Hidrokarbon

Hidrokarbon

Model tiruan dari molekul metana, CH₄. Metana merupakan salah satu contoh hidrokarbon yang masuk dalam kategori alkana, hanya mempunyai 1 jenis ikatan saja.

Dalam bidang kimia, hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang terdiri dari unsur atom karbon (C) dan atom hidrogen (H). Seluruh hidrokarbon memiliki rantai karbon dan atom-atom hidrogen yang berikatan dengan rantai tersebut. Istilah tersebut digunakan juga sebagai pengertian dari hidrokarbon alifatik.

Sebagai contoh, metana (gas rawa) adalah hidrokarbon dengan satu atom karbon dan empat atom hidrogen: CH₄. Etana adalah hidrokarbon (lebih terperinci, sebuah alkana) yang terdiri dari dua atom karbon bersatu dengan sebuah ikatan tunggal, masing-masing mengikat tiga atom karbon: C₂H₆. Propana memiliki tiga atom C (C₃H₈) dan seterusnya (C_nH_2·n+2).

Tipe-tipe hidrokarbon

Klasifikasi hidrokarbon yang dikelompokkan oleh tatanama organik adalah:

1. Hidrokarbon jenuh/tersaturasi (alkana) adalah hidrokarbon yang paling sederhana. Hidrokarbon ini seluruhnya terdiri dari ikatan tunggal dan terikat dengan hidrogen. Rumus umum untuk hidrokarbon tersaturasi adalah C_nH_2n+2.^[1] Hidrokarbon jenuh merupakan komposisi utama pada bahan bakar fosil dan ditemukan dalam bentuk rantai lurus maupun bercabang. Hidrokarbon dengan rumus molekul sama tapi rumus strukturnya berbeda dinamakan isomer struktur.^[2]
2. Hidrokarbon tak jenuh/tak tersaturasi adalah hidrokarbon yang memiliki satu atau lebih ikatan rangkap, baik rangkap dua maupun rangkap tiga. Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap dua disebut dengan alkena, dengan rumus umum C_nH_2n.^[3] Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga disebut alkuna, dengan rumus umum C_nH_2n-2.^[4]
3. Sikloalkana adalah hidrokarbon yang mengandung satu atau lebih cincin karbon. Rumus umum untuk hidrokarbon jenuh dengan 1 cincin adalah C_nH_2n.^[2]
4. Hidrokarbon aromatik, juga dikenal dengan arena, adalah hidrokarbon yang paling tidak mempunyai satu cincin aromatik.

Hidrokarbon dapat berbentuk gas (contohnya metana dan propana), cairan (contohnya heksana dan benzena), lilin atau padatan dengan titik didih rendah (contohnya paraffin wax dan naftalena) atau polimer (contohnya polietilena, polipropilena dan polistirena).

Ciri-ciri umum

Karena struktur molekulnya berbeda, maka rumus empiris antara hidrokarbon pun juga berbeda: jumlah hidrokarbon yang diikat pada alkena dan alkuna pasti lebih sedikit karena atom karbonnya berikatan rangkap.
Kemampuan hidrokarbon untuk berikatan dengan dirinya sendiri disebut dengan katenasi, dan menyebabkan hidrokarbon bisa membentuk senyawa-senyawa yang lebih kompleks, seperti sikloheksana atau arena seperti benzena. Kemampuan ini didapat karena karakteristik ikatan di antara atom karbon bersifat non-polar.
Sesuai dengan teori ikatan valensi, atom karbon harus memenuhi aturan "4-hidrogen" yang menyatakan jumlah atom maksimum yang dapat berikatan dengan karbon, karena karbon mempunyai 4 elektron valensi. Dilihat dari elektron valensi ini, maka karbon mempunyai 4 elektron yang bisa membentuk ikatan kovalen atau ikatan dativ.
Hidrokarbon bersifat hidrofobik dan termasuk dalam lipid.
Beberapa hidrokarbon tersedia melimpah di tata surya. Danau berisi metana dan etana cair telah ditemukan pada Titan, satelit alam terbesar Saturnus, seperti dinyatakan oleh Misi Cassini-Huygens.^[5]

