Materi Kimia: Hidrokarbon

Bahan bakar yang menggerakkan kendaraan, plastik yang membungkus makanan, obat-obatan, pewarna, serta jutaan produk lain di sekitar kita hampir semuanya berakar pada satu keluarga senyawa: hidrokarbon. Bab ini membahas kekhasan atom karbon yang memungkinkan keanekaragaman luar biasa tersebut, penggolongan hidrokarbon, tata nama, isomer, serta sifat dan reaksi-reaksinya.

1. Kekhasan Atom Karbon
2. Penggolongan Hidrokarbon
3. Struktur, Sifat, dan Tata Nama Alkana, Alkena, Alkuna
4. Isomer Hidrokarbon
5. Sifat Fisik dan Kimia Hidrokarbon
6. Reaksi-reaksi pada Senyawa Hidrokarbon

---

A. Kekhasan Atom Karbon

Konfigurasi Elektron dan Valensi Karbon

Atom karbon (C) memiliki nomor atom 6 dengan konfigurasi elektron 2, 4. Artinya, karbon memiliki empat elektron valensi dan membentuk tepat empat ikatan kovalen untuk mencapai konfigurasi oktet. Kemampuan membentuk empat ikatan inilah yang menjadi pangkal kekhasan karbon.

Konfigurasi elektron atom C = 1s² 2s² 2p²; H = 1s¹,
struktur Lewis atom C dengan 4 elektron valensi

Empat Kekhasan Atom Karbon

1. Dapat Membentuk Empat Ikatan Kovalen

Karena memiliki empat elektron valensi, satu atom karbon dapat mengikat empat atom lain sekaligus. Keempat ikatan ini dapat berupa ikatan tunggal (C-C), rangkap dua (C=C), maupun rangkap tiga (C≡C) dengan sesama atom karbon maupun dengan atom lain seperti H, O, N, dan halogen.

2. Dapat Membentuk Rantai Karbon yang Panjang (Katenasi)

Atom karbon mampu berikatan dengan atom karbon lain secara berulang membentuk rantai yang sangat panjang. Sifat ini disebut katenasi. Tidak ada unsur lain yang memiliki kemampuan katenasi sebaik karbon, karena ikatan C-C cukup kuat (347 kJ/mol) sekaligus stabil di berbagai kondisi. Inilah yang memungkinkan terbentuknya jutaan senyawa karbon berbeda.

3. Dapat Membentuk Rantai Lurus, Bercabang, maupun Melingkar (Siklik)

Rantai karbon tidak harus lurus. Karbon bisa membentuk cabang di berbagai posisi, serta menutup diri menjadi cincin (senyawa siklik). Fleksibilitas bentuk inilah yang menghasilkan isomer, yaitu senyawa berbeda dengan rumus molekul yang sama.

Rantai Lurus

Semua atom C tersusun berurutan dari ujung ke ujung. Contoh: n-butana.

Rantai Bercabang

Ada atom C yang berikatan dengan lebih dari dua C lain sehingga membentuk percabangan. Contoh: isobutana.

Rantai Melingkar (Siklik)

Kedua ujung rantai C bergabung membentuk cincin tertutup. Contoh: sikloheksana.

4. Dapat Membentuk Ikatan Tunggal, Rangkap Dua, dan Rangkap Tiga

Karbon tidak hanya membentuk ikatan tunggal. Dua atom karbon bisa berbagi dua pasang elektron (ikatan rangkap dua, C=C) atau tiga pasang elektron (ikatan rangkap tiga, C≡C). Perbedaan jenis ikatan ini menghasilkan sifat reaktivitas yang berbeda dan menjadi dasar penggolongan hidrokarbon menjadi alkana, alkena, dan alkuna.

Posisi Atom Karbon: Primer, Sekunder, Tersier, dan Kuarterner

Atom karbon dalam suatu rantai dibedakan berdasarkan jumlah atom C lain yang diikatnya secara langsung.

Jenis C	Terikat pada berapa atom C lain?	Contoh posisi dalam rantai
Karbon primer (1°)	1 atom C	Atom C di ujung rantai
Karbon sekunder (2°)	2 atom C	Atom C di tengah rantai lurus
Karbon tersier (3°)	3 atom C	Atom C di titik percabangan tiga
Karbon kuarterner (4°)	4 atom C	Atom C di titik percabangan empat, tidak mengikat H

---

B. Penggolongan Hidrokarbon

Hidrokarbon adalah senyawa organik yang hanya tersusun dari atom karbon (C) dan hidrogen (H). Meskipun hanya terdiri dari dua jenis atom, variasi struktur yang dapat dibentuk sangatlah besar.

