH3-CHCl-CH3 + CH3-CH2-CH2Cl+ HCl 55% 45% CH3-CH2-CH3 + Br2  CH3-CHBr-CH3 + CH3-CH2-CH2Br+ HBr 98% 2% CH3 CH3 | | CH3 – CH – CH3 + Cl2  CH3 – C HCl – CH3 + HCl Urutan kekuatan ikatan atom H dengan atom C: C primer > C sekunder > C tersier

b. Reaksi Alkil Halida dengan Basa Kuat R-X + LOH  R-OH + LX CH3CH2-Cl + KOH  CH3CH2-OH + KCl c. Reaksi Alkohol dengan PCl3 3 R-OH + PCl3  3R-Cl + P(OH)3 atau H3PO3 3 CH3CH2-OH + PCl3  3 CH3CH2-Cl + H3PO3 d. Reaksi Alkohol dengan logam Na 2CH3CH2-OH + 2Na  2CH3CH2-ONa + H2

2. Reaksi Adisi = Reaksi pengubahan ikatan rangkap menjadi tunggal. Reaksi pemutusan ikatan rangkap. Reaksi penjenuhan senyawa karbon. a. Reaksi adisi hidrogen halida (HX) R-CH=CH2 + HX  R-CHX – CH3 Adisi alkena oleh asam halida berlaku aturan Markovnikov : Atom H dari HX akan terikat pada atom C yang berikatan rangkap yang mengikat H lebih banyak atau atom X akan cenderung terikat pada atom karbon yang mengikat gugus alkil yang lebih panjang (kecuali bila ada pengaruh gugus lain yang berpengaruh terhadap muatan atom C pada ikatan rangkap)

Jika kedua atom C yang tak jenuh mengikat atom-atom H yang sama banyaknya, maka berlaku aturan Saytseff-Wegner yang menyatakan bahwa bagian negatif dari zat yang diadisi selalu diikat oleh atom C yang mengikat gugus alkil yang paling sederhana. δ+ δ- CH3-CH2-CH=CH-CH3 + HX  CH3-CH2-CHX – CH2-CH3 Urutan Gugus pendorong elektron (CH3)3C- > (CH3)2CH- > CH3-CH2-CH2- > CH3-CH2- > CH3- > -H

b. Reaksi adisi oleh halogen/ Halogenasi (F2, Cl2, Br2 dan I2 ) R-CH=CH2 + X2  dihalogen alkana c. Reaksi adisi oleh hidrogen / Hidrogenasi (H2) R-CH=CH2 + H2 R-CH2 – CH3 d. Reaksi adisi alkena dengan air menghasilkan alkohol R-CH=CH2 + H2O  R – CHOH– CH3 60%  R – CH2– CH2OH 40%

3. Reaksi Eliminasi = Reaksi yang melibatkan pelepasan ion, atom atau gugus atom. Reaksi pembentukan ikatan rangkap (kebalikan reaksi adisi) Alkena dapat dibuat dari reaksi eliminasi alkohol atau halogen alkana. ROH + H2SO4 alkena + H2O CH2 =CH2 + H2O CH3–CH2OH+H2SO4 RX + KOH alkena + KX + H2O CH3–CH2Br + KOH CH2 =CH2 + KBr + H2O

RX + KOH alkena + KX + H2O CH3–CH2Br + KOH CH2 =CH2 + KBr + H2O

4. Reaksi Polimerisasi alkena Polimerisasi : proses penggabungan beberapa molekul sederhana (monomer)  molekul besar (makro molekul/ polimer) Polimer Monomer Reaksi Terdapat PE= Polietena CH2=CH2 -(CH2-CH2 )- Plastik bungkus PP=Polipropilena CH2=CH-CH3 -(CH2 –CH)- │ CH3 Tali plastik, karung plastik, botol plastik PVC= Polivinil klorida CH2=CHCl Vinil klorida Pipa, pelapis lantai

5. Reaksi pembakaran sempurna C +O2  CO2 H2 + O2  H2O CH4 + 2O2  CO2 + 2H2O Pembakaran tidak sempurna dihasilkan gas CO / CO2 dan H2O CH4 + O2  CO + H2O atau CH4 + 2O2  CO + CO2 + 2H2O 6. Reaksi Oksidasi Alkenes are oxidized with a large number of oxidizing agents. In the presence of oxygen, alkenes burn with a bright flame to produce carbon dioxide and water. Reaction with ozone in ozonolysis leads to the breaking of the double bond, yielding two aldehydes or ketones R1-CH=CH-R2 + O3 → R1-CHO + R2-CHO + H2O This reaction can be used to determine the position of a double bond in an unknown alkene.