Kekhasan Atom Karbon

Pada awalnya para ahli kimia menganggap bahwa senyawa organic hanya dapat dihasilkan dari makhluk hidup. Tetapi kemudian seorang ilmuwan Jerman, F. Wohler secara tak sengaja berhasil mensintesis urea, CO(NH₂)₂ senyawa organic yang terdapat dalam urine mammalia, dari senyawa anorganik ammonium sianat (NH₄OCN) melalui pemanasan. Selanjutnya ditemukanlah bahwa senyawa organik selalu mengandung atom karbon (C) sebagai unsur utama di samping unsur hydrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), belerang (S), fosfor (P), halogen (unsur golongan VIIA) dan beberapa atom logam. Senyawa organic disebut jugasenyawa karbon, tetapi tidak semua senyawa karbon adalah senyawa organic, seperti  senyawa oksida (CO, CO₂), karbonat (CaCO₃) dan sianida (NaCN)

Atom karbon memiliki empat elektron valensi, keempat elektron valensi tersebut dapat membentuk empat ikatan kovalen melalui penggunaan bersama pasangan elektron dengan atom-atom lain. Atom karbon dapat berikatan kovalen tunggal dengan empat atom hidrogen membentuk molekul metana (CH₄). Rumus Lewisnya:

Mungkin kita  sudah mengetahui bahwa selain dapat berikatan dengan atom-atom lain, atom karbon dapat juga berikatan kovalen dengan atom karbon lain, baik ikatan kovalen tunggal maupun rangkap dua dan tiga.

H−C≡C−H

Kecenderungan atom karbon dapat berikatan dengan atom karbon lain memungkinkan terbentuknya senyawa karbon dengan berbagai struktur (membentuk rantai panjang atau siklik). Hal inilah yang menjadi ciri khas atom karbon.

Jika satu atom hidrogen pada metana (CH₄) diganti oleh gugus –CH₃ maka akan terbentuk etana (CH₃–CH₃). Jika atom hidrogen pada etana diganti oleh gugus –CH₃ maka akan terbentuk propana (CH₃–CH₂–CH₃) dan seterusnya hingga terbentuk senyawa karbon berantai atau siklik.

Hidrokarbon

Senyawa hidrokarbon adalah senyawa karbon yang terdiri atas unsur karbon (C) dan hydrogen (H). Jika senyawa hidrokarbon dibakar akan menghasilkan gas CO₂ dan uap air (H₂O). Adanya CO₂ menunjukkan adanya unsur C dan uap air (H₂O) menunjukkan adanya unsur H.

Berdasarkan bentuk rantai karbonnya, hidrokarbon dibedakan atas :

1.   Alifatik : hidrokarbon rantai terbuka (lurus/bercabang) ; alkana, alkena dan  alkuna.

2.  Siklik : hidrokarbon rantai tertutup (melingkar), yang terdiri dari :

·         Alisiklik : rantai tertutup (lingkar), tetapi sifatnya seperti senyawa alifatik, ikatan tunggal dan rangkap.

·         Aromatik : rantai tertutup (lingkar), mempunyai ikatan konjugasi yaitu ikatan tunggal dan rangkap selang-seling.

Contoh :

H     H   H                             I     I

l      l     l                          – C – C –

H – C – C – C – H                        l      l                                                         –CH₃

l       l     l                          – C – C –

H     H    H                            l      l

Alifatik                              Alisiklik                                                             Aromatik

Berdasarkan jenis ikatannya, hidrokarbon dibedakan atas :

1.   Hidrokarbon jenuh : semua ikatan karbon tunggal ( – C – C – )

2.  Hidrokarbon tak jenuh : rantai mengandung ikatan rangkap 2 ( – C = C – ) atau ikatan rangkap 3

Contoh :

H     H    H                                               H

l      l      l                                                  l

H – C – C – C – H                             CH₃ – C=CH₂                           CHC – CH₃

l      l     l

H     H    H

Alifatik jenuh                                  Alifatik tak jenuh                        Alifatik tak jenuh

1.   Alkana

Alkana adalah hidrokarbon alifatik jenuh, yaitu hidrokarbon dengan rantai terbuka dan semua ikatan – C – C – merupakan ikatan tunggal.

Alkana yang paling sederhana adalah metana (CH₄) dengan struktur ruang tetrahedral.

H

l

H – C – H

l

H

Tata nama alkana :

·         Semua nama alkana mempunyai akhiran –ana

·         Jika rantai karbon tidak bercabang, maka nama alkana tergantung dari jumlah atom C dalam rantai karbon.

ikatan rantai karbon terdiri dari 4 atom C atau lebih, maka nama alkana diberi awalan normal (n-).

1.         Jika rantai karbon bercabang :

1.   Tentukan rantai induk (rantai karbon terpanjang), beri nomor rantai induk, dimulai dari ujung yang paling dekat dengan cabang. Rantai induk diberi nama alkana, sesuai dengan jumlah atom C.