Hidrokarbon sederhana dan variasinya

Jumlah atom karbon	Alkana(1 ikatan)	Alkena(2 ikatan)	Alkuna (3 ikatan)	Sikloalkana	Alkadiena
1	Metana	Metena	Metuna	–	–
2	Etana	Etena (etilena)	Etuna (asetilena)	–	–
3	Propana	Propena (propilena)	Propuna (metilasetilena)	Siklopropana	Propadiena (alena)
4	Butana	Butena (butilena)	Butuna	Siklobutana	Butadiena
5	Pentana	Pentena	Pentuna	Siklopentana	Pentadiena (piperylene)
6	Heksana	Heksena	Heksuna	Sikloheksana	Heksadiena
7	Heptana	Heptena	Heptuna	Sikloheptana	Heptadiena
8	Oktana	Oktena	Oktuna	Siklooktana	Oktadiena
9	Nonana	Nonena	Nonuna	Siklononana	Nonadiena
10	Dekana	Dekena	Dekuna	Siklodekana	Dekadiena

Penggunaan

Hidrokarbon adalah salah satu sumber energi paling penting di bumi. Penggunaan yang utama adalah sebagai sumber bahan bakar. Dalam bentuk padat, hidrokarbon adalah salah satu komposisi pembentuk aspal.^[6]


Hidrokarbon dulu juga pernah digunakan untuk pembuatan klorofluorokarbon, zat yang digunakan sebagai propelan pada semprotan nyamuk. Saat ini klorofluorokarbon tidak lagi digunakan karena memiliki efek buruk terhadap lapisan ozon.
Metana dan etana berbentuk gas dalam suhu ruangan dan tidak mudah dicairkan dengan tekanan begitu saja. Propana lebih mudah untuk dicairkan, dan biasanya dijual di tabung-tabung dalam bentuk cair. Butana sangat mudah dicairkan, sehingga lebih aman dan sering digunakan untuk pemantik rokok. Pentana berbentuk cairan bening pada suhu ruangan, biasanya digunakan di industri sebagai pelarut wax dan gemuk. Heksana biasanya juga digunakan sebagai pelarut kimia dan termasuk dalam komposisi bensin.
Heksana, heptana, oktana, nonana, dekana, termasuk dengan alkena dan beberapa sikloalkana merupakan komponen penting pada bensin, nafta, bahan bakar jet, dan pelarut industri. Dengan bertambahnya atom karbon, maka hidrokarbon yang berbentuk linear akan memiliki sifat viskositas dan titik didih lebih tinggi, dengan warna lebih gelap.

Pembakaran hidrokarbon

Artikel utama untuk bagian ini adalah: Pembakaran

Saat ini, hidrokarbon merupakan sumber energi listrik dan panas utama dunia karena energi yang dihasilkannya ketika dibakar.^[7] Energi hidrokarbon ini biasanya sering langsung digunakan sebagai pemanas di rumah-rumah, dalam bentuk minyak maupun gas alam. Hidrokarbon dibakar dan panasnya digunakan untuk menguapkan air, yang nanti uapnya disebarkan ke seluruh ruangan. Prinsip yang hampir sama digunakan di pembangkit-pembangkit listrik.
Ciri-ciri umum dari hidrokarbon adalah menghasilkan uap, karbon dioksida, dan panas selama pembakaran, dan oksigen diperlukan agar reaksi pembakaran dapat berlangsung. Berikut ini adalah contoh reaksi pembakaran metana:

CH₄ + 2 O₂ → 2 H₂O + CO₂ + Energi

Jika udara miskin gas oksigen, maka akan terbentuk gas karbon monoksida (CO) dan air:

2 CH₄ + 3 O₂ → 2CO + 4H₂O

Contoh lainnya, reaksi pembakaran propana:

C₃H₈ + 5 O₂ → 4 H₂O + 3 CO₂ + Energi

C_nH_2n+2 + (3n+1)/2 O₂ → (n+1) H₂O + n CO₂ + Energi

Reaksi pembakaran hidrokarbon termasuk reaksi kimia eksotermik.

