Pengertian Alkana, Sifat, Kegunaan, dan Contohnya

Alkana pada hakekatnya merupakan salah satu spesies dari arti hidrokarbon paling sederhana dan paling reaktif yang hanya mengandung karbon dan ikatan hidrogen. Alkana secara komersial sangat penting, sebagai penyusun utama bensin dan minyak pelumas dan digunakan secara luas dalam kimia organik, meskipun peran alkana murni (seperti heksana) sebagian besar digunakan untuk pelarut.

Ciri khas alkana, yang membuatnya berbeda dari senyawa lain yang juga secara eksklusif mengandung karbon dan hidrogen, adalah kurangnya sifat tidak jenuh. Artinya, itu tidak mengandung ikatan rangkap atau rangkap tiga, yang sangat reaktif dalam kimia organik. Meskipun tidak sepenuhnya tanpa reaktivitas, kurangnya reaktivitas di sebagian besar kondisi laboratorium membuatnya menjadi komponen kimia organik yang relatif tidak menarik, meskipun sangat penting.

Alkana

Alkana kerapkali dikenal dengan parafin yang menjadi bagian kelas hidrokarbon dengan sepenuhnya jenuh dengan hidrogen. Alkana tidak mengandung ikatan rangkap atau rangkap tiga dalam kerangka karbonnya dan, oleh karena itu, memiliki jumlah maksimum ikatan karbon ke kovalen hidrogen. Penjelasan ini berbeda dengan alkena dan alkuna, yang mengandung ikatan rangkap dan rangkap tiga dan dikenal sebagai hidrokarbon tak jenuh.

Nama semua alkana diakhiri dengan-ana (dalam Bahasa Inggris –ane). Apakah karbon terhubung satu sama lain ujung ke ujung dalam sebuah cincin (disebut alkana siklik atau sikloalkana) atau apakah mengandung rantai samping dan cabang, nama setiap rantai karbon-hidrogen yang tidak memiliki ikatan rangkap atau gugus fungsi akan berakhir dengan akhiran-ana.

Pengertian Alkana

Alkana adalah sejenis hidrokarbon yang hanya mengandung ikatan tunggal. Alkana adalah hidrokarbon sejati, artinya itu hanya terdiri dari hidrogen dan karbon. Alkana juga dapat disebut sebagai hidrokarbon jenuh karena memiliki jumlah atom hidrogen paling banyak per atom karbon. Alkana juga bisa diartikan sebagai senyawa organik yang seluruhnya terdiri dari atom karbon dan hidrogen berikatan tunggal dan tidak memiliki gugus fungsi lainnya.

Alkana memiliki rumus molekul CnH₂n + 2, dimana: C adalah Karbon, H adalah Hidrogen, n mengacu pada jumlah atom karbon. Mengacu pada rumus tersebut, misalnya, alkana dengan 2 (n) atom karbon, akan memiliki 6 (2n + 2) atom hidrogen.

Jenis partikel atom yang berdekatan terhubung dengan ikatan sigma dan membentuk pusat tetrahedral di sekitar atom karbon. Karena semua ikatan ini adalah ikatan tunggal, maka ada rotasi bebas di sekitar semua hubungan.

Setiap atom karbon memiliki empat ikatan (baik ikatan C-H atau C-C), dan setiap atom hidrogen bergabung dengan atom karbon (ikatan H-C). Serangkaian atom karbon yang terkait dikenal sebagai kerangka karbon atau tulang punggung karbon. Jumlah atom karbon digunakan untuk menentukan ukuran alkana (misalnya, C2-alkana).

