3. alkena dan alkuna

Alkena dan Alkuna 23/06/2011

Jimmy, ST, MT (Teknik Kimia - ITN Malang) 1

ALKENA

DAN

ALKUNA

• Alkena ialah senyawa yang mengandung ikatanrangkap karbon-karbon.

• Gugus fungsi alkena dijumpai dalam berbagai sumberseperti jeruk limau (limonena), steroid (kolesterol) danferomon serangga (muskalur)

• Alkena mempunyai sifat fisik serupa alkana. Densitaslebih kecil dari air, nonpolar (tidak larut dalam air), empat karbon pertama berupa gas dan seterusnya

• Alkuna ialah senyawa yang mengandung ikatanrangkap tiga karbon-karbon, serupa alkena dalam halsifat fisik dan perilaku kimianya



DEFINISI DAN PENGGOLONGAN

• Alkena dan alkuna ialah hidrokarbon tak jenuh yang masing-masing memilikiikatan rangkap karbon-karbon dan ikatan rangkap tiga karbon-karbon

• Alkana dapat diperoleh dari alkena atau alkuna dengan menambah 1 atau 2 mol hidrogen

• Alkandiena (diena) mengandung 2 ikatan rangkap. Ada pula triena, tetraenadan bahkan poliena

• Senyawa dengan lebih dari satu ikatan rangkap tiga atau dengan ikatanrangkap dan ikatan rangkap tiga juga dikenal

Alkandiena (diena) memiliki dua ikatan rangkap karbon-karbon yang dapatterakumulasi (bersandingan), terkonjugasi (terpisah oleh satu ikatan tunggalC-C), atau tak terkonjugasi (terpisah oleh lebih dari satu ikatan tunggal C-C)



TATA

NA

MA

(IU

PA

C)

TATA

NA

MA

(IU

PA

C)



TATA

NA

MA

(Tri

via

l)

Dua nama trivial lain yang penting adalah vinil dan alil

Anggota paling sederhana dari deret alkena dan alkuna

BEBERAPA FAKTA TENTANG IKATAN RANGKAP

• Atom karbon trigonal hanya terikat pada 3 atom lain

• Kedua atom karbon yang berikatan rangkap dan 4 atom atom yang diikatnya terletak dalam 1 bidang datar

• Rotasi ikatan karbon-karbon pada ikatan rangkap bersifat terbatas

• Ikatan rangkap karbon-karbon lebih pendek dari ikatan tunggal



MODEL ORBITAL IKATAN RANGKAP; IKATAN PI

• Orbital terhibridisasi sp2 terdiri atas satubagian sifat s dan dua bagian sifat p danmengarah ke tiga pojok segitiga samakaki

• Sudut di antara dua orbital sp2 ialah 1200

Ikatan pi (π) dibentukmelalui tumpang tindihorbital p secara lateral dari dua atom karbonyang bersebelahan



• Rotasi pada ikatan rangkap terbatas karena jika rotasi ini terjadi, kitaharus memutuskan ikatan pi

• Ikatan rangkap karbon-karbon terdiri dari satu ikatan sigma dan satuikatan pi

• Dua elektron ikatan sigma terletak di sepanjang sumbu antar inti

• Dua elektron dalam ikatan pi terletak di kawasan atas dan bawahbidang yang terbentuk oleh dua karbon dan empat atom yang melekatpadanya

• Elektron pi jauh lebih terpapar daripada elektron sigma sehinggadapat mudah diserang oleh berbagai reagen pencari elektron

ISOMERISME CIS-TRANS PADA ALKENA• Terbatasnya rotasi ikatan rangkap karbon-karbon, isomerisme cis-trans

dimungkinkan dalam alkena.

