bab 7 hidrolisis dan minyak bumi

BAB 7

HIDROKARBON

DAN MINYAK BUMI

7.1 Keunikan Atom Karbon

7.2 Hidrokarbon

7.3 Keisomeran

7.4 Sifat-sifat Hidrokarbon

7.5 Minyak dan Gas Bumi (Gas Alam)

7.6 Hidrokarbon dalam Kehidupan

Sehari-hari

7.7 Polusi Udara Akibat Pembakaran

Bahan Bakar Fosil

Karbon dan Hidrogen dalam Senyawa Karbon

Bagan percobaan untuk menunjukkan karbon dan hidrogen dalam sampelorganik. Karbon dan hidrogen akan teroksidasi menjadi karbon dioksidadan uap air. Terbentukya karbon dioksida dikenali dengan air kapur, sedangkan air dengan kertas kobalt.

Keunikan Atom Karbon

a. Karbon mempunyai 4 elektron valensi.

Hal itu menguntungkan karena untuk mencapai kestabilan, karbondapat membentuk 4 ikatan.

b. Atom karbon relatif kecil

Hal ini menyumbang keuntungan:

1. ikatan kovalen yang dibentu karbon relatif kuat;

2. karbon dapat membentuk ikatan rangkap dan ikatan rangkap tiga.

Rantai Atom Karbon

Atom karbon dapat membentuk ikatan antaratom karbon berupa ikatantunggal, ikatan rangkap, atau rangkap tiga.

Atom karbon dapat pula membentuk rantai lingkar (siklik)

Berbagai macam bentuk ikatan dan bentuk rantai karbon dalamsenyawa karbon.

Perbedaan Sifat Senyawa Organik dan Senyawa Anorganik

Meskipun tidak ada perbedaan sifat yang tegas, kedua kelompoksenyawa tersebut mempunyai ciri umum yang berbeda.

a. Stabilitas terhadap pemanasan

Senyawa organik kurang stabil terhadap pemanasan.

b. Titik cair dan titik didih

Senyawa organik umumnya mempunyai titik cair dan titik didihyang relatif rendah.

c. Kelarutan

Senyawa organik lebih mudah larut dalam pelarut yang nonpolar, sebaliknya senyawa organik lebih mudah larut dalampelarut polar.

d. Kereaktifan

Reaksi-reaksi senyawa organik umumnya berlangsung lebihlambat daripada reaksi senyawa anorganik, kecuali pembakaran.

Penggolongan Hidrokarbon

Berdasarkan bentuk rantai karbonnya, hidrokarbon digolongkan kedalam hidrokarbon alifatik, alisiklik, atau aromatik.

Berdasarkan jenis ikatan antaratom karbonnya, hidrokarbondibedakan atas jenuh dan tak jenuh.

AlkanaAlkana merupakan hidrokarbon alifatik jenuh, yaitu hidrokarbondengan rantai terbuka dan semua ikatan karbon-karbonnyamerupakan ikatan tunggal.

Rumus Umum Alkana CnH2n+2

Tata Nama Alkana

1. Rantai induk adalah rantai terpanjang dalam molekul

2. Cabang diberi nama alkil, yaitu sama dengan namaalkana yang sesuai tetapi akhiran ana diganti dengan il.

3. Posisi cabang ditunjukkan dengan awalan angka. Untukitu, rantai induk diberi nomor. Penomoran dimulai darisalah satu ujung sedemikian rupa sehingga posisicabang mendapat nomor terkecil.

4. Bila terdapat lebih dari satu cabang sejenis, namacabang disebut sekali saja dengan diberi awalan, misalnya 2 = di, 3 = tri, 4 = tetra, 5 = petra.

5. Bila terdapat lebih dari satu jenis cabang, makacabang-cabang tersebut ditulis sesuai dengan urutanabjad.

Kegunaan Alkana

Kegunaan alkana dalam kehidupan sehari-hari:

1. Bahan bakar, misalnya elpiji, kerosin, bensin, dan solar

2. Pelarut, seperti petroleum eter dan nafta.

3. Sumber hidrogen, misalnya di industri amonia dan pupuk.

4. Pelumas, misalnya C18H38.

5. Bahan baku untuk senyawa organik lain, misalnya minyakbumi dan gas alam merupakan bahan baku utama sintesisberbagai senyawa organik seperti alkohol dan asamn karetsintesis cuka.