Skema Penggolongan Hidrokarbon

Hidrokarbon dibagi berdasarkan dua kriteria utama: bentuk rantai karbon dan jenis ikatan yang ada dalam rantai tersebut.

Penggolongan Hidrokarbon
Berdasarkan Bentuk Rantai	Subgolongan	Ciri Utama
Alifatik (rantai terbuka)	Alkana	Semua ikatan tunggal (jenuh)
	Alkena	Ada minimal satu ikatan rangkap dua C=C (tidak jenuh)
	Alkuna	Ada minimal satu ikatan rangkap tiga C≡C (tidak jenuh)
Alisiklik (rantai tertutup, non-aromatik)	Sikloalkana, Sikloalkena	Rantai karbon membentuk cincin, tidak memiliki sistem aromatik
Aromatik (rantai tertutup, sistem pi terdelokalisasi)	Benzena dan turunannya	Memiliki cincin benzena dengan elektron pi yang terdelokalisasi

Catatan: Pada kurikulum SMA kelas 10, fokus utama ada pada hidrokarbon alifatik (alkana, alkena, alkuna). Senyawa aromatik dan alisiklik dibahas lebih mendalam di kelas 12.

Perbedaan Hidrokarbon Jenuh dan Tidak Jenuh

Hidrokarbon Jenuh

Semua ikatan C-C berupa ikatan tunggal. Sudah "jenuh" dengan hidrogen, tidak bisa menambah atom H lagi tanpa memutus ikatan. Contoh: alkana (C_nH_2n+2).

Hidrokarbon Tidak Jenuh

Memiliki setidaknya satu ikatan rangkap dua atau rangkap tiga antar atom C. Masih dapat menambah atom H melalui reaksi adisi. Contoh: alkena dan alkuna.

---

C. Struktur, Sifat, dan Tata Nama

C.1 Alkana

Pengertian dan Rumus Umum

Alkana adalah hidrokarbon alifatik jenuh, yaitu hidrokarbon rantai terbuka yang seluruh ikatan C-C-nya berupa ikatan tunggal. Rumus umum alkana adalah:

C_nH_2n+2  (n = jumlah atom karbon, n ≥ 1)

Setiap atom karbon dalam alkana berikatan dengan empat atom lain (C atau H), memenuhi kaidah oktet secara penuh. Alkana juga disebut parafin (dari bahasa Latin parum affinis, artinya "kurang reaktif") karena kereaktifannya yang rendah dibanding golongan hidrokarbon lain.

Deret Homolog Alkana

Anggota-anggota alkana membentuk suatu deret homolog: setiap anggota berturutan berbeda satu gugus CH₂. Berikut adalah 10 anggota pertama alkana.

n	Nama	Rumus Molekul	Rumus Struktur Singkat	Mr
1	Metana	CH4	CH4	16
2	Etana	C2H6	CH3-CH3	30
3	Propana	C3H8	CH3-CH2-CH3	44
4	Butana	C4H10	CH3-(CH2)2-CH3	58
5	Pentana	C5H12	CH3-(CH2)3-CH3	72
6	Heksana	C6H14	CH3-(CH2)4-CH3	86
7	Heptana	C7H16	CH3-(CH2)5-CH3	100
8	Oktana	C8H18	CH3-(CH2)6-CH3	114
9	Nonana	C9H20	CH3-(CH2)7-CH3	128
10	Dekana	C10H22	CH3-(CH2)8-CH3	142

Tips hafalan nama alkana C1-C10: Met-Et-Pro-But-Pent-Heks-Hept-Okt-Non-Dek. Awalan C5-C10 berasal dari bahasa Yunani untuk bilangan 5-10 (penta, hexa, hepta, okta, nona, deka).

Gugus Alkil

Ketika satu atom H dilepas dari alkana, terbentuk gugus yang disebut alkil. Gugus alkil tidak dapat berdiri sendiri dan selalu terikat sebagai cabang atau substituen. Nama gugus alkil diperoleh dengan mengganti akhiran -ana pada nama alkana dengan -il.

