BAB ILATAR BELAKANGAlkana biasa disebut dengan senyawa hidrokarbon jenuh. Disebut hidrokarbon karena di dalamnya hanya terkandung atom karbon dan hidrogen. Disebut jenuh karena hanya memiliki ikatan tunggal C-H dan C-C saja. Alkana memiliki rumus umum CnH2n+2, di mana n adalah bilangan asli yang menyatakan jumlah atom karbon. Alkana juga sering disebut sebagai senyawa alifatik (Yunani =aleiphasyang berarti lemak). Hal ini dikarenakan lemak-lemak hewani mengandung karbon rantai panjang yang mirip dengan alkana.Sikloalkana adalah senyawa hidrokarbon jenuh yang memiliki sekurang-kurangnya 1 cincin atom karbon, dengan rumus umum umum CnH2n. Selain alkana dengan rantai terbuka, di alam juga terdapat alkana dalam bentuk cincin. Senyawa tersebut dinamakan sikloalkana atau senyawa alisiklik (alifatik siklik). Apabila cincin sikloalkana adalah CH2- maka senyawa tersebut memiliki rumus umum (CH2)n atau CnH2n.BAB IIPEMBAHASAN1. 1.StrukturA.AlkanaAlkana dengan satu formula dapat membentuk beberapa struktur molekul. Misalnya alkana dengan empat atom karbon dapat membentuk normal butana dan isobutana, keduanya sama-sama memiliki rumus molekul C4H10. Hal yang sama juga terjadi untuk C5H12, dan seterusnya. Suatu senyawa yang memiliki jumlah dan macam atom sama tetapi berbeda dalam penataannya disebut dengan isomer. Isomer berasal dari bahasa Yunani;isos+merosyang berarti terbuat dari bagian yang sama. Senyawa seperti butana dan isobutana hanya berbeda pada urutan atom yang terikat satu sama lainnya,disebut isomer konstitusional.Isomer konstitusional tidak terbatas hanya untuk alkana, tetapi juga pada sebagian besar senyawa organik. Isomer konstitusional bisa berbeda pada susunan kerangka atom karbon (seperti pada butana dan isobutana), perbedaan gugus fungsi (seperti pada etanol dan dimetil eter), atau berbeda pada penempatan gugus fungsi (isopropilamina dan propilamina). Meskipun memiliki formula yang sama, sifat-sifat fisika kimia dari isomer biasanya berbeda.Alkana dapat digambarkan dengan menggunakan struktur terkondensasi. Semua ikatan dalam molekul diabaikan/ dihilangkan. Jika ada tiga atom hidrogen terikat pada satu karbon, digambar dengan CH3, jika dua hidrogen digambar dengan CH2, dan seterusnya. Dengan demikian kita dapat menggambar butana dengan struktur CH3CH2CH2CH3 atau CH3(CH2)2CH3.Alkana diberi nama berdasarkan jumlah atom karbonnya. Penamaan diambil dari bahasa Yunani, kecuali untuk satu hingga empat atom karbon, yaitu metana, etana, propana, dan butana. Akhiran ana ditambahkan pada akhir tiap nama untuk memberikan ciri bahwa senyawa tersebut adalah alkana. Selanjutnya, pentana berarti terdiri dari lima atom karbon, heksana terdiri dari enam karbon, dan seterusnya.Deret Homolog Alkana adalah suatu golongan atau kelompok senyawa karbon dengan rumus umum yang sama, mempunyai sifat yang mirip dan antar suku-suku berturutannya mempunyai beda CH2.Sifat-sifat deret homolog : Mempunyai sifat kimia yang mirip Mempunyai rumus umum yang sama Perbedaan Mr antara 2 suku berturutannya sebesar 14 Makin panjang rantai karbon, makin tinggi titik didihnyaStruktur AlkanaRumus (CnH2n+2)NamaStruktur

