Senyawa Hidrokarbon: Pengertian, sifat, contoh, kegunaan, klasifikasi

Hidrokarbon adalah golongan senyawa organik yang banyak ditemukan bumi terdiri dari atom karbon dan hidrogen. Hidrokarbon adalah contoh hidrida golongan 14. Karena karbon memiliki 4 elektron di kulit terluarnya (dan karena setiap ikatan kovalen memerlukan sumbangan 1 elektron, per atom, untuk pembentukan ikatan) oleh karena itu karbon memiliki tepat empat ikatan, dan hanya stabil jika keempat ikatan ini digunakan. Hidrokarbon aromatik (arena), alkana, sikloalkana dan alkil adalah senyawa berdasarkan berbagai jenis hidrokarbon.

Rantai atom karbon dapat linier atau bercabang, dan terbuka atau tertutup. Mereka yang memiliki unsur kimia lain (heteroatom) dalam molekulnya disebut hidrokarbon tersubstitusi.

Sebagian besar hidrokarbon yang ditemukan di Bumi terjadi secara alami dalam minyak mentah, di mana bahan organik yang terdekomposisi menyediakan banyak karbon dan hidrogen yang, ketika bergabung, dapat berubah bentuk menjadi rantai yang tampaknya tidak terbatas.

Pengertian

Hidrokarbon adalah senyawa organik yang hanya terdiri dari atom hidrogen dan karbon. Hidrokarbon merupakan golongan 14 hibrida, yang berarti mengandung hidrogen, serta atom-atom dari kelompok karbon 14; karbon, silikon, germanium, timah, dan timah.

Karbon memiliki 4 elektron, yang berarti memiliki 4 ikatan untuk membuatnya, menjadi stabil. Jenis hidrokarbon lain adalah hidrokarbon aromatik, yang meliputi alkana, sikloalkana, dan senyawa berbasis alkuna.

Hidrokarbon dapat membentuk senyawa yang lebih kompleks, seperti sikloheksana, dengan mengikat diri. Ini dikenal sebagai katenasi.

Hidrokarbon adalah senyawa organik yang terbuat tidak lebih dari karbon dan hidrogen. Hal ini dimungkinkan untuk berikatan dua atau tiga yang dibentuk antara atom karbon, dan bahkan untuk struktur yang  terbentuk seperti cincin.

Hidrokarbon jenuh memiliki banyak atom hidrogen yang mungkin melekat pada setiap karbon. Untuk karbon di ujung rantai molekul, tiga dapat dipasang.

Untuk karbon di tengah rantai atau cincin, dua dapat menempel. Untuk sebuah atom karbon dengan sendirinya, empat atom hidrogen dapat melekat.

Hidrokarbon jenuh hanya memiliki ikatan tunggal antara atom karbon yang berdekatan. Hidrokarbon tak jenuh memiliki ikatan ganda dan / atau tiga antara beberapa atom karbon.

Di mana hidrokarbon ditemukan?

Hampir semua hidrokarbon muncul secara alami dalam minyak mentah, seperti minyak bumi dan gas alam. Karena minyak mentah terbuat dari bahan organik yang terurai, ia berlimpah dalam atom hidrogen dan karbon.

Hidrokarbon juga hadir di berbagai pohon dan tanaman, dan membentuk pigmen alami yang disebut karoten, yang dapat ditemukan di wortel dan daun hijau. Mayoritas karet mentah alami, 98%, terbuat dari polimer hidrokarbon; ini terbentuk ketika molekul, berbentuk rantai, terdiri dari banyak unit yang dihubungkan bersama.

Klasifikasi

Hidrokarbon dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: alifatik dan aromatik. Alifatik dapat diklasifikasikan pada gilirannya menjadi alkana, alkena dan alkuna sesuai dengan jenis ikatan yang mengikat atom karbon bersama. Rumus umum alkana, alkena, dan alkuna masing-masing adalah CnH2n+2, CnH2n y CnH2n-2.

