Yuk, Mengenal Hidrokarbon

Kimia merupakan suatu ilmu yang mempelajari sifat, struktur, komposisi dan suatu reaksi dalam zat. Kimia mempunyai konsep dasar yang sangat penting yaitu atom, molekul, senyawa, reaksi, termokimia, kinetika dan hidrokarbon. Dalam kimia terdapat banyak senyawa kimia yang terdiri dari senyawa organik, anorganik, dan senyawa biomolekul. Kimia sangat menarik dan sangat penting bagi kehidupan.

Kimia dan hidrokarbon saling berkaitan karena adanya senyawa organik yang paling sederhana. Salah satu contoh senyawa organik yang banyak digunakan dalam kimia adalah hidrokarbon. Hidrokarbon tersusun oleh atom karbon dan hidrogen yang merupakan bentuk dasar senyawa organik. Dalam kehidupan sehari-hari, hidrokarbon dimanfaatkan sebagai bahan utama dalam produksi bahan bakar seperti bensin, diesel,dan gas alam. Pada produksi bahan bakar akan melibatkan reaksi kimia kompleks yang terjadi pada hidrokarbon dan senyawa kimia lainnya.

Senyawa Hidrokarbon

Hidrokarbon  merupakan senyawa kimia yang tersusun dari atom karbon dan atom hidrogen. Hidrokarbon  merupakan salah satu senyawa organik yang sangat penting dalam kehidupan dan banyak ditemukan di alam misalnya minyak bumi dan gas alam. Hidrokarbon terdiri dari dua yaitu hidrokarbon alifatik dan hidrokarbon aromatik. Hidrokarbon alifatik tersusun oleh rantai karbon yang lurus atau bercabang, sedangkan hidrokarbon aromatik tersusun oleh cincin karbon yang terhubung oleh ikatan rangkap. Namun, sebelum mengenal jenis-jenis hidrokarbon, kita harus memahami lebih dalam lagi mengenai atom carbon dan atom hidrogen.

Atom karbon merupakan salah satu unsur kimia yang mempunyai nomor atom 6 dan simbol C pada tabel periodik. Pada atom karbon mempunyai 6 proton dan 6 elektron dalam intinya. Karbon merupakan suatu unsur yang mempunyai peran penting dalam kehidupan. Karbon merupakan komponen utama dalam senyawa organik misalnya protein, karbohidrat, lemak, dan asam  nukleat. Atom karbon cenderung membentuk ikatan kovalen dengan atom-atom lain sehingga terbentuk struktur organik yang kompleks. Atom karbon dalam  hidrokarbon merupakan atom karbon yang berikatan dengan atom hidrogen. Pada hidrokarbon, atom karbon sebagai inti molekul yang dapat membentuk rangka utama molekul tersebut. Kemudian, atom hidrogen dan atom karbon saling terikat untuk memenuhi valensi karbon dan senyawa hidrokarbon terbentuk. Jumlah atom karbon dan hidrogen bervariasi dalam membentuk hidrokarbon sehingga mempunyai banyak jenis hidrokarbon. Contoh hidrokarbon adalah metana (CH4) yang mempunyai empat atom hidrogen dan satu atom karbon, etana (C2H6) yang mempunyai enam atom hidrogen dan dua atom karbon dan propane (C3H8) yang mempunyai delapan atom hidrogen dan tiga atom karbon. Atom hidrogen merupakan atom yang paling sederhana dan banyak ditemukan di alam. Atom hidrogen tersusun oleh satu proton sebagai nukleus dan satu elektron yang mengelilinginya. Pada tabel periodik, atom hidrogen mempunyai simbol H dengan nomor atom 1. Berdasarkan sifatnya yang sederhana, hidrogen banyak dimanfaatkan sebagai bahan bakar dan  bahan utama pada bidang industri kimia. Pada hidrokarbon, atom hidrogen saling berikatan dengan atom karbon  atau hidrogen lainnya sehingga membentuk ikatan kovalen yang kuat.