CH4MetanaCH4

C2H6EtanaCH3-CH3

C3H8PropanaCH3-CH2-CH3

C4H10ButanaCH3-CH2-CH2-CH3

C5H12PentanaCH3-CH2-CH2-CH2-CH3

C6H14HeksanaCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

C7H16HeptanaCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

C8H18OktanaCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

C9H20NonanaCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

C10H22DekanaCH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

ContohStrukturAlkanaB. SikloalkanaSikloalkana paling sederhana adalah siklopropana yang memiliki 3 atom C dengan konformasi berbentuk planar. Sedangkan pada sikloalkana dengan jumlah atom C penyusun cincin lebih dari 3 memiliki bentuk yang tidak planar dan melekuk, membentuk suatu konformasi yang paling stabil (memiliki energi paling rendah), ingat bentuk molekul gula yang berbentuk segi enam, berupa pelana kuda dan bentuk kursi adalah bentuk yang stabil.1. 2.Tata NamaA. AlkanaAturan IUPAC untuk penamaan alkana bercabang sebagai berikut.1) Nama alkana bercabang terdiri dari 2 bagian (John Mc. Murry, 4th ed.), yaitu: a)Bagian pertama, di bagian depan, yaitunama cabang. b)Bagian kedua, di bagian belakang, yaitunama rantai induk.2)Rantai indukadalah rantai terpanjang dalam molekul. Bila terdapatdua atau lebih rantai terpanjang, maka harus dipilih yang mempunyai cabang terbanyak. Induk diberi namaalkana,tergantung pada panjang rantai.3) Cabang diberi namaalkil, yaitu nama alkana yang sesuai dengan mengganti akhirananamenjadiil. Gugus alkil mempunyai rumus umum CnH2n+ 1 dan dinyatakan dengan lambang R.4) Posisi cabang dinyatakan dengan awalan angka. Untuk itu rantai induk perlu dinomori. Penomoran dimulai dari salah satu ujung rantai induk sedemikian hingga posisi cabang mendapat nomor terkecil. Contoh:5) Jika terdapat dua atau lebih cabang yang sama, hal ini dinyatakan dengan awalandi,tri,tetra,penta,dan seterusnya pada nama cabang.6) Cabang cabang yang berbeda disusun sesuai urutan abjad dari nama cabang itu. Misalnya: Etil ditulis terlebih dahulu daripada metil. Isopropil ditulis terlebih dahulu daripada metil.Berdasarkan aturan tersebut, penamaan alkana dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut.1) Memilih rantai induk, yaitu rantai terpanjang yang mempunyai cabang terbanyak.2) Memberi penomoran dimulai dari salah satu ujung, sehingga cabang mendapat nomor terkecil.3) Menuliskan nama dimulai dengan nama cabang yang disusun menurut abjad, kemudian diakhiri dengan nama rantai induk. Posisi cabang dinyatakan dengan awalan angka. Antara angka dengan angka dipisahkan dengan tanda koma (,), sedangkan antara angka dengan huruf dipisahkan tanda jeda (). Berikut ini contoh pemberian nama pada alkana.B. Sikloalkana1. Temukan rantai utamaHitung jumlah atom karbon penyusun cincin dan jumlah karbon dalam substituennya. Jika jumlah karbon dalam cincin sama dengan jumlah karbon dalam substrituen, maka senyawa tersebut diberi nama sebagai sikloalkana tersubstitusi alkil. Akan tetapi jika jumlah karbon dalam substituen lebih banyak dari pada karbon dalam cincin maka senyawa tersebut diberi nama sebagai alkana tersubstitusi sikloalkil.b. Jumlah substituen dan beri namaSikloalkana tersubstitusi alkil atau halogen, mulailah penomoran dari atom karbon yang mengikat substituen tersebut. Untuk substituen kedua dan seterusnya diberi nomor sekecil mungkin.1. 3.SifatFisikaPada suhu dan tekanan standar : C1-C4berwujud gas, C5-C17berwujud cairan, C18-Cn berwujud padat.Titik didihnya lebih tinggi dibandingkan dengan senyawa organik lainnya dengan berat molekul yang sama, karena senyawa alkana memiliki gaya vander waals sangat besar hal ini mengartikan bahwa jarak antar molekulnya sangat berdekatan sehinnga dibutuhkan energi yang besar untuk memisahkan molekl-molekulnya.Semakin panjang rantai molekul semakin memperbesar titik didih artinya titik didih alkana berbanding lurus denganmassa molekulnya. Senyawa alkana mengalamigaya van der Waalsdi antara molekul-molekulnya. Semakin besar gaya van der Waals di antara molekul-molekulnya, maka semakin tinggi titik didihnya, Titik didih alkana akan meningkat kira-kira 2030C untuk setiap 1 atom karbon yang ditambahkan pada rantainya. Selain itu, Adanya percabangan menyebabkan titik didihnya semakin rendah hal ini disebabkan oleh terganggunya gaya tarik van der waals antara molekul-molekul dalam fasa padat.Larut dalam non polar atau sedikit polar, tidak larut dalam air Karena adanya beda kepolaran, alkana bersifat nonpolar karena beda bentuk geometri molekulnya. Alkana bentuk geometri molekunya simetris karena tidak ada pasangan elektron bebas . selain itu, keelektronegatifan atom-atom penyusunnya yang kecil. sedangkan air bersifat polar karena bentuk geometrinya yang tidak simetris yang disebabkan karena adanya pasangan elektron bebas, selain itu juga air mempunyai ikatan hidrogen, juga beda keelektronegatifan yang sangat besar antara atom-atom peyusunnya. Selain itu juga senyawa alkan bersifat jenuh, karena semua elektron karbon terikat dengan hydrogenPada Sikloalkana memiliki sifat fisika yang sama dengan alkana, hanya saja titik didih dan densitasnya lebih tinggi dari alkana hal ini disebabkan oleh gaya london yang lebih kuat yang dikarenakan bentuk cincin yang memberikan bidang sentuh yang lebih besar.4.SifatKimiaAlkana termasuk senyawa alifatik, Dengan kata lain, alkana adalah sebuah rantaikarbonpanjang dengan ikatan-ikatan tunggalTidak reaktif, sehingga sering disebut sebagai parafin,hal ini dikarenakan oleh semua elektron karbon terikat pada atom lain sehingga tidak ada pasangan elektron bebas dan iktan yang terbentuk, selain itu geometri molekul alkana yang tetrahedral juga mempengaruhi kereaktifan karena semua sisi-sisinya terdapat ikatan sehingga sulit untuk diserang.Reaksi-reaksi senyawa alkana:A. Halogenasi (subsitusi radikal bebas) Inisiasi, radikal halogen berbentuk melalui homolisis.Cl Cl Cl Cl Propagasi, radikal halogen akan mengabstrak hidrogen dari alkana untuk membentuk radikal alkil. Intermination, tahap dimana radikal-radikal bergabung.H3C + Cl H3C ClB. Reaksi pembakaranCH4+ 2O2 CO2+ 2H2O Jika oksigen tidak cukup maka pembakaran tidak sempurna2CH4+ 3O2 2CO + 4H2ODampak pembakaran tidak sempurna diketahui oleh pengendara motor , antara lain ialah penumpikan karbon pada piston mesin dan karbon monoksida dari knalpot.C. CrackingMemecah molekul besar menjadi molekul-molekul yang lebih kecilC15H13 2C2H4+ C3H6+ C8H185. Kegunaan dan Sumber di Alam A. Keberadaan Alkana Alkana pada alam semestaAlkana adalah senyawa yang terdapat pada sebagian kecil dari atmosfer beberapa planet sepertiYupiter(0.1% metana, 0.0002% etana),Saturnus(0.2% metana, 0.0005% etana),Uranus(1.99% metana, 0.00025% etana) danNeptunus(1.5% metana, 1.5 ppm etana).Titan(1.6% metana), salah satu satelit dari Saturnus, telah diteliti olehHuygensbahwa atmosfer Titan menurunkan hujan metana secara periodik ke permukaan bulan itu. Di Titan juga diketahui terdapat sebuah gunung yang menyemburkan gas metana, dan semburan gunung ini menyebabkan banyaknya metana pada atmosfer Titan. Selain itu, ditemukan oleh radar Cassini, terlihat juga ada beberapa danau metana/etana di kawasan kutub utara dari Titan.Metanadanetanajuga diketahui terdapat pada bagian ekor dari kometHyakutake. Analisis kimia menunjukkan bahwa kelimpahan etana dan metana hampir sama banyak, dan hal itu menunjukkan bahwa es metana dan etana ini terbentuk di antara ruang antar bintang.