Asal Alkana	Nama Gugus Alkil	Lambang	Rumus
Metana	Metil	Me-	-CH3
Etana	Etil	Et-	-CH2CH3
Propana	Propil / Isopropil	Pr- / iPr-	-CH2CH2CH3 / -CH(CH3)2
Butana	Butil / Isobutil / sek-Butil / ters-Butil	Bu-	berbagai bentuk

Tata Nama Alkana Bercabang (IUPAC)

Penamaan alkana bercabang mengikuti aturan IUPAC yang sistematis. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut.

1. Tentukan rantai induk: yaitu rantai karbon terpanjang yang mengandung semua cabang utama. Rantai induk memberikan nama dasar senyawa.
2. Beri nomor atom C pada rantai induk mulai dari ujung yang paling dekat dengan cabang pertama (nomor terkecil untuk cabang).
3. Namai setiap cabang (gugus alkil) dengan nama gugus alkil yang sesuai dan cantumkan nomor posisinya.
4. Jika ada cabang yang sama lebih dari satu, gunakan awalan di- (2), tri- (3), tetra- (4), dan seterusnya, diikuti nomor posisi masing-masing, dipisahkan koma.
5. Urutan penulisan nama: nomor posisi-nama cabang (urut alfabetis) + nama rantai induk. Nomor dipisahkan tanda hubung dari nama, bukan dari nomor lain.

2-metilbutana


2,2-dimetilpropana


2,3-dimetilpentana

Aturan penting: Bila ada dua kemungkinan rantai induk dengan panjang yang sama, pilih yang memiliki cabang lebih banyak. Bila masih sama, pilih yang nomor lokan cabangnya lebih kecil (kumpulan nomor terkecil).

Contoh Penamaan Alkana

Rumus Struktur Singkat	Nama IUPAC	Penjelasan
CH3-CH(CH3)-CH3	2-metilpropana	Rantai induk 3C (propana), cabang metil di C-2
CH3-CH(CH3)-CH2-CH3	2-metilbutana	Rantai induk 4C (butana), cabang metil di C-2
CH3-C(CH3)2-CH3	2,2-dimetilpropana	Rantai induk 3C, dua cabang metil keduanya di C-2
CH3-CH(CH3)-CH(CH3)-CH3	2,3-dimetilbutana	Rantai induk 4C, cabang metil di C-2 dan C-3
CH3-CH(C2H5)-CH2-CH3	3-metilpentana	Rantai induk 5C, cabang metil di C-3 (bukan "2-etilbutana")

C.2 Alkena

Pengertian dan Rumus Umum

Alkena adalah hidrokarbon alifatik tidak jenuh yang memiliki minimal satu ikatan rangkap dua C=C dalam rantainya. Rumus umum alkena dengan satu ikatan rangkap dua adalah:

C_nH_2n  (n ≥ 2)

Ikatan rangkap dua C=C terdiri dari satu ikatan sigma (σ) dan satu ikatan pi (π). Ikatan π bersifat lebih lemah dan lebih reaktif sehingga alkena jauh lebih mudah bereaksi dibanding alkana.

Deret Homolog Alkena

n	Nama	Rumus Molekul	Rumus Struktur Singkat
2	Etena (etilena)	C2H4	CH2=CH2
3	Propena (propilena)	C3H6	CH2=CH-CH3
4	Butena	C4H8	CH2=CH-CH2-CH3 (1-butena)
5	Pentena	C5H10	CH2=CH-(CH2)2-CH3 (1-pentena)
6	Heksena	C6H12	CH2=CH-(CH2)3-CH3 (1-heksena)

Tata Nama Alkena (IUPAC)

1. Rantai induk adalah rantai karbon terpanjang yang memuat ikatan rangkap dua.
2. Penomoran: mulai dari ujung yang paling dekat dengan ikatan rangkap, sehingga karbon pertama ikatan rangkap memperoleh nomor terkecil.
3. Posisi ikatan rangkap ditunjukkan dengan nomor atom C pertama dari ikatan rangkap tersebut, ditulis sebelum akhiran -ena.
4. Cabang (gugus alkil) diberi nama dan nomor seperti pada alkana.
5. Akhiran nama rantai induk: -ana diganti -ena.