Pengertian Alkana Menurut Para Ahli

Adapun definisi alkana menurut para ahli, antara lain:

1. Encyclopedia of Soils in the Environment (2005), Alkana adalah penyusun utama minyak mentah dan penyusun utama sebagian besar produk minyak bumi. Alkana juga disebut hidrokarbon jenuh. Atom karbon yang menyusun tulang punggung karbon dihubungkan bersama untuk membentuk rantai (alkana linier atau bercabang), lingkaran (alkena siklik), atau campuran keduanya. Oleh karenanya alkana dibedakan dari hidrokarbon lain dengan fakta bahwa itu benar-benar jenuh dengan hydrogen, yang berarti bahwa tidak ada atom hidrogen tambahan yang dapat ditambahkan ke hidrokarbon ini tanpa merusak tulang punggung karbon.
2. Environmental Organic Chemistry for Engineers (2017), Pengertian alkana adalah senyawa yang seluruhnya terdiri dari atom karbon dan hidrogen yang terikat satu sama lain melalui ikatan tunggal karbon-karbon dan karbon-hidrogen.

Tata Nama Alkana

Adapun tata nama alkana dengan rantai karbon tidak bercabang diberi nama sederhana berdasarkan jumlah karbon dalam rantai tersebut. Empat anggota pertama dari deret (dalam hal jumlah atom karbon) diberi nama sebagai berikut:

• CH₄ = methane (metana) = satu karbon jenuh hidrogen
• C₂H₆ = ethane (etana) = dua karbon jenuh hidrogen
• C₃H₈ = propane (propane) = tiga karbon jenuh hidrogen
• C₄H₁₀ = butane (butana) = empat karbon jenuh hidrogen

Alkana dengan lima atau lebih atom karbon diberi nama dengan menambahkan sufiks -ana ke pengali numerik yang sesuai, kecuali terminal -a dihilangkan dari istilah numerik dasar. Makanya, C₅H₁₂ disebut pentana, C₆H₁₄ disebut heksana, C₇H₁₆ disebut heptana dan lain sebagainya.

Alkana rantai lurus terkadang ditunjukkan dengan awalan n- (untuk normal) untuk membedakannya dari alkana rantai cabang yang memiliki jumlah atom karbon yang sama. Meskipun ini tidak sepenuhnya diperlukan, penggunaannya masih umum dalam kasus di mana ada perbedaan penting dalam sifat antara isomer rantai lurus dan rantai cabang. Misalnya n-hexane (n-heksana) adalah neurotoxin sedangkan isomer rantai cabangnya bukan.

Sifat Alkana

Adapun untuk sifat alkana, diantaranya yaitu:

Yakni;

1. Struktur Alkana

Semua atom karbon yang ada dalam alkana adalah hibridisasi sp³ yaitu, setiap atom karbon membentuk ikatan empat sigma dengan atom karbon atau hidrogen. Konfigurasi umum alkana adalah CnH₂n + 2. Struktur alkana menunjukkan geometri tetrahedral dengan sudut ikatan 109,47 ° di antara keduanya.

2. Kelarutan Alkana

Karena perbedaan elektronegativitas yang sangat kecil antara karbon dan hidrogen serta sifat kovalen ikatan C-C atau ikatan C-H, alkana umumnya merupakan molekul non-polar. Seperti yang umumnya kita amati, molekul polar larut dalam pelarut polar sedangkan molekul non-polar larut dalam pelarut non-polar. Oleh karena itu, alkana bersifat hidrofobik yaitu, alkana tidak larut dalam air.

Namun, mereka larut dalam pelarut organik karena energi yang dibutuhkan untuk mengatasi gaya Van Der Waals yang ada dan menghasilkan gaya Van Der Waals baru cukup sebanding.

3. Titik Didih Alkana

Ketika gaya Van Der Waals antarmolekul meningkat dengan peningkatan ukuran molekul atau luas permukaan molekul yang kita amati, titik didih alkana meningkat dengan bertambahnya berat molekul. Alkana rantai lurus mempunyai titik didih yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan isomer strukturalnya.

4. Titik lebur Alkana

Titik leleh alkana mengikuti tren yang sama dengan titik didihnya yaitu, meningkat dengan peningkatan berat molekul. Hal ini dikaitkan dengan fakta bahwa alkana yang lebih tinggi adalah padatan dan sulit untuk mengatasi gaya tarik antarmolekul di antara mereka.