Hidrokarbon jenuh atau alkana: mereka adalah senyawa yang dibentuk oleh karbon dan hidrogen, mereka memiliki ikatan sederhana (SP3). Ini menyajikan rumus umum (CnH2n+2), di mana n adalah bilangan karbon senyawa dan sufiks dan akhirannya adalah -ana.

CH4 → Metana, C2H6 → Etana, C3H8 → Propana, C4H10 → Butana, C5H12 → Pentana, C6H14 → Heksana, C7H16 → Heptana C8H18 → Oktana, C9H20 → Nonana, C10H22 → Dekana.

Menurut jenis struktur yang dapat terbentuk, hidrokarbon dapat diklasifikasikan menjadi:

1. Hidrokarbon asiklik, yang memiliki rantai terbuka. Pada gilirannya mereka diklasifikasikan menjadi:

  • Hidrokarbon linier tidak memiliki rantai samping
  • Hidrokarbon bercabang, yang memiliki rantai samping.

2. Hidrokarbon siklik atau sikloalkana, yang didefinisikan sebagai hidrokarbon rantai-tertutup. Ini pada gilirannya diklasifikasikan sebagai:

  • Monosiklik, yang memiliki operasi siklisasi tunggal.
  • Polisiklik, mengandung berbagai operasi siklisasi.

Hidrokarbon alifatik

Hidrokarbon alifatik adalah senyawa hidrogen dan karbon yang tidak mengandung cincin benzena. (Kita akan membahas senyawa dengan cincin benzena kemudian dalam artikel lain.)

Hidrokarbon alifatik cenderung mudah terbakar. Ada beberapa jenis hidrokarbon alifatik: alkana, alkena, dan alkuna.

Alkana dan Sikloalkana

Alkana bersifat linear atau senyawa bercabang yang terbuat dari berbagai jumlah atom karbon yang semuanya jenuh dengan atom hidrogen. Rumus untuk alkana adalah CnH (2n +2). Ini berarti bahwa jumlah atom hidrogen sama dengan dua kali jumlah atom karbon, ditambah 2.

alkana
alkana

Metana adalah hidrokarbon yang mungkin paling sederhana. Hal ini dilepaskan sebagai gas dari tubuh yang membusuk dan dari saluran usus dari banyak hewan. Rumus kimianya adalah CH4. Sebuah gugus metil, dengan rumus CH3, memiliki satu ikatan bebas untuk bergabung dengan sesuatu yang lain.

Beberapa alkana lainnya merupakan etana (C2H6), propana (C3H8), butana (C4H10) dan pentana (C5H12). Masing-masing menambahkan satu karbon pada rantai. Perhatikan dalam diagram di bawah masing-masing karbon jenuh.

Sikloalkana adalah jenis alkana yang mengandung cincin karbon (tetapi bukan sebuah cincin benzen). Molekul-molekul ini masih hanya memiliki ikatan tunggal, dan dengan demikian jenuh.

Sikloalkana umumnya mirip dengan mereka para alkana, seperti siklopropana atau siklobutana, tetapi mungkin memiliki ti-tik didih dan lebur yang lebih tinggi.

Alkena

Alkena seperti alkana, tetapi mereka memiliki setidaknya satu ikatan rangkap antara atom karbon. Rumus untuk alkena sedikit rumit, karena jumlah ikatan ganda dapat bervariasi.

Alkena dengan hanya satu ikatan rangkap memiliki rumus CnH (2n). Setiap ikatan ganda berarti dua hidrogen berkurang dari alkana yang sesuai.

Untuk setiap ikatan rangkap tambahan, kekurangan lebih banyak dua hidrogen. Alkena sederhana adalah etena, dengan rumus C2H4.

alkena

Ketika penamaan alkena, kita harus berhati-hati yang perlu diperhatikan dimana atom karbon memiliki ikatan ganda. Jika hanya ada satu ikatan rangkap, kemudian menempatkan jumlah karbon di depan nama.

Sebagai contoh, jika karbon kedua pada pentena memiliki ikatan ganda, kemudian nama itu 2 pentena. Jika karbon ketiga memiliki ikatan ganda, beri nama 3 pentena.