Berdasarkan susunan atom karbon dalam molekulnya, senyawa karbon terbagi dalam 2 golongan besar, yaitu senyawa alifatik dan senyawa siklik. Senyawa hidrokarbon alifatik adalah senyawa karbon yang rantai C nya terbuka dan rantai C itu memungkinkan bercabang. Berdasarkan jumlah ikatannya, senyawa hidrokarbon alifatik terbagi menjadi senyawa alifatik jenuh dan tidak jenuh.-Senyawa alifatik jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya hanya berisi ikatan-ikatan tunggal saja. Golongan ini dinamakan alkana.Contoh senyawa hidrokarbon alifatik jenuh:

-Senyawa alifatik tak jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya terdapat ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Jika memiliki rangkap dua dinamakan alkena dan memiliki rangkap tiga dinamakan alkuna. Contoh senyawa hidrokarbon alifatik tak jenuh:

-Senyawa hidrokarbon siklik adalah senyawa karbon yang rantai C nya melingkar dan lingkaran itu mungkin juga mengikat rantai samping. Golongan ini terbagi lagi menjadi senyawa alisiklik dan aromatik.senyawa alisiklik yaitu senyawa karbon alifatik yang membentuk rantai tertutup.

Senyawa aromatik yaitu senyawa karbon yang terdiri dari 6 atom C yang membentuk rantai benzena.

Pada kesempatan ini akan dibahas senyawa alifatik yaitu alkana, alkena, dan alkuna.ALKANABahan bakar yang kita gunakan dalam keperluan sehari-hari termasuk golongan alkana, contohnya minyak tanah, bensin, dan LPG. Bagaimana rumus dan sifat-sifat alkana? Untuk mempelajari rumus umum alkana, perhatikan tabel rumus molekul dan nama beberapa alkana berikut ini.Bila senyawa alkana diurutkan berdasarkan jumlah atom C nya, ternyata ada perbedaan jumlah atom C dan H secara teratur yaitu CH2. Deret senyawa ini merupakanderet homolog yaitu suatu deret senyawa sejenis yang perbedaan jumlah atom suatu senyawa dengan senyawa berikutnya sama. Dari rumus-rumus molekul alkana di atas dapat disimpulkan bahwa rumus umum alkana adalah:CnH2n+2n = jumlah atom karbonPada penulisan rumus senyawa karbon dikenal rumus molekul danrumus struktur. Contoh penulisan rumus molekul dan rumus struktur alkana dapat dilihat pada Tabel berikut :

Berdasarkan strukturnya alkana merupakan suatu hidrokarbon yang mempunyai ikatan tunggal antara C dan C nya. Oleh karena semua C sudah mengikat 4 atom lain, maka alkana disebut hidrokarbon jenuh atau parafin. Parafin artinya mempunyai daya gabung yang kecil atau sukar bereaksi dengan zat lain.