Aturan Penentuan Biloks

Aturan Penentuan Biloks

Bilangan oksidasi adalah angka yang menunjukkan jumlah elektron suatu atom yang dilepaskan atau diterima atom dalam senyawa, dimana senyawa tersebut terbentuk melalui ikatan ionik. Tanda (+) dan (-) pada biloks ditulis sebelum angkanya misalnya +2, sedangkan pada muatan ditulis sesudah angkanya, misalnya 2+.

Cara menentukan bilangan oksidasi suatu unsur dalam ion atau senyawanya mengikuti aturan-aturan sebagai berikut :

a. Bilangan oksidasi unsur bebas ( atom atau molekul unsur) adalah 0 (nol).

Contoh: Ne, H₂, O₂,Cl₂,P₄,C,Cu,Fe dan Na.

b.  Bilangan oksidasi ion monoatom dan poliatom sama dengan muatan ionnya.

Contoh : untuk ion monoatom Na⁺, Ca²⁺, dan Cl^- memiliki bilangan oksidasi berturut-turut +1,+2 dan -1.

Contoh : untuk ion poliatom NH₄⁺, SO₄^2-, dan PO₄^3- memiliki bilangan oksidasi berturut-turut +1, -2, dan -3.

c.  Bilangan oksidasi unsur golongan IA adalah +1 dan unsur golongan IIA adalah +2. Misalnya, bilangan oksidasi unsur Na pada senyawa NaCl, Na₂SO₄, dan Na₂O adalah +1. Bilangan oksidasi unsur Ca pada senyawa CaCl₂, CaSO₄, dan CaO adalah +2.

d. Bilangan oksidasi unsur golongan VIA pada senyawa biner adalah -2 dan unsur golongan VIIA  pada senyawa biner adalah -1. Misalnya, bilangan oksidasi unsur S pada Na₂S dan MgS adalah -2. Bilangan oksidasi unsur Cl pada NaCl, KCl, MgCl₂, dan FeCl₃ adalah -1.

e.  Bilangan oksidasi unsur H pada senyawanya adalah +1. Misalnya, bilangan oksidasi unsur H pada H₂O, HCl, H₂S, dan NH₃ adalah +1. Bilangan oksidasi unsur H pada senyawa hidrida adalah -1. Misalnya, bilangan oksidasi unsur H pada NaH, CaH₂, dan AlH₃ adalah -1.

f.  Bilangan oksidasi unsur O pada senyawanya adalah -2, kecuali pada senyawa biner dengan F, bilangan oksidasi unsur O-nya adalah +2. Bilangan oksidasi unsur O pada senyawa peroksida, seperti H₂O₂ dan BaO₂ adalah -1. Dalam senyawa superoksida bilangan oksidasinya adalah -1/2, seperti pada KO₂ dan NaO₂. 

g. Jumlah bilangan oksidasi untuk semua atom unsur dalam molekul atau senyawa adalah 0. Jumlah bilangan oksidasi untuk atom atau unsur pembentuk ion poliatom sama dengan muatan ion poliatomnya. Misalnya, ion NH₄⁺ mempunyai jumlah bilangan oksidasi unsur N adalah -3 dan H adalah +1.

Molekul NaCl terdiri dari atom Na dan atom Cl. Jumlah biloks senyawanya adalah 0, sedangkan biloks Na adalah +1 sehingga biloks Cl dapat dicari dengan rumus : 

biloks Na + biloks Cl         = 0

         +1        + biloks Cl     = 0

                        Biloks Cl      = -1

Molekul V₂O₃ terdiri dari 2 atom V dan 3 atom O. Jumlah biloks molekul tersebut adalah 0, biloks O adalah -2 sehingga biloks V dapat dicari dengan rumus : 

2(biloks V) + 3(biloks O)       = 0

         2(biloks V) + 3(-2)         = 0

                 2(biloks V)              = +6

                  Biloks V                 = +3

Molekul NH₄⁺ terdiri dari atom N dan 4 atom H. Jumlah biloks unsur pembentuk ion poliatom tersebut adalah +1, biloks H adalah +1 sehingga biloks N dapat dicari dengan rumus :

(biloks N) + 4(biloks H)       = 0

           (biloks N) + 4(+1)      = +1

            Biloks N                     = -3