Kekhasan Atom Karbon

 Atom karbon mempunyai ciri khas yang dapat membedakannya dengan atom-atom lainnya. Sehingga atom karbon memiliki peran penting dalam kimia organik dan proses biologis. Beberapa ciri khas atom karbon yaitu:

• Atom karbon mempunyai kekuatan yang sangat kuat dalam membentuk ikatan kovalen dengan atom  lain atau dengan dirinya sendiri. Oleh karena kekuatannya, atom karbon dapat membentuk rantai molekul yang sangat kompleks dan beragam seperti hidrokarbon.
• Atom karbon mempunyai kekuatan dalam membentuk ikatan rangkap dengan atom lain seperti ikatan rangkap ganda atau ikatan rangkap tiga. Sehingga dengan adanya ikatan rangkap pada atom karbon mempunyai sifat kimia dan sifat fisika yang beragam .
• Atom karbon mempunyai ikatan kepolaran, artinya  atom karbon dapat membentuk ikatan polar dengan atom lainnya. Seperti atom oksigen atau atom nitrogen. Oleh karena itu, atom karbon dapat membentuk senyawa bersifat polar dan mudah larut dalam air, atau senyawa yang bersifat nonpolar dan tidak larut dalam  air.
• Atom karbon sebagi salah satu dasar dari kimia organik, sehingga dapat membentuk senyawa organik yang beragam dan kompleks.

Berdasarkan jumlah atom karbon yang terikat dengan atom karbon tertentu pada suatu senyawa organik terbagi menjadi primer, sekunder, tersier, dan kuartener.

• Atom C primer merupakan atom karbon yang terikat pada satu atom karbon lainnya dalam suatu senyawa organik. Contohnya adalah etana (C2H6) dimana atom karbon pada rantai utama yang menghubungkan dua atom hidrogen sehingga sebagai atom karbon primer.
• Atom C sekunder merupakan atom karbon yang terikat pada dua atom karbon lainnya dalam suatu senyawa organik. Contohnya adalah propane (C3H8) dimana atom karbon berada ditengah dalam rantai utama.
• Atom C tersier merupakan atom karbon yang terikat pada tiga atom karbon lainnya pada suatu senyawa organik. Contohnya adalah metilpropana (C4H10) dimana atom karbon berada di tengah dalam  rantai utama terikat dengan tiga atom karbon lainnya.
• Atom C kuartener merupakan atom karbon yang terikat pada empat atom karbon lainnya dalam suatu senyawa organik. Kuartener biasanya ditemukan dalam senyawa organik yang kompleks seperti senyawa benzene (C6H6).

Pembagian atom karbon menjadi primer, sekunder, tersier, dan kuartener membantu dalam memahami sifat-sifat senyawa organik tertentu, termasuk reaktivitas dan kemampuan untuk membentuk ikatan kovalen dengan atom-atom lain. Atom karbon tersier dan kuartener cenderung lebih reaktif daripada atom karbon primer dan sekunder, dan memiliki kemampuan yang lebih baik untuk membentuk ikatan kovalen dengan atom lain.

Kekhasan Atom Hidrogen 

Atom hidrogen mempunyai beberapa ciri khas yang membedakannya dengan atom-atom lainnya. Yaitu :

• Atom karbon mempunyai kekuatan dalam membentuk ikatan kovalen dengan atom lain seperti atom karbon pada hidrokarbon. Oleh karena itu, atom hidrogen menjadi bagian penting dari senyawa organik.
• Atom hidrogen mempunyai kepolaran sehingga dapat membentuk ikatan kovalen polar dengan atom lain seperti pada molekul air, dimana atom hidrogen membentuk ikatan kovalen polar dengan atom oksigen. Hal ini membuat sifat polar pada molekul air sehingga membentuk ikatan hidrogen antarmolekul yang memiliki sifat unik, seperti kekuatan kapilaritas, tensi permukaan, dan kemampuan mengikat ion dan senyawa polar lainnya.
• Atom hidrogen mempunyai tiga isotop, yaitu protium, deuterium, dan tritium. Perbedaan dari ketiga isotope ini terletak pada jumlah neutron pada inti atomnya. Hal tersebut membuat atom hidrogen dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi, seperti pada penandaan isotop, pemetaan isotop dan sebagai bahan bakar.
• Atom hidrogen menghasilkan spektrum emisi yang khas sehingga dapat dimanfaatkan dalam mempelajari sifat atom dan radiasi elektromagnetik. Spektrum emisi atom hidrogen mempunyai aplikasi dalm bidang spektroskopi termasuk dalam analisis kimia, fisika dan astronomi.