6. Bahan baku industri, berbagai produk industri sepertiplastik, detergen, karet sintetis, minyak rambut, dan obatgosok dibuat dari minyak bumi dan gas alam.

Alkena

Alkena adalah hidrokarbon alifatik tak jenuh dengan satu ikatanrangkap –C=C–. Senyawa yang mempunyai dua ikatan rangkapdisebut alkadiena, yang mempunyai tiga ikatan rangkap disebutalkatriena.

Tata Nama Alkena

Nama alkena diturunkan dari nama alkana yang sesuai

dengan mengganti akhiran ana menjadi ena.

1. Rantai induk adalah rantai terpanjang yang mengandungikatan rangkap.

2. Penomoran dimulai dari salah satu ujung rantai induksedemikian rupa sehingga ikatan rangkap mendapatnomor terkecil.

3. Posisi ikatan rangkap ditunjukkan dengan awalan angka, yaitu nomor dari atom karbon berikatan rangkap yang paling pinggir (nomor terkecil).

4. Penulisan cabang-cabang sama seperti pada alkana.

Rumus Umum Alkena CnH2n

Sumber dan Kegunaan Alkena

Alkena dibuat dari alkana melalui pemanasan dengan katalis, yaitu dengan proses yang disebut perengkahan atau cracking.

Alkena, khususnya suku-suku rendah adalah bahan bakuindustri yang sangat penting, misalnya untuk membuat:

a. plastik

b. karet sintetis

c. alkohol

AlkunaAlkuna adalah hidrokarbon alifatik tidak jenuh dengan satu ikatankarbon-karbon rangkap –C≡C–.

Senyawa yang mempunyai dua ikatan karbon rangkap tiga disebutalkadiuna, sedangkan senyawa yang mempunyai 1 ikatan karbon-karbon rangkap dan 1 ikatan karbon-karbon rangkap tiga disebutalkenuna.

Tata Nama AlkunaNama alkuna diturunkan dari nama alkana yang sesuai dengan

mengganti akhiran ana menjadi una.

Tata nama alkuna bercabang, yaitu pemilihan rantai induk, penomoran, dan cara penulisan, sama seperti pada alkena.

Rumus Umum Alkuna CnH2n-2

Sumber dan Kegunaan Alkuna

Alkuna yang mempunyai nilai ekonomis penting hanyalah etuna(C2H2). Nama lain etuna adalah asetilena. Dalam industri, asetilena dibuat dari metana melalui pembakaran taksempurna.

4CH4(g) + 3O2(g) 2C2H2(g) + 6H2O(g)

Dalam jumlah sedikit, asetilena dapat dibuat dari reaksi batukarbid (kalsium karbida) dengan air.

CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2

Pembuatan gas karbid dari batu karbid ini digunakan olehtukang las (las karbid).

Keisomeran

Senyawa-senyawa yang berbeda tetapi mempunyai rumusmolekul yang sama disebut isomer.

Rumus struktur butana dan isobutana. Butana dan isobutanamempunyai rumus molekul yang sama, yaitu C4H10.

Keisomeran pada Alkena

Keisomeran pada alkena dapat berupa keisomeran struktur dankeisomeran ruang.

a. Keisomeran Struktur

b. Keisomeran Geometri

Keisomeran pada Alkuna

Keisomeran pada udapat tergolong keisomerankerangka dan keisomeran posisi.

CH ≡C – CH2 – CH3

1-butuna

CH3 – C ≡ C – CH3

2-butuna

Sifat-sifat Fisis Hidrokarbon

Titik leleh, titik didih, dan massa jenis alkana, alkena, dan alkunameningkat seiring dengan bertambahnya jumlah atom karbon dalammolekul.

Di antara senyawa-senyawa yang berisomer, ternyata isomer bercabang mempunyai titik leleh dan titik didih yang lebih rendah.

Semua hidrokarbon sukar larut dalam air. Mereka lebih mudah larutdalam pelarut yang nonpolar seperti tetraklorometana (CCl4).