Secara umum diamati bahwa alkana bernomor genap memiliki kecenderungan titik leleh yang lebih tinggi dibandingkan dengan alkana bernomor ganjil karena alkana genap mengemas dengan baik dalam fase padat, membentuk struktur yang terorganisir dengan baik yang sulit untuk dipecah.

Diantaranya yaitu:

Alkana merupakan jenis senyawa organik yang paling tidak reaktif. Alkana tidak sepenuhnya tidak reaktif. Dua reaksi penting yang mereka jalani adalah pembakaran, yaitu reaksi dengan oksigen dan halogenasi, yaitu reaksi dengan halogen.

1. Pembakaran

Reaksi pembakaran adalah reaksi kimia antara zat dan oksigen yang berlangsung dengan evolusi panas dan cahaya. Alkana mudah mengalami reaksi pembakaran saat dinyalakan. Ketika sifat oksigen yang cukup tersedia untuk mendukung pembakaran total, maka karbon dioksida dan air adalah produknya.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + energi

2C₆H₁₄ + 19O₂ → 12CO₂ + 14H₂O + energi

Sifat eksotermis dari reaksi pembakaran alkana menjelaskan penggunaan alkana secara ekstensif sebagai bahan bakar. Gas alam, yang digunakan dalam pemanas rumah sebagian besar adalah metana.

2. Halogenasi

Halogenasi alkana menghasilkan turunan hidrokarbon di mana satu atau lebih atom halogen telah diganti dengan atom hidrogen. Contoh reaksi halogenasi alkana adalah:

CH₃-CH₃ + Br₂ → CH₃-CH₂-Br + HBr

Halogenasi alkana merupakan salah satu contoh reaksi substitusi suatu jenis reaksi yang sering terjadi dalam kimia organik. Persamaan umum substitusi satu atom halogen untuk salah satu atom hidrogen alkana adalah:

R-H + X2 → R-X + H-X

Kegunaan Alkana

Kegunaan atau manfaat dari alkana, antara lain:

1. Pembuatan amonia dan pupuk – Salah satu metode produksi pupuk sintetis membutuhkan penggunaan gas alam dan udara. Pupuk adalah bahan yang ditambahkan ke tanah untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman dan hasil. Metana digunakan dalam pembuatan pupuk untuk menggantikan unsur kimia yang diambil dari tanah dengan menanam tanaman.
2. Bahan bakar untuk rumah – Gas metana digunakan sebagai bahan bakar di rumah karena kemampuannya untuk terbakar dengan oksigen. Bahan bakar dapat digunakan dalam oven dan pemanas air.
3. Bahan bakar kendaraan – Gas yang dikeluarkan oleh alkana ini ramah lingkungan, menjadikannya yang terbaik untuk digunakan sebagai bahan bakar kendaraan dibandingkan dengan bensin, tetapi sebagai gas alam cair.
4. Aplikasi industri – Di perusahaan di mana tanah liat atau batu digunakan, seperti perusahaan pengolahan makanan dan pemurni, energi yang dihasilkan gas metana digunakan dalam skenario seperti itu.
5. Produksi etilen – Etilen biasanya digunakan dalam pembuatan plastik, deterjen, dan bahan antibeku.
6. Refrigeran – Gas etana paling baik digunakan sebagai refrigeran dalam sistem refrigerasi karena sifatnya yang tidak berbau.
7. Balon udara panas – Gas propana bertanggung jawab dalam membuat balon melayang di udara.
8. Bahan peledak – Pernah bertanya-tanya bagaimana pembuat film bisa membuat ledakan terlihat begitu nyata? Nah, ini karena mereka menggunakan gas propana untuk ledakan dan efek samping lainnya.
9. Propelan – Pada penyegar udara, propana digunakan untuk mendorong molekul penyegar udara, melepaskan bau wangi, yang dapat menutupi seluruh rumah.
10. Produksi panas di rumah-rumah – Di rumah-rumah yang penggunaan listriknya minimal karena kurangnya jaringan pipa gas alam, propana digunakan untuk menghasilkan panas.