Rumus Struktur Singkat	Nama IUPAC
CH2=CH-CH2-CH3	1-butena
CH3-CH=CH-CH3	2-butena
CH2=C(CH3)-CH3	2-metilpropena
CH3-CH=C(CH3)-CH2-CH3	3-metil-2-pentena
CH2=CH-CH=CH2	1,3-butadiena (dua ikatan rangkap)

1-butena


2-butena


2-metilpropena

C.3 Alkuna

Pengertian dan Rumus Umum

Alkuna adalah hidrokarbon alifatik tidak jenuh yang memiliki minimal satu ikatan rangkap tiga C≡C dalam rantainya. Rumus umum alkuna dengan satu ikatan rangkap tiga adalah:

C_nH_2n-2  (n ≥ 2)

Ikatan rangkap tiga terdiri dari satu ikatan sigma (σ) dan dua ikatan pi (π). Dua atom C yang berikatan rangkap tiga beserta dua atom yang terikat langsung padanya membentuk geometri linear (sudut ikatan 180°).

Deret Homolog Alkuna

n	Nama	Rumus Molekul	Rumus Struktur Singkat
2	Etuna (asetilena)	C2H2	CH≡CH
3	Propuna	C3H4	CH≡C-CH3
4	Butuna	C4H6	CH≡C-CH2-CH3 (1-butuna)
5	Pentuna	C5H8	CH≡C-(CH2)2-CH3 (1-pentuna)
6	Heksuna	C6H10	CH≡C-(CH2)3-CH3 (1-heksuna)

Tata Nama Alkuna (IUPAC)

Aturan penamaan alkuna identik dengan alkena, dengan perbedaan:

• Rantai induk adalah rantai terpanjang yang memuat ikatan rangkap tiga.
• Akhiran -ana diganti -una.
• Penomoran dimulai dari ujung paling dekat dengan ikatan rangkap tiga.

Rumus Struktur Singkat	Nama IUPAC
CH≡C-CH2-CH3	1-butuna
CH3-C≡C-CH3	2-butuna
CH≡C-CH(CH3)-CH3	3-metil-1-butuna
CH3-C≡C-CH2-CH3	2-pentuna

Perbandingan Rumus Umum Alkana-Alkena-Alkuna

Golongan	Rumus Umum	Jenis Ikatan	Contoh (n=4)	Rumus Molekul (n=4)
Alkana	CnH2n+2	Semua ikatan tunggal	Butana	C4H10
Alkena	CnH2n	Ada satu C=C	Butena	C4H8
Alkuna	CnH2n-2	Ada satu C≡C	Butuna	C4H6

Butana C₄H₁₀


1-Butena C₄H₈


1-Butuna C₄H₆

---

D. Isomer Hidrokarbon

Isomer adalah senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama tetapi struktur atau susunan atomnya berbeda, sehingga sifatnya pun berbeda. Semakin banyak atom C, semakin banyak kemungkinan isomer yang dapat terbentuk.

Jenis-Jenis Isomer pada Hidrokarbon

1. Isomer Kerangka (Isomer Struktur)

Senyawa-senyawa ini memiliki rumus molekul sama tetapi kerangka atau bentuk rantai karbonnya berbeda (lurus atau bercabang). Isomer kerangka hanya ditemukan pada alkana, alkena, maupun alkuna dengan n ≥ 4.

Isomer kerangka butana: n-butana dan 2-metilpropana (isobutana)

C₄H₁₀
n-butana ( \(-0,5^{\circ} \text{C}\))


C₄H₁₀
2-metilpropana/isobutana (\(-11,7^{\circ} \text{C}\))

Contoh isomer kerangka C₄H₁₀ (butana): ada 2 isomer, yaitu n-butana (rantai lurus) dan 2-metilpropana (bercabang). C₅H₁₂ memiliki 3 isomer, C₆H₁₄ memiliki 5 isomer, C₇H₁₆ memiliki 9 isomer, dan seterusnya jumlahnya bertambah pesat.

2. Isomer Posisi

Senyawa yang rantai karbonnya sama, tetapi posisi ikatan rangkap (pada alkena atau alkuna) berada di tempat yang berbeda. Isomer posisi relevan mulai dari n ≥ 4 untuk alkena dan alkuna.