Namun, jika ada dua ikatan ganda, itu akan memiliki nama seperti 2,4 pentadiena. Jika ada tiga ikatan ganda dalam oktena (8 atom karbon), itu akan memiliki nama seperti 1,3,5 oktatriena. Empat ikatan ganda akan berakhiran ‘-tetraena,’ seperti dalam 1,3,5,7 oktatetraena.

Alkuna

Alkuna memiliki setidaknya satu ikatan rangkap tiga antara atom karbon. Alkuna memiliki ikatan baik dua dan tiga.

alkuna
alkuna

Rumus untuk alkuna adalah variabel juga. Sebuah alkuna dengan hanya satu ikatan rangkap tiga memiliki rumus CnH (2n-2). Setiap tiga ikatan berarti dua hidrogen berkurang dari alkana yang sesuai.

Untuk setiap ikatan rangkap ekstra, berkurang empat hidrogen lebih banyak. Alkuna mengikuti aturan penamaan mirip dengan alkena.

Hidrokarbon aromatik (Arena)

Hidrokarbon aromatik, atau Arena, adalah mereka yang memiliki setidaknya satu cincin benzena di dalamnya. Sebuah cincin benzena adalah cincin enam atom karbon dengan tiga ikatan ganda.

Rumus untuk benzena, yang sederhana Arêne dan struktur dasar untuk yang lainnya, adalah C6H6. Setiap senyawa dengan cincin benzena disebut senyawa aromatik.

Ada banyak senyawa tersebut, yang cenderung bersifat karsinogen. Mereka juga cenderung memiliki bau manis bagi mereka, dengan demikian berlabel ‘aromatik.’

Agustus Kekulé menyimpulkan struktur cincin benzena pada tahun 1865. Dia kemudian mengatakan bahwa ia terinspirasi oleh mimpi dia dari ular yang menggigit ekornya sendiri.

Molekul dengan struktur ini memiliki molekul cermin, sementara memiliki jumlah dan jenis molekul yang sama, sering menunjukkan sifat yang berbeda. Berbagai bentuk senyawa yang sama (rumus molekul yang sama) disebut isomer.

Sifat Hidrokarbon

Karena perbedaan dalam struktur molekul, rumus empiris tetap berbeda antara hidrokarbon; dalam alkana, alkana dan alkena alkana linier atau rantai lurus, jumlah hidrogen terikat berkurang dalam alkana dan alkuna karena “ikatan-sendiri” atau rantai karbon yang mencegah saturasi hidrokarbon lengkap dengan membentuk ikatan rangkap atau rangkap tiga.

Kemampuan inheren hidrokarbon untuk mengikat diri mereka dikenal sebagai katenasi, dan memungkinkan hidrokarbon untuk membentuk molekul yang lebih kompleks, seperti sikloheksana, dan dalam kasus yang lebih jarang terjadi, pemandangan seperti benzena. Kemampuan ini berasal dari fakta bahwa karakter ikatan antara atom-atom karbon sepenuhnya non-polar, dalam arti bahwa distribusi elektron antara kedua unsur tersebut entah bagaimana disebabkan oleh nilai-nilai keelektronegatifan yang sama dari unsur-unsur tersebut (~ 0,30 ), dan tidak menghasilkan pembentukan elektrofil.

Secara umum, dengan katenasi datang hilangnya jumlah total hidrokarbon terikat dan peningkatan jumlah energi yang dibutuhkan untuk memisahkan ikatan karena tekanan yang diberikan pada molekul; Dalam molekul seperti sikloheksana, ini dikenal sebagai tegangan annular, dan terjadi karena konfigurasi elektronik spasial “destabilisasi” atom.

Dalam kimia sederhana, menurut teori ikatan valensi, atom karbon harus mengikuti aturan 4-hidrogen, yang menyatakan bahwa jumlah maksimum atom yang tersedia untuk berikatan dengan karbon sama dengan jumlah elektron yang tertarik pada atom, lapisan luar karbon. Dalam hal lapisan, karbon terdiri dari kulit terluar yang tidak lengkap, yang terdiri dari 4 elektron, dan karenanya memiliki 4 elektron yang tersedia untuk ikatan kovalen atau ikatan datif.