2.  Cabang merupakan gugus alkyl (rumus umum ; C_nH_2n+1) dan diberi nama alkyl,sesuai dengan jumlah atom C-nya. 

3.  Urutan penulisan nama alkana : nomor cabang – nama alkyl nama rantai induk

4.  Jika terdapat 2 jenis alkyl atau lebih, nama cabang disusun menurut abjad.

5.  Jika terdapat lebih dari 1 alkil sejenis, tulis nomor-nomor cabang dan pisahkan dengan tanda koma (,), beri awalan di-, tri-, tetra- dst. Jika terdapat pada cabang yang sama, maka nomor cabang harus ditulis berulang.

6.  Untuk rantai karbon mengandung banyak cabang:                                                 

     -  Jika terdapat beberapa pilihan rantai induk, pilih rantai yang mengandung             paling banyak cabang

     -   Cabang / gugus alkyl dengan jumlah atom C yang lebih banyak diberi nomor           yang lebih kecil.

Sumber dan Kegunaan Alkana

1.         Sumber alkana : minyak bumi dan gas alam

2.        Kegunaan :

 - Sebagai bahan bakar

 - Sebagai bahan baku dalam industri petrokimia

2.     Alkena

Alkena adalah hidrokarbon alifatik tak jenuh dengan satu ikatan rangkap –C = C-. Senyawa dengan dua ikatan rangkap 2 disebut alkadiena, dan yang mempunyai tiga ikatan rangkap 2 disebut alkatriena.

Rumus umum alkena : C_nH_2n.

Tata nama alkena :

1.   Rantai induk pada alkena adalah rantai karbon terpanjang yang mengandung ikatan rangkap dua (-C=C-). Nama rantai induk berasal dari nama alkana dengan jumlah atom C yang sesuai dengan mengganti akhiran –ana menjadi –ena.

2.  Penomoran dimulai dari ujung rantai karbon yang paling dekat dengan ikatan rangkap.

3.  Nama rantai induk dimulai dengan nomor atom C pertama yang berikatan rangkap, diikuti tanda (-), baru nama rantai induk.

4.  Jika terdapat cabang gugus alkyl pada rantai induk, beri nama sesuai dengan aturan / tata nama alkana.

Contoh :                  CH₃

l

CH₃ – CH = CH – C – CH₂ – CH₃                           4-etil-4-metil-2-heptena

l

CH₂ – CH₂ – CH₃

Sumber dan Kegunaan Alkena

1.   Sumber alkena : hasil sintesis / perengkahan alkana, dari gas alam dan minyak bumi.

2.  Kegunaan alkena :

·         Etena : bahan baku pembuatan polietena dan kloroetena (vinil klorida)/PVC, , untuk membuat pipa air, mainan, jas hujan, polistirena untuk membuat peralatan dari plastic, seperti kotak kaset, sendok/garpu plastic, dll.

·         Propena : untuk membuat polipropena (bahan serat sintetis) dan peralatan memasak.

·         Butadiena : bahan dasar karet sintetis untuk ban mobil

3.     Alkuna

Alkuna adalah hidrokarbon alifatik tak jenuh dengan satu ikatan rangkap tiga ( –C  C-). Senyawa yang mempunyai dua ikatan rangkap 3 disebut alkadiuna dan senyawa yang mempunyai 1 ikatan rangkap 2 dan 1 ikatan rangkap 3 disebut alkenuna.

Rumus umum alkuna : C_nH_2n-2

Tata nama alkuna :

1.   Rantai induk pada alkuna adalah rantai karbon terpanjang yang mengandung ikatan rangkap dua (-CC-). Nama rantai induk berasal dari nama alkana dengan jumlah atom C yang sesuai dengan mengganti akhiran –ana menjadi –una.

2.  Penomoran dimulai dari ujung rantai karbon yang paling dekat dengan ikatan rangkap tiga.

3.  Nama rantai induk dimulai dengan nomor atom C pertama yang berikatan rangkap, diikuti tanda (-), baru nama rantai induk.

4.  Jika terdapat cabang gugus alkyl pada rantai induk, beri nama sesuai dengan aturan / tata nama alkana.

Contoh :  CH₃

l

CH₃ – C  C – C – CH₂ – CH₃                                 4-etil-4-metil-2-heptuna

l

CH₂ – CH₂ – CH₂ – CH₃

Sumber dan Kegunaan Alkuna

1.   Sumber alkuna : gas rawa, batu bara, minyak bumi dan sistesis

2.  Kegunaan alkuna :

       ·         Sebagai bahan bakar obor oksiasitilena yang digunakan untuk pengelasan dan          pemotongan logam.

       ·         Sebagai bahan baku pembuatan senyawa organic lain, seperti etanal, asam            etanoat dan vinil klorida.