Sifat Kimia (Reaksi-reaksi) HidrokarbonReaksi-reaksi Alkana

1) Pembakaran, pembakaran sempurna alkana menghasilkan CO2 dan H2O.

Contoh: C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O

2) Substitusi atau pergantian, atom H dari alkana dapat digantikan olehatom lain, khususnya halogen. Penggantian atom H oleh atom ataugugus lain disebut reaksi substitusi.

3) Perengkahan atau cracking, yaitu pemutusan rantai karbon menjadipotongan-potongan yang lebih pendek. Perengkahan dapat terjadi bilaalkana dipanaskan pada suhu dan tekanan tinggi tanpa oksigen.

Contoh: C14H30 C7H16 + C7H14

Reaksi-reaksi Alkena

Alkena lebih reaktif dibandingkan dengan alkana. Hal inidisebabkan adanya ikatan rangkap – C = C –.

1) Pembakaan, alkena suhu rendah mudah terbakar. Jikadibakar di udara terbuka, alkena menghasilkan jelaga lebihbanyak daripada alkana.pembakaran sempurna alkenamenghasilkan gas CO2 dan uap air.

2) Adisi (penambahan = penjenuhan), yaitu penjenuhan ikatanrangkap (reaksi terpenting dari alkena).

Contoh: CH2 = CH2 + H2 CH3 – CH3

3) Polimerasi, yaitu penggabungan molekul-moekul sederhanamenjadi molekul besar. Molekul sederhana yang mengalamipolimerasi itu disebut monomer, sedangkan hasilnyadisebut polimer.

Contoh: nCH2 = CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – (– CH2 – CH2 – )n

Reaksi-reaksi Alkuna

Reaksi-reaksi alkuna mirip dengan alkena.

Untuk menjenuhkan ikatan rangkapnya, alkunamembutuhkan pereaksi dua kali lebih banyakdibandingkan dengan alkena.

Proses Pembentukan Minyak Bumi

Pengeboran Minyak Bumi dan Gas Alam

Skema Eksplorasi Minyak dan Alat Penyulingan

Fraksi Hidrokarbon Hasil Penyulingan Minyak Bumi

Hidrokarbon dalam Kehidupan Sehari-hari

PVC

Gliserol

Isopropil alkohol

Glikol

Polietilena

Sumber Bahan Pencemaran

Pembakaran tidak sempurna

Pengotor dalam bahan bakar

Bahan aditif dalam bahan bakar

Asap Buang Kendaraan Bermotor

Peningkatan kadar CO2 di udaramengakibatkan peningkatan suhu bumi

Belerang dioksida (SO2) jika terhisap oleh

pernapasan akan membentuk asam sulfit yang

akan menimbulkan rasa sakit.

Nox menimbulkan asbut (asap-kabut) atau smog

yang menyebabkan berkurangnya daya pandang,

iritasi mata, dan tanaman layu.

Pengubah Katalik (Catalytic Converter)Salah satu cara untuk mengurangi bahan pencemar yang berasal dari asapkendaraan bermotor adalah memasang pengubah katalik pada knalpotkendaraan.

Pada bagian pertama, karbon monoksida bereaksi dengan nitrogen monoksida membentuk karbon dioksida dan gas nitrogen.

2CO(g) + 2NO(g) 2CO2(g) + N2(g)

Pada bagian berikutnya, hidrokarbon dan karbon monoksida (jika masihada) dioksidasi membentuk karbon dioksida dan uap air.

Efek Rumah Kaca (Greenhouse Effect)

Berbagai gas dalam atmosfer melewatkan sinar tampak dan ultraviolet, tetapi menahan radiasi inframerah. Oleh karena itu, sebagian besar dari sinarmatahari dapat mencapai permukaan bumi dan menghangatkan atmosferdan permukaan bumi. Tetapi, radiasi panas yang dipancarkan permukaanbumi akan terperangkap karena diserap oleh gas-gas rumah kaca.

Hujan Asam

Air hujan dengan pH yang lebih rendah dari 5,7 disebut hujan asam. Penyebabnya adalah oksida belerang (SO2 dan SO3) dan nitrogen oksida(NO2) yang larut dalam air dan membentuk asam.

Masalah yang Ditimbulkan Hujan Asam

Kerusakanhutan

Kematian biota air

Kerusakan patungdan bangunan