SIFAT FISIS ALKANATabel berikut memuat beberapa sifat fisis alkana. Jika diperhatikan sifat fisis alakna seperti nilai titik leleh dan titik didih mempunyai kecenderungan yang naik dengan pertambahan nilai massa molkul relatif (Mr).Sifat fisis alkana terkait dengan strukturnya. Alkana adalah senyawa kovalen / molekul non-polar dimana molekul-molekulnya terikat oleh gaya antar molekul yang relatif lemah. Dengan pertambahan panjang rantai karbon (pertambahan Mr), maka lebih banyak tempat tersedia untuk terjadinya interaksi berupa tarik-menarik antar molekul alkana. Akibatnya, gaya atar molekul akan semakin kuat.Gaya antar molekul yang semakin kuat dengan pertambahan nilai Mr dapat menjelaskan kecenderungan sifat fisis alkana diatas.Titik didih dan titik didih alkana naik dengan petambahan nilai Mr. Kenaikan titik leleh dan titik didih dikarenakan gaya antar-molekul semakinkuat sehingga semakin besar energi yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya tersebut. Selain titik didih dan titik leleh yaitu kerapatan, kekentalan (viskositas), volatilitas (mudah tidaknya suatu senyawa untuk menguap) dengan pertambahan nilai Mr akan meningkatkan pula besar sifat fisis yang telah disebutkan diatas.Sifat fisis alkana lainnya yang juga perlu diketahui adala kelarutan alkana. Alkana bersifat polar sehingga sukar larut dalam pelarut polar seperti air, tetapi mudah larut dalam pelarut organik non-polar seperti etanol (alkohol), dietil eter, dan benzena.SIFAT KIMIA ALKANAKomponen utama elpiji yang digunakan pada kompor gas adalah propana. Jika elpiji dialirkan ke kompor gas tanpa diberi panas oleh emantik api, maka tidak terjadi apa-apa. Sebaliknya , jika diberi pemantik api, maka diperoleh nyala ap yang ditimbulkan oleh reaksi kimia propana dengan oksigen di udara. adi dapat dikatakan alkana bersifat kurang reaktif kecuali jika diberi panas. Bagaimana kempauan alkana bereaksi atau sifat kimia alkana dapat dijelaskan ?Pada dasarnya, reaksi kimia melibatkan pemutusan dan pembentukkan ikatan kimia zat-zat dalam reaksi. Untuk alkana ada dua hal yang menentukan sifat kimianya, yaitu: Alkana memiliki 2 jenis ikatan kimia, yakni ikatan C-C dan C-H . katan C-C dan C-H tergolong kuat karena untuk memutuskan kedua ikatan tersebut diperlukan energi masingmasing sebesar 347 kJ/mol untuk C-C dan 413 kJ/mol untuk H-H. Energi tersebut dapat diperoleh dari panas seperti dari pemantik api pada pembakaran elpiji di atas. Alkana memiliki ikatan C-C yang bersifat non polar dan C-H yang dapat dianggap non polar karena beda keelektronegatifanny yang kecil. Ini yang menyebabkan alkana dapat bereaksi dengan pereaksi non polar seperti oksigen dan halogen.Sebaliknya, alkana sulit bereaksi dengn perekasi polar/ionik seperti asam kuat , basa kuat dan oksidator permanganat.Reaksi alkana dengan oksigen diatas merupakan salah satu dari tiga reaksi alkana akan dibahas di sini, yakni: pembakaran alkana, perengkahan (craking)/eliminasi alkana, dan reaksi substitusi alkana oleh halogen.1. Pembakaran Alkana

2. Perengkahan ( Reaksi Eliminasi ) Alkana

3. Reaksi Substitusi Alkana oleh Halogen

Reaksi Pada Senyawa AlkanaSeperti yang diektahui bahwa ikatan pada alkana berciri tunggal, kovalen dan nonpolar. Oleh karenanya alkana relatif stabil (tidak reaktif) terhadap kebanyakan asam, basa, pengoksidasi atau pereduksi yang dapat dengan mudah bereaksi dengan kelompok hidrokarbon lainnya. Karena sifatnya yang tidak reaktif tersebut, maka alkana dapat digunakan sebagai pelarut.Walaupun alkana tergolong sebagai senyawaan yang stabil, namun pada kondisi dan pereaksi tertentu alkana dapat bereaksi dengan asam sulfat dan asam nitrat, sekalipun dalam temperatur kamar. Hal tersebut dimungkinkan karena senyawa kerosin dan gasoline mengandung banyak rantai cabang dan memiliki atom karbon tersier yang menjadi activator berlangsungnya reaksi tersebut. Berikut ini ditunjukkan beberapa reaksi alkana :