Contoh isomer posisi C₄H₈ (butena):

• 1-butena: CH₂=CH-CH₂-CH₃ (ikatan rangkap di C-1)
• 2-butena: CH₃-CH=CH-CH₃ (ikatan rangkap di C-2)

Isomer posisi 1-butena dan 2-butena, serta isomer kerangka 2-metilpropena
1-butena (C₄H₈)


2-butena (C₄H₈)


2-metilpropena (C₄H₈)

3. Isomer Gugus Fungsi

Senyawa yang memiliki rumus molekul sama tetapi berbeda golongan. Antara alkena dan sikloalkana keduanya memiliki rumus umum C_nH_2n, sehingga merupakan isomer gugus fungsi satu sama lain. Demikian pula alkuna dan sikloalkena (C_nH_2n-2).

Pasangan Isomer Gugus Fungsi	Rumus Umum	Contoh (n=3)
Alkena dan Sikloalkana	CnH2n	Propena (C3H6) dan siklopropana (C3H6)
Alkuna dan Sikloalkena	CnH2n-2	Propuna (C3H4) dan siklopropen (C3H4)
Alkuna dan Alkadiena	CnH2n-2	1-butuna dan 1,3-butadiena, keduanya C4H6

4. Isomer Geometri (Isomer cis-trans)

Isomer ini terjadi pada alkena ketika dua atom C yang terhubung oleh ikatan rangkap dua masing-masing mengikat dua gugus yang berbeda. Karena ikatan π mencegah rotasi bebas, kedua gugus dapat berada di sisi yang sama (cis) atau berseberangan (trans).

Syarat terbentuknya isomer geometri pada alkena:

• Harus ada ikatan C=C (tidak terjadi pada alkana).
• Setiap C pada ikatan rangkap harus mengikat dua gugus yang berbeda. Jika salah satu C mengikat dua gugus yang sama, isomer cis-trans tidak ada.

cis-2-butena dan trans-2-butena

Senyawa	Deskripsi Geometri	Titik Didih
cis-2-butena	Dua gugus CH3 di sisi yang sama dari ikatan rangkap	3,7°C
trans-2-butena	Dua gugus CH3 di sisi berseberangan dari ikatan rangkap	0,9°C

Jumlah Isomer Beberapa Alkana

Rumus Molekul	Jumlah Isomer Alkana	Nama-namanya
C4H10	2	n-butana, 2-metilpropana
C5H12	3	n-pentana, 2-metilbutana, 2,2-dimetilpropana
C6H14	5	n-heksana, 2-metilpentana, 3-metilpentana, 2,2-dimetilbutana, 2,3-dimetilbutana
C7H16	9	(terlalu panjang untuk dituliskan semua)

---

E. Sifat Fisik dan Kimia Hidrokarbon

Sifat Fisik Hidrokarbon

Wujud pada Suhu Kamar

Wujud hidrokarbon pada suhu kamar (sekitar 25°C) bergantung pada massa molekul relatifnya, yang berkaitan dengan kekuatan gaya dispersi London antarmolekul.

Jumlah Atom C	Wujud pada 25°C	Contoh Penggunaan
C1 sampai C4	Gas	LPG (C3-C4), gas alam (C1-C2)
C5 sampai C17	Cair	Bensin (C5-C8), minyak tanah (C9-C14), solar (C15-C17)
C18 ke atas	Padat	Lilin parafin (C20-C30), aspal

Titik Didih dan Titik Leleh

Titik didih dan titik leleh hidrokarbon meningkat seiring bertambahnya jumlah atom karbon dalam rantai. Hal ini disebabkan molekul yang lebih besar memiliki lebih banyak elektron sehingga gaya dispersi London antarmolekul lebih kuat dan diperlukan energi lebih besar untuk memisahkan molekul-molekulnya.

• Pengaruh panjang rantai: rantai lebih panjang, titik didih lebih tinggi. n-pentana (Td = 36°C) lebih tinggi dari propana (Td = -42°C).
• Pengaruh percabangan: isomer dengan cabang lebih banyak memiliki titik didih lebih rendah, karena bentuk molekul lebih kompak sehingga luas kontak antarmolekul berkurang. n-pentana (Td = 36°C) lebih tinggi dari 2,2-dimetilpropana (Td = 9,5°C) meskipun rumus molekulnya sama.
• Pengaruh jenis ikatan (untuk jumlah C sama): alkuna memiliki titik didih sedikit lebih tinggi dari alkena, dan alkena sedikit lebih tinggi dari alkana.