Hidrokarbon adalah hidrofobik seperti lipid.

Beberapa hidrokarbon juga berlimpah di tata surya. Danau metana dan etana cair telah ditemukan di bulan terbesar Titan, Saturnus, dikonfirmasi oleh Cassini-Huygens Mission.

Hidrokarbon juga berlimpah di nebula polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH).

Untuk apa hidrokarbon digunakan?

  • Hidrokarbon adalah senyawa organik yang paling banyak digunakan di planet ini, dan komponen utama VPC.
  • Hidrokarbon dianggap sebagai kekuatan pendorong bagi peradaban modern, karena bahan bakar fosil menjadi bahan bakar.
  • Bahan bakar hidrokarbon digunakan untuk pembakaran, khususnya dalam aplikasi pemanas dan bahan bakar motor.
  • Hidrokarbon seperti propana dan butana digunakan dalam lentera, korek api, pemanggang, dan sebagai bahan bakar untuk unit pembakaran internal.
  • Pentana, hidrokarbon umum lainnya. Saat jenuh, pentana menjadi cairan suhu kamar; cairan ini digunakan sebagai pelarut organik, bahan bakar transportasi, dan pembersih.
  • Hidrokarbon cair dinilai dalam sifat pembakaran, relatif terhadap oktan; yaitu; bensin untuk pembakaran internal pada mesin di mobil, truk, dan mesin pemotong rumput.
  • Molekul hidrokarbon sedikit lebih besar, yang dikenal sebagai minyak tanah, bahan bakar jet, bahan bakar diesel, dan minyak untuk pemanasan.
  • Semakin besar hidrokarbon, semakin tebal senyawa. Hidrokarbon besar sering digunakan sebagai pelumas mesin, dan gemuk.
  • Ada yang lebih tebal dari itu, dan mereka membentuk lilin atau zat seperti tar, yang biasa digunakan dalam konstruksi jalan raya, dan atap.

Sebagian besar hidrokarbon yang tercantum di atas adalah hasil dari perengkahan termal, dan distilasi fraksional dari minyak mentah.

Tetapi sumber hidrokarbon lain yang sangat umum adalah pengolahan industri etanol, untuk menghasilkan etilena. Etilena yang dihasilkan digunakan untuk sintesis industri hidrokarbon lain.

Contoh Senyawa Hidrokarbon:

  • Gas alam dan bahan bakar
  • Plastik
  • Parafin
  • Isopropil alkohol
  • Asphalt

Toksisitas

Keracunan hidrokarbon seperti benzena dan minyak bumi sering terjadi secara tidak sengaja oleh inhalasi atau konsumsi senyawa kimia sitotoksik ini. Injeksi senyawa petroleum intravena atau subkutan dengan tujuan bunuh diri atau penyalahgunaan adalah peristiwa luar biasa yang dapat mengakibatkan kerusakan lokal atau toksisitas sistemik seperti nekrosis jaringan, pembentukan abses, kegagalan sistem pernapasan, dan kerusakan parsial pada ginjal, otak, dan sistem yang jelas. Moaddab dan Eskandarlou melaporkan kasus nekrosis dinding dada dan empiema akibat upaya bunuh diri dengan menyuntikkan minyak ke dalam rongga pleura.

Reaksi

Ada tiga jenis utama reaksi hidrokarbon:

  • Reaksi substitusi
  • Reaksi adisi
  • Pembakaran

Reaksi substitusi

Reaksi substitusi hanya terjadi pada hidrokarbon jenuh (ikatan karbon-karbon tunggal). Dalam reaksi ini, alkana bereaksi dengan molekul klorin. Salah satu atom klor menggantikan atom hidrogen. Ini membentuk asam klorida serta hidrokarbon dengan atom klor.