1.Reaksi SubstitusiPada reaksi subsitusi terjadi pergantian atau pertukaran suatu atom/gugus atom olehatom atau gugus lain.CH4+ Cl2CH3Cl + HCl metil klorida (klorometana)CH3Cl + Cl2CH2Cl2 + HCl metil diklorida(diklorometana)CH2Cl2+ Cl2CHCl3+ HCl metil triklorida(triklorometana)CHCl3 + Cl2CCl4 + HCl karbon tetraklorida(tetraklorometana)CnH2n+2 + X2CnH2n+1X + HX

2.Reaksi OksidasiAlkana sukar dioksidasi oleh oksidator lemah atau agak kuat seperti KMNO4, tetapi mudah dioksidasi oleh oksigen dari udara bila dibakar. Oksidasi yang cepat dengan oksingen yang akan mengeluarkan panas dan cahaya disebut pembakaran atau combustionHasil oksidasi sempurna dari alkana adalah gas karbon dioksida dan sejumlah air. Sebelum terbentuknya produk akhir oksidasi berupa CO2dan H2O, terlebih dahulu terbentuk alkohol, aldehid dan karboksilat.Alkana terbakar dalam keadaan oksigen berlebihan dan reaksi ini menghasilkan sejumlah kalor (eksoterm)CH4+ 2O2CO2+ 2H2+ 212,8 kkal/molC4H10+ 2O2CO2+ H2O + 688,0 kkal/molReaksi pembakaran ini merupakan dasar penggunaan hidrokarbon sebagai penghasil kalor (gas alam dan minyak pemanas) dan tenaga (bensin), jika oksigen tidak mencukupi untuk berlangsungnya reaksi yang sempurna, maka pembakaran tidak sempurna terjadi. Dalam hal ini, karbon pada hidrokarbon teroksidasi hanya sampai pada tingkat karbon monoksida atau bahkan hanya sampai karbon saja.2CH4+ 3O22CO + 4H2OCH4+ O2C + 2H2OPenumpukan karbon monoksida pada knalpot dan karbon pada piston mesin kendaraan bermotor adalah contoh dampak dari pembakaran yang tidak sempurna. Reaksi pembakaran tak sempurna kadang-kadang dilakukan, misalnya dalam pembuatan carbon black, misalnya jelaga untuk pewarna pada tinta.

3.Reaksi halogenasiReaksi dari alkana dengan unsur-unsur halogen disebut reaksihalogenasi. Reaksi ini akan menghasilkan senyawa alkil halida, dimana atom hidrogen dari alkana akan disubstitusi oleh halogen sehingga reaksi ini bisa disebut reaksisubstitusi.Halogenasi biasanya menggunakan klor dan brom sehingga disebut jugaklorinasidanbrominasi. Halongen lain, fluor bereaksi secara eksplosif dengan senyawa organik sedangkan iodium tak cukup reaktif untuk dapat bereaksi dengan alkana.Laju pergantian atom H sebagai berikut H3> H2> H1. Kereaktifan halogen dalam mensubtitusi H yakni fluorin > klorin > brom > iodin.Ch4+Cl2CH3Cl+HCl

4.Reaksi SulfonasiSulfonasi merupakan reaksi antara suatu senyawa dengan asam sulfat. Reaksi antara alkana dengan asam sulfat berasap (oleum) menghasilkan asam alkana sulfonat. dalam reaksi terjadi pergantian satu atom H oleh gugus SO3H. Laju reaksi sulfonasi H3> H2> H1.Contoh

5.Reaksi NitrasiReaksi nitrasi analog dengan sulfonasi, berjalan dengan mudah jika terdapat karbon tertier, jika alkananya rantai lurus reaksinya sangat lambat.

6.Reaksi PirolisisProses pirolisis atau cracking adalah proses pemecahan alkana dengan jalan pemanasan pada temperatur tinggi, sekitar 10000C tanpa oksigen, akan dihasilkan alkana dengan rantai karbon lebih pendek

Proses pirolisis dari metana secara industri dipergunakan dalam pembuatan karbon-black. Proses pirolisa juga dipergunakan untuk memperbaiki struktur bahan bakar minyak, yaitu, berfungsi untuk menaikkan bilangan oktannya dan mendapatkan senyawa alkena yang dipergunakan sebagai pembuatan plastik. Cracking biasanya dilakukan pada tekanan tinggi dengan penambahan suatu katalis (tanah liat aluminium silikat).