• Kedua stereoisomer ini tidak mudah dipertukarkan melalui rotasi ikatan rangkap

• Kedua somer dapat dipisahkan melalui penyulingan karena titik didihnya berbeda

• Isomer geometrik pada alkena dapat dipertukarkan bila tersedia cukup energi, sehingga ikatan pi terputus, menyisakan ikatan sigma yang berotasi

• Energi dapat berupa kalor atau cahaya



SEK

ILA

S TE

NTA

NG

: K

IMIA

PEN

GLI

HAT

AN



SEK

ILA

S TE

NTA

NG

: K

IMIA

PEN

GLI

HAT

AN

PERBANDINGAN

REAKSI ADISI DAN REAKSI SUBSTITUSI

1. Substitusi

2. Adisi

• Dalam reaksi adisi, ikatan pi pada alkena akan terputusdan ikatan sigma reagen (A-B) juga putus

• Terbentuk dua ikatan sigma yang baru (C-A dan C-B)



REAKSI ADISI POLAR

ADISI HALOGEN• Alkena mudah mengadisi klorin atau bromin

• Digunakan pelarut inert seperti tri- atau tetraklorometana

• Reaksi berlangsung cepat meski pada suhu kamar atau di bawahnya

• Adisi bromin dapat dijadikan uji kimia untuk melihat ketidakjenuhanpada senyawa organik

• Larutan bromin dalam tetraklorida berwarna coklat kemerahan danakan hilang warnanya jika dimasukkan dalam senyawa uji tidak jenuh

REAKSI ADISI POLAR

ADISI AIR (HIDRASI)

• Air dapat mengadisi alkena dengan bantuan katalis asam

• Hidrasi digunakan untuk sintesis alkohol dari alkena



REAKSI ADISI POLAR

ADISI ASAM• Ion hidrogen (atau proton) mengadisi satu

karbon pembawa ikatan rangkap, sisa asamnyaakan terhubung dengan karbon yang lain.

• Asam yang mengadisi dengan cara ini ialah halida hidrogen (HF, HCl, HBr, HI) danasam sulfat (H-OSO3H)

ADISI REAGEN TAK SIMETRIK

PADA ALKENA TAK SIMETRIK;

ATURAN MARKOVNIKOV• Reagen dan alkena dapat digolongkan sebagai simetrik dan tak simetrik dalam

hal reaksi adisi

• Reagen dan alkena simetrik jika menghasilkan satu produk adisi yang mungkin

• Reagen dan alkena tak simetrik jika menghasilkan dua produk yang mungkin

• Produk adisi reagen tak simetrik pada alkena tak simetrik disebut regioisomer.

• Adisi regiospesifik hanya menghasilkan satu regioisomer dari dua regioisomeryang mungkin.

• Adisi regioselektif menghasilkan mayoritas (kebanyakan) satu regioisomer.



• Contohnya, adisi pada propena

• Adisi ini regiospesifik karena hanya 1 produk yang teramati, yaitu 2-propanol

• Kebanyakan reaksi adisi alkenamenunjukkan kecenderungan serupauntuk hanya membentuk 1 produk adisi

Perhatikan !

Semua reagen bersifat polar dengan ujung positif dan negatif

Aturan Markovnikov :

Bila suatu reagen tak simetrik mengadisi alkena tak simetrik, bagianelektropositif dari reagen akan mengikat karbon dari ikatan rangkap

yang memiliki jumlah atom hidrogen terbanyak



MEKANISME ADISI ELEKTROFILIK PADA ALKENA

• Ikatan π lebih lebah dibandingkan ikatan σ

• Elektron π inilah yang terlibat dalam reaksi adisi pada alkena

• Reaktan polar digolongkan menjadi elektrofili atau nukleofili

• Elektrofili (suka elektron) adalah reagen yang miskin elektron, sehingga bertindak sebagai pencari elektron

• Nukleofili (suka nukleus) adalah reagen yang kaya elektronsehingga dapat membentuk ikatan dengan menyumbangkanelektronnya pada elektrofili

Mekanisme

Karbokation ialah atom karbon bermuatan positif yang terikat dengan tiga atom lain

Contoh adisi HCl, HOSO3H dan HOH padaalkena :

lambatcepat

Karena langkah pertama adisi ialah serangan elektrofili, seluruh proses dinamakan