Contoh Alkana

Tiga alkana yang paling sederhana adalah metana (CH4), etana (C2H6) dan propana (C3H8) yang masing-masing mengandung satu, dua dan tiga karbon. Berikut penjelasannya:

1. Metana

Metana adalah alkana dengan rumus kimia CH₄. Sebagai hidrokarbon, metana dapat mengalami pembakaran hidrokarbon yang mengeluarkan panas. Metana adalah komponen hidrokarbon utama dari gas alam, yang merupakan sejenis bahan bakar fosil.

Pada suhu dan tekanan tipikal, metana adalah gas dan membentuk sekitar 95% dari kandungan gas alam cair, dan sekitar 80-90% gas alam. Metana juga merupakan gas rumah kaca, seperti karbon dioksida (CO₂). Metana memiliki masa hidup atmosfer yang lebih pendek daripada CO₂, yaitu 12 tahun, tapi ini “diimbangi” oleh fakta bahwa metana lebih efektif dalam memerangkap panas daripada CO₂, karena metana memiliki GWP (Global Warming Potential).

Pembakaran metana menyediakan sebagian besar energi primer dunia, dan digunakan untuk pemanas rumah, memasak makanan, pemanas air, dan pembangkit listrik. Bahkan dapat memberikan energi untuk transportasi. Namun, itu berarti bahwa metana juga merupakan penyumbang perubahan iklim yang signifikan karena metana menghasilkan cukup banyak karbon dioksida yang dikeluarkan manusia ke atmosfer.

2. Etana

Etana adalah alkana dengan rumus kimia C₂H₆. Sebagai hidrokarbon, etana dapat mengalami pembakaran hidrokarbon yang mengeluarkan panas. Etana adalah salah satu komponen hidrokarbon gas alam, yang merupakan salah satu jenis bahan bakar fosil. Dalam bentuknya yang paling murni, etana adalah zat yang tidak berwarna dan tidak berbau. Gas ini sering kali diberi tekanan yang cukup untuk berubah menjadi cairan.

3. Propana

Propana adalah alkana dengan rumus kimia C₃H₈. Sebagai sejenis hidrokarbon, propana dapat mengalami pembakaran hidrokarbon, yang mengeluarkan panas. Propana merupakan salah satu komponen hidrokarbon dari bahan bakar gas yang merupakan salah satu jenis bahan bakar fosil.

Propana biasanya dalam bentuk gas selama konsumsi. Namun, biasanya disimpan sebagai gas propana cair dalam tangki. Propana memiliki salah satu kepadatan energi tertinggi (50,3 MJ / kg) dari semua hidrokarbon, kedua setelah metana.

Selain ketiga contoh di atas, ada pula contoh alkana lainnya, diantaranya yaitu:

4. Butana

Butana adalah alkana dengan rumus kimia C₄H₁₀. Butana, seperti propana, terbakar dengan bersih, dan digunakan dalam bahan bakar LPG (gas petroleum cair) untuk memasak di luar ruangan. Butana adalah gas di atas -0,5 ° C, tetapi ketika diberi tekanan sedikit, akan membentuk cairan. Dalam bentuk ini, digunakan pada pemantik api dan korek api.

5. Pentana

Pentana adalah alkana dengan rumus kimia C₅H_12. Pentana berbentuk cairan pada suhu kamar, memiliki titik didih 36,1 ° C. Dengan bertambahnya jumlah karbon, titik didih pentana juga akan meningkat; ini adalah hasil dari rantai karbon yang lebih panjang yang memiliki lebih banyak gaya London (London Dispersion Forces) yang bekerja di antara mereka.

Nah, itulah saja artikel yang bisa kami kemukakan pada segenap pembaca berkenaan dengan pengertian alkana menurut para ahli, tata nama, sifat, kegunaan, dan contohnya yang ada dalam berbagai bidang. Semoga memberikan wawasan untk kalian.