Alkana

Alkana biasa disebut dengan senyawa hidrokarbon jenuh. Disebut hidrokarbon karena di dalamnya hanya terkandung atom karbon dan hidrogen. Disebut jenuh karena hanya memiliki ikatan tunggal C-H dan C-C saja. Alkana memiliki rumus umu CnH2n+2, di mana n adalah bilangan asli yang menyatakan jumlah atom karbon. Alkana juga sering disebut sebagai senyawa alifatik (Yunani =aleiphasyang berarti lemak). Hal ini dikarenakan lemak-lemak hewani mengandung karbon rantai panjang yang mirip dengan alkana. Alkana dengan satu formula dapat membentuk beberapa struktur molekul. Misalnya alkana dengan empat atom karbon dapat membentuk normal butana dan isobutana, keduanya sama-sama memiliki rumus molekul C4H10. Hal yang sama juga terjadi untuk C5H12, dan seterusnya. Suatu senyawa yang memiliki jumlah dan macam atom sama tetapi berbeda dalam penataannya disebut dengan isomer. Isomer berasal dari bahasa Yunani;isos+merosyang berarti terbuat dari bagian yang sama. Senyawa seperti butana dan isobutana hanya berbeda pada urutan atom yang terikat satu sama lainnya, disebut isomer konstitusional. Isomer konstitusional tidak terbatas hanya untuk alkana, tetapi juga pada sebagian besar senyawa organik. Isomer konstitusional bisa berbeda pada susunan kerangka atom karbon (seperti pada butana dan isobutana), perbedaan gugus fungsi (seperti pada etanol dan dimetil eter), atau berbeda pada penempatan gugus fungsi (isopropilamina dan propilamina). Meskipun memiliki formula yang sama, sifat-sifat fisika kimia dari isomer biasanya berbeda. Alkana dapat digambarkan dengan menggunakan struktur terkondensasi. Semua ikatan dalam molekul diabaikan/ dihilangkan. Jika ada tiga atom hidrogen terikat pada satu karbon, digambar dengan CH3, jika dua hidrogen digambar dengan CH2, dan seterusnya. Dengan demikian kita dapat menggambar butana dengan struktur CH3CH2CH2CH3atau CH3(CH2)2CH3.

Alkana diberi nama berdasarkan jumlah atom karbonnya. Penamaan diambil dari bahasa Yunani, kecuali untuk satu hingga empat atom karbon, yaitu metana, etana, propana, dan butana.Akhiran ana ditambahkan pada akhir tiap nama untuk memberikan ciri bahwa senyawa tersebut adalah alkana. Selanjutnya, pentana berarti terdiri dari lima atom karbon, heksana terdiri dari enam karbon, dan seterusnya.

Sifat-sifat kimia

Secara umum, alkana adalah senyawa yang reaktivitasnya rendah, karena ikatan C antar atomnya relatif stabil dan tidak mudah dipisahkan. Tidak seperti kebanyakan senyawa organik lainnya, senyawa ini tidak memilikigugus fungsional.Senyawa alkana bereaksi sangat lemah dengan senyawa polar atau senyawa ion lainnya.Konstanta disosiasi asam(pKa) dari semua alkana nilainya diatas 60, yang berarti sulit untuk bereaksi dengan asam maupun basa (lihatkarbanion). Padaminyak bumi, molekul-molekul alkana yang terkandung di dalamnya tidak mengalami perubahan sifat sama sekali selama jutaan tahun.

Reaksi dengan oksigen (reaksi pembakaran)

Semua alkana dapat bereaksi denganoksigenpada reaksipembakaran, meskipun pada alkana-alkana suku tinggi reaksi akan semakin sulit untuk dilakukan seiring dengan jumlah atom karbon yang bertambah. Rumus umum pembakaran adalah:

CnH2n+2+ (1.5n+0.5)O2(n+1)H2O +nCO2

Ketika jumlah oksigen tidak cukup banyak, maka dapat juga membentukkarbon monoksida, seperti pada reaksi berikut ini:

CnH(2n+2)+nO2(n+1)H2O +nCO

Contoh reaksi,metana:

2CH4+ 3O22CO + 4H2OCH4+ 1.5O2CO + 2H2O

Reaksi dengan halogen

Reaksi antara alkana denganhalogendisebut dengan reaksi "halogenasi radikal bebas". Atom hidrogen pada alkana akan secara bertahap digantikan oleh atom-atom halogen.Radikal bebasadalah senyawa yang ikut berpartisipasi dalam reaksi, biasanya menjadi campuran pada produk. Reaksi halogenasi merupakan reaksieksotermikdan dapat menimbulkan ledakan.Reaksi ini sangat penting pada industri untuk menghalogenasi hidrokarbon. Ada 3 tahap: Inisiasi: radikal halogen terbentuk melaluihomolisis. Biasanya, diperlukan energi dalam bentuk panas atau cahaya. Reaksi rantaiatauPropagasi: radikal halogen akan mengabstrak hidrogen dari alkana untuk membentuk radikal alkil. Terminasi rantai: tahap dimana radikal-radikal bergabung.