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl

hingga CCl4 (karbon tetraklorida)

C2H6 + Cl2 → C2H5Cl + HCl
C2H4Cl2 + Cl2 → C2H3Cl3 + HCl

hingga C2Cl6 (Hexachloroethane)

Reaksi adisi

Reaksi adisi melibatkan alkena dan alkena. Dalam reaksi ini, molekul halogen memutus ikatan rangkap atau rangkap tiga dalam hidrokarbon dan membentuk ikatan.

Pembakaran

Hidrokarbon saat ini merupakan sumber utama energi listrik dan panas (seperti pemanasan rumah) karena energi yang dihasilkan ketika dibakar.

Seringkali energi ini digunakan secara langsung sebagai panas, seperti dalam pemanas rumah tangga, yang menggunakan minyak atau gas alam. Hidrokarbon terbakar dan panas digunakan untuk memanaskan air, yang kemudian beredar. Prinsip serupa digunakan untuk menciptakan energi listrik di pembangkit listrik.

Sifat umum hidrokarbon adalah kenyataan bahwa mereka menghasilkan uap, karbon dioksida, dan panas selama pembakaran, dan oksigen diperlukan untuk terjadinya pembakaran. Hidrokarbon, metana, yang paling sederhana terbakar sebagai berikut:

CH4 + 2 O2 → 2 H2O + CO2 + energi

Dalam pasokan udara yang tidak memadai, gas karbon monoksida dan uap air terbentuk:

2 CH4 + 3 O2 → 2 CO + 4 H2O

Contoh lain adalah pembakaran propana:

C3H8 + 5 O2 → 4 H2O + 3 CO2 + energi

Dan akhirnya, untuk sembarang nkan atom karbon kapal,

CnH2n+2 + 1/2(3n + 1) O2 → (n + 1) H2O + n CO2 + energi

Pembakaran hidrokarbon adalah contoh dari reaksi kimia eksotermik.

Hidrokarbon juga dapat dibakar dengan unsur fluor, menghasilkan karbon tetrafluorida dan produk hidrogen fluorida.

Dampak lingkungan

Hidrokarbon diperkenalkan ke lingkungan melalui penggunaannya yang luas sebagai bahan bakar dan bahan kimia, serta melalui kebocoran atau tumpahan yang tidak disengaja selama eksplorasi, produksi, pemurnian, atau transportasi. Kontaminasi antropogenik tanah oleh hidrokarbon adalah masalah global yang serius karena masih adanya kontaminan dan dampak negatifnya terhadap kesehatan manusia.

Hidrokarbon tersubstitusi

Hidrokarbon tersubstitusi adalah senyawa yang memiliki struktur yang sama dengan hidrokarbon, tetapi mengandung atom unsur selain hidrogen dan karbon, bukan bagian dari hidrokarbon. Bagian dari molekul yang memiliki susunan atom tertentu, yang bertanggung jawab atas perilaku kimiawi molekul dasar, disebut gugus fungsi.

Sebagai contoh:

Senyawa halogen memiliki gugus atom halogen sebagai gugus fungsi. Mereka memiliki kepadatan yang tinggi. Mereka digunakan dalam pendingin, pelarut, pestisida, pengusir ngengat, di beberapa plastik, dan dalam fungsi biologis: hormon tiroid. Misalnya: kloroform, diklorometana, tiroksin, Freon, DDT, PCB, PVC. Struktur senyawa terhalogenasi adalah: R-X, di mana X adalah fluor (F), klor (Cl), brom (Br) dan iodin (I), dan R adalah radikal hidrokarbon.

Kesimpulan Hidrokarbon

Hidrokarbon yang larut dalam minyak tetapi tidak dalam air, dan ditemukan dalam minyak bumi dan tempat-tempat di alam lainnya.

Hidrokarbon meminjamkan dirinya dengan baik untuk membuat molekul lain. Sebagai contoh, alkohol yang dibuat dengan menambahkan gugu -OH pada hidrokarbon.

Banyak senyawa aromatik dapat dibuat dengan menambahkan gugus molekuler untuk cincin benzena. Gugus alkil seperti metil, etil dan sebagainya juga dapat ditambahkan untuk membuat senyawa yang berbeda.

Related Posts