Kelarutan

Hidrokarbon bersifat nonpolar karena perbedaan keelektronegatifan antara C dan H sangat kecil dan distribusi muatan molekulnya simetris. Sesuai prinsip "like dissolves like" (polar larut dalam polar, nonpolar larut dalam nonpolar):

• Hidrokarbon tidak larut dalam air (pelarut polar).
• Hidrokarbon larut dalam pelarut organik nonpolar seperti heksana, bensin, dan dietil eter.

Massa Jenis

Massa jenis semua hidrokarbon lebih kecil dari air (massa jenis air = 1 g/mL). Oleh karena itu, minyak dan bensin selalu berada di atas air jika keduanya dicampur. Massa jenis hidrokarbon berkisar antara 0,6 sampai 0,9 g/mL.

Sifat Kimia Hidrokarbon

Perbedaan Reaktivitas Alkana, Alkena, dan Alkuna

Sifat Kimia	Alkana	Alkena	Alkuna
Reaktivitas umum	Rendah (disebut parafin)	Sedang-tinggi	Tinggi
Reaksi khas	Substitusi, oksidasi (pembakaran)	Adisi, polimerisasi, oksidasi	Adisi, polimerisasi, oksidasi
Reaksi dengan Br2/CCl4	Tidak bereaksi di gelap (hanya bereaksi dengan cahaya)	Bereaksi cepat, warna cokelat memudar	Bereaksi cepat, warna cokelat memudar
Reaksi dengan KMnO4	Tidak bereaksi (dalam kondisi biasa)	Bereaksi, warna ungu memudar	Bereaksi, warna ungu memudar

Uji warna untuk membedakan alkana dari alkena/alkuna: Tambahkan larutan Br₂ dalam CCl₄ (bromin, berwarna cokelat kemerahan). Alkena dan alkuna akan menghilangkan warna larutan tersebut dengan cepat karena terjadi reaksi adisi pada ikatan rangkap. Alkana tidak mengubah warna larutan ini dalam kondisi gelap.

---

F. Reaksi-reaksi pada Senyawa Hidrokarbon

1. Reaksi Pembakaran (Oksidasi)

Semua hidrokarbon dapat terbakar. Reaksi pembakaran adalah reaksi antara hidrokarbon dengan oksigen (O₂) menghasilkan energi kalor yang besar. Ada dua jenis pembakaran.

Pembakaran Sempurna

Terjadi ketika pasokan oksigen berlebih. Produk utama adalah karbon dioksida (CO₂) dan air (H₂O).

C_nH_2n+2 + O₂ → CO₂ + H₂O    (pembakaran sempurna alkana)

Contoh pembakaran sempurna metana (komponen utama gas alam):

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O + energi

Contoh pembakaran sempurna propana (komponen LPG):

C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O + energi

Pembakaran Tidak Sempurna

Terjadi ketika pasokan oksigen terbatas. Produk yang dihasilkan adalah karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO₂), jelaga (karbon padat, C), dan air. Karbon monoksida adalah gas tidak berwarna dan tidak berbau yang sangat beracun karena berikatan kuat dengan hemoglobin, menghalangi pengangkutan oksigen dalam darah.

2 CH₄ + 3 O₂ → 2 CO + 4 H₂O (pembakaran tidak sempurna, O₂ terbatas)

Bahaya pembakaran tidak sempurna: Penggunaan kompor gas atau tungku arang di ruangan tertutup yang tidak berventilasi dapat menyebabkan akumulasi gas CO. Keracunan CO bisa menyebabkan pusing, pingsan, kerusakan otak permanen, hingga kematian. Pastikan selalu ada sirkulasi udara yang cukup saat menggunakan bahan bakar apa pun.