Hasil eksperimen menunjukkan bahwa semua reaksi halogenasi bisa menghasilkan semua campuran isomer yang berarti mengindikasikan atom hidrogen rentan terhadap reaksi. Atom hidrogen sekunder dan tersier biasanya akan tergantikan karena stablitas radikal bebas sekunder dan tersier lebih baik. Contoh dapat dilihat pada monobrominasi propana:

Isomerisasi dan reformasi

Isomerisasi dan reformasi ada proses pemanasan yang mengubah bentuk alkana rantai lurus dengan adanya katalisplatinum. Pada isomerisasi, alkana rantai lurus menjadi alkana rantai bercabang. Pada reformasi, alkana rantai lurus berubah menjadisikloalkanaatauhidrokarbon aromatik, dengan hidrogen sebagai produk sampingan. Kedua proses ini akan meningkatkanbilangan oktanpada senyawa yang dihasilkan.

Cracking

Crackingakan memecah molekul besar menjadi molekul-molekul yang lebih kecil. Reaksicrackingdapat dilakukan dengan metode pemanasan atau dengan katalis. Metodecrackingdengan pemanasan akan melibatkan mekanismehomolitikdengan pembentukanradikal bebas. Metodecrackingdengan bantuan katalis biasanya melibatkankatalisasam, prosesnya akan menyebabkan pemecahan ikatanheterolitikdengan menghasilkanionyang muatannya berbeda. Ion yang dihasilkan biasanya berupa karbokationdananionhidridayang tidak stabil.

Reaksi lainnya

Alkana akan bereaksi denganuapdengan bantuankatalisberupanikel. Alkana juga dapat melalui prosesklorosulfonasidannitrasimeskipun membutuhkan kondisi khusus.Fermentasialkana menjadiasam karboksilatjuga dapat dilakukan dengan beberapa teknik khusus. PadaReaksi reed,sulfur dioksida,klorindancahayamengubah hidrokarbon menjadisulfonil klorida.Abstraksi nukleofilikdapat digunakan untuk memisahkan alkana dari logam. Gugus alkil daris sebuah senyawa dapat dipindahkan ke senyawa lainnya dengan reaksitransmetalasi.

Permasalahan :

Padaminyak bumi, molekul-molekul alkana yang terkandung di dalamnya tidak mengalami perubahan sifat sama sekali selama jutaan tahun. Hal apa yang mendasari atau pembuktian bahwa molekul-molekul alkana pada minyak bumi tersebut tidak mengalami perubahan sifat ?