REAKSI ADISI ELEKTROFILIK



PENJELASAN ATURAN MARKOVNIKOV

Contoh : adisi HCl pada propena

Langkah pertama, Adisi 1 proton pada ikatan rangkap

• Karbokation dapat digolongkan menjadi primer, sekunder dan tersier bila masing-masing terdapat 1, 2 atau 3 gugus R yang melekat pada atom karbon bermuatan positif

• Kestabilan karbokation akan menurun dengan urutan berikut :

• Produk yang terjadi hanya 2-kloropropana, karena kation isopropil lebih stabildibandingkan kation propil

Teori Markovnikov modern :

Adisi elektrofilik suatu reagen tak simetrik pada ikatan rangkap tak simetrik

berlangsung dengan cara melibatkan karbokation yang paling stabil



• Reaksi kimia dapat berlangsung dua arah

• Kesetimbangan kimia dinyatakan :

• Reaksi akan terjadi bila energi produknyalebih rendah daripada energi reaktan, dankalor dilepaskan (eksotermis)

• Reaksi yang dapat berlangsung denganbantuan kalor disebut endotermis

• Energi kalor dalam reaksi disebut entalpi. Selisih energi kalor produk dan reaktandinyatakan dengan ΔH

KESETIMBANGAN REAKSIAPA YANG MEMBUAT REAKSI BERJALAN?

Keq > 1, cenderung ke kanan (arah produk)Keq < 1, cenderung ke kiri (arah reaktan)

LAJU REAKSISEBERAPA CEPAT REAKSI BERJALAN?

• Diagram energi reaksi menunjukkan perubahan energi yang terjadisewaktu reaksi

• Keadaan transisi ialah struktur dengan energi maksimum untuk langkahreaksi tertentu

• Energi aktivasi (Ea) ialah selisih energi di antara reaktan dan keadaantransisi

• Energi aktivasi inilah yang mempengaruhi laju reaksi

• Meningkatnya suhu atau penggunaan katalis meningkatkan laju reaksi



• Hidroborasi adalah adisi H-B pada alkena

• Pada molekul borana (BH3) terdapat 3 ikatan B-H, sehinggadapat bereaksi dengan 3 molekul alkena

• Trialkilborana yang dihasilkan dioleh lebih lanjut denganreagen lain untuk emndapatkan produk yang diinginkan. Contohnya hidrogen peroksida dan basa

HIDROBORASI ALKENA

Hidroborasi-oksidasi menghasilkan alkohol yang tidak dapat diperoleh melalui hidrasialkena berkatalis asam



ADISI HIDROGEN• Hidrogenasi adalah adisi hidrogen pada

alkena dengan bantuan katalis

• Katalis berupa serbuk halus logam sepertinikel, platinum atau paladium

• Hidrogenasi katalitik pada ikatan rangkapsecara komersial untk mengkonversi minyaknabati menjadi margarin dan lemak masaklain

ADISI PADA SISTEM TERKONJUGASIADISI ELEKTROFILIK PADA DIENA TERKONJUGASI

• Pada adisi 1,2, suatu reagen mengadisi karbon pertama dankedua pada diena terkonjugasi

• Pada adisi 1,4, adisi terjadi pada karbon pertama dan keempat



ADISI PADA SISTEM TERKONJUGASISIKLOADISI PADA DIENA TERKONJUGASI

• Diena terkonjugasi menjalani jenis adisi 1,4 lain bila bereaksi denganalkena (atau alkuna)

• Reaksi Diels-Alder ialah reaksi sikloadisi dari diena terkonjugasi dandienofili untuk menghasilkan produk siklik yang tiga ikatan pi-nyadikonversi menjadi dua ikatan sigma dan satu ikatan pi yang baru

• Reaksi ini menghasilkan randemen yang baik jika nukleofilinyamemiliki gugus penarik elektron



ADISI RADIKAL BEBAS; POLIETILENA

• Beberapa reagen mengadisi alkena melalui mekanisme radikalbebas

• Reaksi terpenting adalah polimerisasi

• Polimerisasi adalh proses pembentukan polimer

• Polimer adalah molekul besar, dengan bobot olekul tinggi, yang mengandung jumlah unit berulang yang kecil yang disebut monomer