Cara Menyetarakan Reaksi Pembakaran Sempurna

Untuk alkana C_nH_2n+2, persamaan umum yang sudah setara adalah:

C_nH_2n+2 + $\dfrac{3n+1}{2}$ O₂ → n CO₂ + (n+1) H₂O

Untuk alkena C_nH_2n:

C_nH_2n + $\dfrac{3n}{2}$ O₂ → n CO₂ + n H₂O

2. Reaksi Substitusi (Halogenasi Alkana)

Alkana dapat bereaksi dengan halogen (Cl₂ atau Br₂) ketika ada cahaya ultraviolet (UV) atau panas. Pada reaksi ini, satu atom H pada alkana digantikan oleh satu atom halogen. Disebut reaksi substitusi karena satu atom/gugus digantikan oleh atom/gugus lain.

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl    (dengan cahaya UV, suhu tinggi)

Reaksi ini berlangsung melalui mekanisme radikal bebas (chain reaction) dalam tiga tahap: inisiasi (pembentukan radikal Cl• dari Cl₂ oleh foton), propagasi (radikal Cl• menyerang CH₄ menghasilkan CH₃• yang kemudian bereaksi dengan Cl₂ lagi), dan terminasi (dua radikal bertemu dan saling menetralkan).

Jika halogen berlebih, substitusi dapat terus berlanjut menghasilkan produk yang lebih terhalogenasi:

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl (diklorometana)

CH₂Cl₂ + Cl₂ → CHCl₃ + HCl (kloroform)

CHCl₃ + Cl₂ → CCl₄ + HCl (tetraklorometana)

3. Reaksi Adisi (Khusus Alkena dan Alkuna)

Reaksi adisi adalah reaksi penambahan atom atau gugus pada ikatan rangkap, sehingga ikatan rangkap berkurang derajatnya. Ini adalah reaksi khas alkena dan alkuna karena mereka memiliki ikatan π yang reaktif.

Adisi Hidrogen (Hidrogenasi)

Alkena atau alkuna bereaksi dengan H₂ dengan bantuan katalis logam (Ni, Pt, atau Pd) menghasilkan alkana atau alkena. Reaksi ini juga dikenal sebagai reduksi.

CH₂=CH₂ + H₂ $~~~\underrightarrow{\text{Ni,} 150 ^\circ\text{C}}~~~$ CH₃-CH₃ (etena → etana)

CH≡CH + H₂ $~~~\underrightarrow{\text{Pd}}~~~$ CH₂=CH₂ $~~~\underrightarrow{\text{Ni}}~~~$ CH₃-CH₃

Adisi Halogen (Halogenasi)

Alkena bereaksi dengan Br₂ atau Cl₂ tanpa memerlukan cahaya, menghasilkan dihaloalkana. Reaksi ini digunakan sebagai uji konfirmasi adanya ikatan rangkap.

CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂Br-CH₂Br (1,2-dibromoetana)

Larutan bromin (Br₂/CCl₄) berwarna cokelat kemerahan, tetapi warnanya hilang setelah bereaksi dengan alkena karena Br₂ dikonsumsi.

Adisi Hidrogen Halida (HX)

Alkena bereaksi dengan HCl, HBr, atau HI menghasilkan haloalkana. Untuk alkena tidak simetris, berlaku Aturan Markovnikov: atom H dari HX akan terikat pada atom C ikatan rangkap yang sudah memiliki lebih banyak atom H (karbon lebih miskin), sedangkan atom halogen (X) terikat pada karbon yang lebih kaya substituen (lebih sedikit H).

CH₃-CH=CH₂ + HBr → CH₃-CHBr-CH₃ (2-bromopropana, bukan 1-bromopropana)

Aturan Markovnikov: "Atom H akan bergabung pada atom C yang sudah paling banyak mengandung H." Hasil reaksi yang mengikuti aturan ini disebut produk Markovnikov. Pada kondisi tertentu (adanya peroksida, radikal bebas), aturan ini dapat dilanggar menghasilkan produk anti-Markovnikov.

Adisi Air (Hidrasi)

Alkena bereaksi dengan air (H₂O) dengan bantuan katalis asam (H₂SO₄ atau H₃PO₄) menghasilkan alkohol. Posisi gugus OH juga mengikuti aturan Markovnikov.

CH₂=CH₂ + H₂O $~~\underrightarrow{\ce{H+}}~~$ CH₃-CH₂-OH (etanol)

CH₃-CH=CH₂ + H₂O $~~\underrightarrow{\ce{H+}}~~$ CH₃-CHOH-CH₃ (2-propanol)

4. Reaksi Eliminasi

Reaksi eliminasi adalah kebalikan dari adisi: dua atom atau gugus pada atom C yang bersebelahan dilepas sehingga terbentuk ikatan rangkap baru. Reaksi eliminasi pada alkil halida menggunakan basa kuat (seperti KOH dalam alkohol) menghasilkan alkena, sedangkan eliminasi pada alkohol menggunakan asam kuat panas menghasilkan alkena dan air.