C. Ikatan Dan Perubahan Bentuk Atau Struktur Dari AlkanaAtom karbon mempunyai empat eletron valensi membentuk empat ikatan kovalen karbon-hidrogen dengan empat atom yang masing-masing memiliki satu elektron valensi.Karena atom karbon mempunyai empat elektron valensi, maka dalam pembentukan senyawa selalu ada empat ikatan. Prinsip ini memudahkan anda menulis struktur molekul organik dengan lengkap dan benar, bagaimanapun rumitnya molekul tersebut. Teori tolakan pasangan elektron meramalkan bentuk tetrahedron untuk molekul metana. Sesungguhnya tidaklah mudah menggambarkan stereo kimia tetrahedron metana jika mengandalkan asumsi tatanan elektron atom karbon dalam keadaan dasar (ground state), karena atom karbon hanya mempunyai dua elektron tak berpasangan, pata orbital 2p, sebagaimana dapat dituliskan C : Is2 2s2 2px1 2p y1 2p z. Sehingga setiap usaha untuk membuat pertumpangtindihan orbital p dari karbon dengan orbital s dari hydrogen, akan menghasilkan molekul dengan rumus CH2.Berkat perkembangan mekanika kuantum maka kesulitan ini kemudian dapat diatasi . melalui dua tahap hipotesis dapat dijelaskan mekanisme pembentukan metana, sebagai berikut : Tahap pertama, adalah penghibridan yang lebih dikenal dengan istilah hibridisasi yaitu pencampuran dua atau lebih orbital yang berbeda. Terhadap struktur metana, orbital 2s dan tiga orbital 2p dari atom karbon berhibrida membentuk empat orbital atom hibrida sp3 yang berbentuk balon mengarah ke sudut-sudut tetrahedron. Sudut tetrahedron diantara dua orbital hibrida meminimumkan interaksi yang tidak diinginkan di antara sesama orbital. Tahap kedua, adalah pembentukan empat buah orbital molekul ikatan (sigma) melalui tumpang tindih empat buah orbital sp3 dari karbon dengan empat orbital 1s dari empat atom hydrogen.Dengan selesainya kerangka orbital molekul metana, maka delapan elektron valensi diperlukan untuk mengisi orbital molekul ikatan agar terbentuk empat ikatan sigma C-H yang setara, jumlah ini bertepatan dengan elektron yang tersedia, yakni empat dari karbon masing-masing satu dari empat hydrogen.Gambar 1. Tahapan hipotesis pembentukan orbital molekul tetrahedron pada metanaDalam alkana setiap atom karbon mempunyai ikatannya sendiri yang membentuk sudut-sudut ikatan dengan keempat atom hidrongen yang besarnya kira-kira 109,5oSuatu gugus yang melekat pada satu ikatan dapat berputar mengelilingi ikatan tersebut.Bentuk yang berlainan dari etana, butana dan senyawa lain yang dapat timbul karena perputaran yang sederhana mengelilingi ikatan dalam molekul tersebut dinamakan perubahan bentuk atau struktur dari senyawa tersebut. Perubahan bentuk molekul dalam tiga dimensi dikenal dengan konformasi.D. Konformasi AlkanaDalam rantai terbuka dengan gugus yang terikat oleh ikatan sigma berotasi bebas mengelilingi ikatan itu. Oleh sebab itu atom-atom dalam suatu molekul rantai terbuka dapat memiliki secara tak terhingga posisi di dalam ruang relatif terhadap yang lain. Molekul etana dapat meiliki penataan dalam ruang secara berlain-lainan, pentaaan tersebut dikenal sebagai konformasi. Dalam pembahasan selanjutnya mengenai konformasi akan digunakan model proyeksi Newmann dari Ohio Iniversity. Proyeksi sangat berguna untuk menggambarkan konformasi.Pada proyeksi Newmann, kita melihat ikatan karbon-karbon dari salah satu ujung rantai. Ikatan-ikatan pada karbon di depan bersumber dari pusat lingkaran, sedangkan semua ikatan pada karbon di belakang digambarkan dari mulai garis lingkar ke luar. Karena adanya rotasi mengelilingi ikatan sigma, maka suatu molekul dapat memiliki berapapun konformasi terhadap suatu konformasi yang paling stabil. Konformasi yang paling disukai itu dikenal sebagai konformer. Konformer bukanlah isomer karena antara satu dengan yang lain dapat dipertukarkan . konformer adalah sekedar orientasi ruang yang berbeda-beda dari molekul yang itu-itu juga.Pada etana terdapat sekian banyak konformasi, yang dikenal dengan konformer-konformer, akan tetapi ada dua konformasi yang ekstrim, yakni konformasi bersilang (staggered cmformaation) dan konformasi berimpit (eclipsed conformation). Konformasi bersilang, setiap ikatan C-H dari satu atom karbon menyilang sudut H-C-H karbon yang lain, atau atom-atom yang terikat pada atom-atom karbon yang satu terletak diantara atom-atom yang terikat pada atom karbon yang lain. Konformasi berimpit, tiap ikatan C-H dari satu atom karbon sejajar dengan ikatan C-H berikutnya, atau dapat dikatan bahwa atom-atom yang terikat pada atom karbon yang lain. Konformasi bersilang lebih disukai daripada konformasi berimpit, pada suhu kamar 99% dari molekul etana berada dalam konformasi bersilang.Gambar 2. Konformasi ekstrim dari etana, bersilang (staggered) dan berimpit (eklips) dan pola profil energinyaKonformasi berimpit dari etana kira-kira 3 kkal/mol kurang stabil (lebih tinggi energinya) dibandingkan konformer goyang (bersilang), karena adanya tolak menolak antara elektron-elektron ikatan dengan atom hidrogen. Dengan memutar salah satu karbon sebesar 600 kita dapat merubah konformasi bersilang menjadi konformasi berimpit, begitupun seterusnya konformasi berimpit dapat berubah menjadi konformasi bersilang dengan pemutara 600. untuk berotasi dari konformasi bersilang ke konformasi berimpit, molekul etana memerlukan 3 kkal energi.Sebagaimana metana, etanapun dapat memiliki konformasi bersilang dan berimpit. Dalam etana terdapat dua gugus metil yang relatif besar, terikat pada dua karbon pusat, adanya gugus metil ini menyebabkan terjadinya dua macam konformasi bersilang dalam mana gugus gugus metil terpisah sejauh mungkin disebut sebagai konformasi anti. Konformasi bersilang dimana gugus-gugus metil lebih berdekatan, disebut konformer gauche. Konformasi berimpit dimana gugus-gugus metil tereklipkan memiliki energi paling tinggi, disebut full eclips. Perhatikan gambar (3) struktur I = VII adalah staggered atau anti memiliki energi paling rendah, jadi paling mantap (stabil), struktur II = VI disebut eclipsed, Struktur III = V disebut gauche dan strukturIV disebut full eclips memiliki energi paling tinggi, paling tidak stabil diantara semua konformasi tersebut. Energi II lebih tinggi dari I dan III. Konformasi III energinya lebih tinggi dari I, tapi lebih rendah dari konformasi II dan IV.