Mekanisme Polimerisasi

High Density Poly EtileneDerajat percabangan rendah

Low Density Poly EtileneDerajat percabangan tinggi



OKSIDASI ALKENAOKSIDASI DENGAN PERMANGANAT; UJI KIMIAWI

• Alkena bereaksi dengan kalium permanganat dalam basamembentuk glikol (senyawa dengan 2 gugus hidroksilbersebelahan)

• Sewaktu reaksi berlangsung, warna ungu ion permanganatdigantikan oleh endapan coklat mangan dioksida

• Uji ini untuk membedakan alkena dan alkana

OKSIDASI ALKENAOZONOLISIS ALKENA

• Ozonololisis adalah oksidasi alkena dengan ozon menghasilkansenyawa karbonil

• Ozon dihasilkan dengan melewatkan oksigen pada arus listrikbertegangan tinggi

• Ozonolisis dapat digunakan menentukan posisi ikatan rangkap



OKSIDASI ALKENAOKSIDASI ALKENA LAINNYA

• Berbagai reagen dapat mengadisi alkena menjadi epoksida

• Alkena dapat digunakan sebagai bahan bakar



SE

KIL

AS

TE

NTA

NG

: B

AH

AN

BA

KU

DA

N

HO

RM

ON

PE

RT

UM

BU

HA

N



BEBERAPA FAKTA TENTANG IKATAN RANGKAP TIGA

• Atom karbon yang berikatan rangkap tiga berkaitan langsunghanya dengan dua atom lain

• Sudut ikatan 1800 (Asetilen adalah molekul linier)

• Panjang ikatan 1,21Å,lebih pendek dari ikatan rangkap (1,34Å) dan ikatan tunggal (1,54Å)

• Tidak mungkin adanya isomer cis-trans

MODEL ORBITAL IKATAN RANGKAP TIGA



REAKSI ADISI PADA ALKUNA• Banyak reaksi adisi pada alkena berlaku juga pada alkuna meskipun

biasanya lebih lambat

• Pada langkah pertama, adisi yang terjadi terutama trans

• Dengan katalis nikel atau platinum biasa, alkuna terhidrogenasisempurna menjadi alkana

• Dengan katalis paladium khusus (disbut katalis Lindlar) dapat diaturhanya 1 mol hidrogen yang mengadisi sehingga dihasilkan cis-alkena

• Dengan ikatan rangkap tiga tak simetrik dan reagen tak simetrik, setiap langkah aturan Markovnikov diikuti.

• Adisi air pada alkuna memerlukan katalis asam dan ion merkurium

REAKSI ADISI PADA ALKUNA



KEASAMAN ALKUNA• Atom hidrogen pada karbon yang berikatan rangkap tiga bersifat

asam lemah dan dapat diambil oleh basa yang sangat kuat

Alken

a dan

Alku

na

23/06/2011

Jimm

y, ST, MT (Tekn

ik Kim

ia -ITN

Malan

g)27

SEKILAS TENTANG : MINYAK BUMI, BENSIN DAN BILANGAN OKTANA

SEKILAS TENTANG : MINYAK BUMI, BENSIN DAN BILANGAN OKTANA



LEBIH DEKAT DENGAN

TUGAS MANDIRI :

1. Kerjakan soal 3.33 – 3.61 (kecuali 3.45 - 3.48, 3.54, 3.55, 3.61) dalam buku Hart-Suminar Edisi ke-11, ketiklah jawaban saudara menggunakan MS Word dengan sisipanChemdraw Pro untuk penggambaran struktur kimia (waktu : 2 minggu/ 1 kelompok 2 orang)

2. Pelajari materi “lebih dekat dengan…” untuk memperdalam pemahaman bab 3melalui web : www.college.cengage.com/chemistry/organic/hart/short_course/12e/student_home.html

3. alkena dan alkuna

Documents