CH₃-CHBr-CH₃ + KOH(alkohol) → CH₃-CH=CH₂ + KBr + H₂O

CH₃-CHOH-CH₃ + H₂SO₄(panas) → CH₃-CH=CH₂ + H₂O

5. Reaksi Polimerisasi

Alkena (terutama etena, propena, dan stirena) dapat mengalami polimerisasi adisi: banyak molekul kecil (monomer) yang saling berikatan melalui pembukaan ikatan rangkap membentuk rantai polimer raksasa.

n CH₂=CH₂ → (-CH₂-CH₂-)_n (polietilena, PE)

n CH₂=CH-CH₃ → (-CH₂-CH(CH₃)-)_n (polipropilena, PP)

Monomer	Polimer	Kegunaan Umum
Etena (CH2=CH2)	Polietilena (PE)	Kantong plastik, botol, pipa
Propena (CH2=CHCH3)	Polipropilena (PP)	Wadah makanan, tali, karpet
Kloroetena (CH2=CHCl)	PVC (polivinil klorida)	Pipa air, lantai, kabel listrik
Tetrafluoroetena (CF2=CF2)	PTFE (teflon)	Lapisan anti lengket peralatan masak

Ringkasan Reaksi-reaksi Hidrokarbon

Jenis Reaksi	Senyawa yang Bereaksi	Kondisi	Produk Khas
Pembakaran sempurna	Semua hidrokarbon	O2 berlebih	CO2 dan H2O
Pembakaran tidak sempurna	Semua hidrokarbon	O2 terbatas	CO, CO2, jelaga, H2O
Substitusi halogenasi	Alkana + X2	Cahaya UV atau panas	Alkil halida + HX
Adisi H2 (hidrogenasi)	Alkena/alkuna + H2	Katalis Ni/Pt/Pd	Alkana (atau alkena dari alkuna)
Adisi halogen	Alkena/alkuna + X2	Suhu kamar	Dihaloalkana
Adisi HX	Alkena + HX	Suhu kamar (Markovnikov)	Alkil monohalida
Adisi air (hidrasi)	Alkena + H2O	Katalis asam, panas	Alkohol
Eliminasi	Alkil halida atau alkohol	Basa kuat (alkohol) atau H+ panas	Alkena
Polimerisasi adisi	Monomer alkena	Inisiator radikal atau asam	Polimer (PE, PP, PVC, dsb.)

---

Rangkuman Bab 10

• Kekhasan atom karbon: dapat membentuk 4 ikatan kovalen, rantai panjang (katenasi), rantai lurus/bercabang/siklik, dan ikatan tunggal/rangkap dua/rangkap tiga.
• Hidrokarbon hanya mengandung C dan H; dibagi menjadi alifatik (alkana, alkena, alkuna), alisiklik, dan aromatik.
• Alkana (C_nH_2n+2): jenuh, reaktivitas rendah. Alkena (C_nH_2n): ada C=C, lebih reaktif. Alkuna (C_nH_2n-2): ada C≡C, paling reaktif.
• Penamaan IUPAC: tentukan rantai induk terpanjang (memuat ikatan rangkap untuk alkena/alkuna), nomori dari ujung terdekat ikatan rangkap atau cabang, namai cabang sebagai gugus alkil.
• Isomer: kerangka (bentuk rantai berbeda), posisi (letak ikatan rangkap berbeda), gugus fungsi (golongan berbeda, misal alkena vs sikloalkana), geometri (cis-trans pada alkena).
• Sifat fisik: titik didih naik dengan bertambahnya jumlah C; isomer bercabang lebih rendah titik didihnya; semua hidrokarbon tidak larut dalam air dan massa jenis lebih kecil dari air.
• Reaksi: pembakaran (semua HC), substitusi (alkana + X₂ dengan UV), adisi (alkena/alkuna: H₂, X₂, HX, H₂O mengikuti aturan Markovnikov), eliminasi, dan polimerisasi.