Jenis-Jenis Senyawa Hidrokarbon 

Hidrokarbon merupakan senyawa organik yang paling sederhana yang terdiri dari atom karbon dan hidrogen. Berikut adalah beberapa jenis hidrokarbon yang umum didapatkan yaitu:

• Alkana

Senyawa alkana merupakan hidrokarbon jenuh yang mengandung ikatan tunggal antara atom karbon dalam rantai utama dengan rumus umum CnH2n+2. Contohnya adalah etana (C2H6), propana (C3H8), heksana (C6H14). Alkana memiliki bentuk rantai lurus atau bercabang dengan atom-atom hidrogen yang terikat pada atom-atom karbon.

• Alkena

Senyawa alkena merupakan hidrokarbon tak jenuh yang mengandung satu ikatan rangkap antara atom karbon dalam rantai utama dengan rumus CnH2n. Contohnya adalah etena (C2H4), propena (C3H6) dan heksena (C6H12). Alkena memiliki kemiripan bentuk dengan alkana tetapi memiliki sifat kimia yang berbeda karena ikatan rangkap antara atom-atom karbon tertentu dalam rantai utama.

• Alkuna

Senyawa alkuna merupakan hidrokarbon tak jenuh yang mengandung satu ikatan rangkap tiga antara atom karbon dalam rantai utama dengan  rumus CnH2n-2. Contohnya adalah etuna (C2H2), propuna (C3H4), dan heksuna (C6H10). Alkuna memiliki bentuk serupa dengan alkena, tetapi memiliki ikatan rangkap tiga antara atom karbon tertentu dalam rantai utama sehingga memiliki sifat kimia yang unik.

• Sikloalkana

Senyawa sikloalkana merupakan hidrokarbon yang memiliki struktur cincin. Contohnya adalah sikloheksana.

• Aromatik

Senyawa aromatik merupakan hidrokarbon yang memiliki cincin aromatik (seperti benzena) dan ikatan rangkap tertentu antara atom-atom karbon dalam cincinnya.

• Hidrokarbon alifatik 

Senyawa hidrokarbon alifatik adalah senyawa yang memiliki rantai terbuka atau tidak membentuk cincin. Ini mencakup semua jenis hidrokarbon di atas kecuali senyawa sikloalkana dan aromatik.

• Hidrokarbon jenuh

Senyawa hidrokarbon jenuh adalah senyawa yang hanya mengandung ikatan tunggal antara atom karbon dalam rantai utama. Ini mencakup semua jenis alkana.

• Hidrokarbon tak jenuh

Senyawa hidrokarbon tak jenuh adalah senyawa yang mengandung setidaknya satu ikatan rangkap (ikatan ganda atau ikatan rangkap tiga) antara atom karbon dalam rantai utama. Ini mencakup semua jenis alkena dan alkuna.

Semua jenis hidrokarbon ini dapat digunakan sebagai bahan bakar dan bahan baku dalam produksi plastik, farmasi, dan produk kimia lainnya. Namun, beberapa jenis hidrokarbon, terutama senyawa aromatik, dapat memiliki efek berbahaya pada kesehatan manusia dan lingkungan.

Isomer

Isomer hidrokarbon adalah senyawa-senyawa hidrokarbon yang memiliki rumus molekul yang sama, tetapi memiliki struktur molekul yang berbeda. Dalam hal ini, isomer memiliki atom-atom yang sama, tetapi diatur dengan cara yang berbeda dalam molekul, sehingga dapat memiliki sifat-sifat kimia dan fisika yang berbeda. Contoh isomer hidrokarbon adalah sebagai berikut:

• Isomer rantai: Isomer rantai terjadi ketika dua senyawa memiliki rantai karbon yang berbeda. Contohnya, butana dan 2-metilpropana, keduanya memiliki rumus molekul C4H10 tetapi memiliki rantai karbon yang berbeda.
• Isomer posisi: Isomer posisi terjadi ketika dua senyawa memiliki struktur rantai yang sama, tetapi posisi ikatan rangkap atau gugus fungsional berbeda. Contohnya, pentena-1 dan pentena-2, keduanya memiliki rumus molekul C5H10 tetapi posisi ikatan rangkapnya berbeda.
• Isomer fungsi: Isomer fungsi terjadi ketika dua senyawa memiliki rumus molekul yang sama dan jumlah atom yang sama, tetapi jenis gugus fungsional yang berbeda. Contohnya, etanol dan metoksimetana, keduanya memiliki rumus molekul C2H6O tetapi satu memiliki gugus hidroksil (OH) sedangkan yang lain memiliki gugus metoksil (OCH3).
• Isomer geometri: Isomer geometri terjadi ketika dua senyawa memiliki susunan atom yang sama, tetapi perbedaan dalam orientasi atom-atom di sekitar ikatan rangkap. Contohnya, 2-butena dan trans-2-butena, keduanya memiliki rumus molekul C4H8 dan sama-sama memiliki ikatan rangkap antara atom karbon 2 dan 3, namun berbeda dalam orientasi atom-atom di sekitarnya. 

Isomer hidrokarbon dapat memiliki sifat-sifat kimia dan fisika yang berbeda, seperti titik didih, kepadatan, kelarutan, reaktivitas, dan stabilitas. Hal ini membuat isomer hidrokarbon sangat penting dalam industri kimia dan farmasi, di mana sifat-sifat spesifik dari isomer harus dipertimbangkan dalam produksi dan penggunaannya.

Reaksi Senyawa Hidrokarbon 

Senyawa hidrokarbon dapat mengalami berbagai reaksi kimia, tergantung pada tipe senyawa hidrokarbon dan kondisi reaksi. Beberapa reaksi umum yang terjadi pada senyawa hidrokarbon adalah sebagai berikut:

• Reaksi pembakaran merupakan senyawa hidrokarbon dapat bereaksi dengan oksigen di udara untuk membentuk karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) dalam reaksi pembakaran. Contohnya, pembakaran metana (CH4) menghasilkan CO2 dan H2O sebagai produknya.
• Reaksi substitusi merupakan senyawa hidrokarbon alkana dapat mengalami reaksi substitusi, di mana atom hidrogen di dalam molekul digantikan oleh gugus fungsional lainnya, seperti halogen atau gugus nitro. Contohnya, metana dapat bereaksi dengan klorin (Cl2) untuk membentuk klorometana (CH3Cl).
• Reaksi adisi meruapakan senyawa hidrokarbon alkena dan alkuna dapat mengalami reaksi adisi, di mana atom-atom tambahan ditambahkan ke ikatan rangkap dalam molekul. Contohnya, etena (C2H4) dapat bereaksi dengan hidrogen (H2) untuk membentuk etana (C2H6).
• Reaksi oksidasi merupakan senyawa hidrokarbon dapat mengalami reaksi oksidasi, di mana atom karbon di dalam molekul mengalami pengikisan oksigen. Contohnya, etanol (C2H5OH) dapat dioksidasi menjadi asam asetat (CH3COOH) dalam kondisi yang tepat.
• Reaksi dehidrogenasi meruapakan senyawa hidrokarbon dapat mengalami reaksi dehidrogenasi, di mana atom hidrogen di dalam molekul dihilangkan untuk membentuk ikatan rangkap. Contohnya, etana dapat mengalami reaksi dehidrogenasi menjadi etena.
• Reaksi polimerisasi merupakan senyawa hidrokarbon alkena dapat mengalami reaksi polimerisasi, di mana molekul-molekul kecil dihubungkan bersama untuk membentuk rantai panjang senyawa polimer. Contohnya, etena dapat mengalami reaksi polimerisasi untuk membentuk polietilen.

Reaksi hidrokarbon sangat penting dalam industri kimia dan petrokimia, di mana senyawa hidrokarbon digunakan sebagai bahan baku dalam produksi berbagai produk kimia dan bahan bakar.