Laporan Praktikum Alkana, Alkena, dan Alkuna

A.      Judul Praktikum                               : Alkana, Alkena, dan Alkuna

B.       Hari, Tanggal Praktikum                 : Kamis, 28 Februari 2019 (07.30 WIB)

C.      Hari, Tanggal Selesai Praktikum     : Kamis, 28 Februari 2019 (12.00 WIB)

D.      Tujuan Praktikum:

1.    Membedakan jenis reaksi yang terjadi pada alkana, alkena,  dan alkuna

2.    Mengetahui sifat alkana dan alkuna yang dapat dibakar

E.       Kajian Pustaka

a.    Hidrokarbon

Hidrokarbon yang paling sederhana adalah alkana, yaitu hidrokarbon yang hanya mengandung ikatan kovalen tunggal. Hidrokarbon merupakan senyawa yang struktur molekulnya terdiri dari hidrogen dan karbon. Molekul yang paling sederhana dari alkana adalah metana. Metana berupa gas pada suhu dan tekanan baku, merupakan komponen utama gas alam (Wilbraham, 1992).

Hidrokarbon dapat diklasifikasikan menurut macam-macam ikatan karbon yang dikandungnya. Hidrokarbon dengan karbon-karbon yang mempunyai satu ikatan dinamakan hidrokarbon jenuh. Hidrokarbon dengan dua atau lebih atom karbon yang mempunyai ikatan rangkap dua atau tiga dinamakan hidrokarbon tidak jenuh (Fessenden, 1997).

Penggolongan hidrokarbon didasarkan pada dua hal, yaitu bentuk rantai  karbon dan jenis ikatan:

1.    Berdasarkan Bentuk Rantai Karbon

Hidrokarbon digolongkan sebagai berikut:

a.       Hidrokarbon alifatik: Hidrokarbon alifatik merupakan hidrokarbon  rantai terbuka.

Bentuk rantainya adalah:

Rantai tunggal              Rantai rangkap dua              Rantai rangkap tiga

               

                                                                                               (Fessenden, 1997).

b.      Hidrokarbon siklik: Yaitu rantai karbon tertutup.

Dibedakan atas karbosiklik dan heterosiklik.

1.      Karbosiklik adalah senyawa karbon siklik yang rantai lingkarnya hanya terdiri dari atom C saja. Yang termasuk karbosiklik adalah senyawa aromatis dan alisiklik.

·      Senyawa aromatis adalah senyawa karbon siklik yang terdiri atas 6 atom karbon atau lebih yang memiliki ikatan rangkap 2 terkonjugasi .

Contoh:

                                                    

                                                                   (Fessenden, 1997).

·      Senyawa alisiklik adalah senyawa karbosiklik yang hanya mempunyai ikatan tunggal.

Contoh:

                                                                        (Fessenden, 1997).

2.      Heterosiklik adalah senyawa karbo siklik yang di dalam rantai lingkarnya terdapat atom lain selain atom karbon.

Contoh:

                         

                                                                                          (Fessenden, 1997).

2.    Berdasarkan Jenis Ikatan Antar-atom Karbon

a.       Ikatan jenuh, jika semua ikatan karbonnya merupakan ikatan tunggal

Contoh:

                 

b.      Ikatan tak jenuh, jika mengandung ikatan rangkap 2 () maupun rangkap 3 () pada ikatan karbon – karbon. Dikatakan tak jenuh karena ikatan rangkap, baik rangkap 2 maupun rangkap 3 ini masih dapat mengalami pemutusan ikatan. Contoh:

 

                                                                              (Fessenden, 1997).

b.   Alkana

Alkana merupakan hidrokarbon alifatik jenuh, yaitu hidrokarbon dengan rantai terbuka dan semua ikatan karbon – karbonnya merupakan ikatan tunggal. Hidrokarbon dengan hanya atom sp3 (yakni dengan hanya ikatan-ikatan tunggal) disebut alkana (atau sikloalkana jika atom karbon itu membentuk cincin). Beberapa alkana yang lazim ialah metana, etana, propana dan butana. Alkana-alkana ini berbentuk gas dan terdapat dalam minyak bumi. Gas-gas ini digunakan sebagai bahan bakar. Bensin pada hakikatnya adalah campuran  alkana. Alkana dan sikloalkana disebut hidrokarbon jenuh (saturated hydrocarbon), artinya “jenuh dengan hidrokarbon”. Senyawa ini tak bereaksi dengan hidrogen Reaksi halogenasi  melalui tiga tahap yaitu inisiasi, propagansi, terminasi (Riswiyanto, 2009).

Reaksi antara propana dan brom digambarkan sebagai berikut:

Alkana bereaksi dengan oksigen menghasilkan karbon dioksida dan air. Namun pada kondisi minim oksigen, alkana bereaksi dengan oksigen menghasilkan karbon monoksida dan air. Berikut ini adalah reaksi pembakaran butana.

2H₃C(CH₂)₂CH₃ + 18O₂ → 8CO₂ + 10H₂O

Sedangkan pembakaran tak sempurna menghasilkan karbon monoksida atau kadang-kadang karbon dalam bentuk arang atau jelaga.

Misalnya:

2CH₃^– CH₂^-CH₃ + 7O₂ ® 6CO + 8H₂O

CH₃^-CH₂^-CH₃ + 2O₂ ® 3C + 4H₂O                                         (Hart, 2003).

·      Rumus Umum Alkana

Semua alkana mempunyai rumus umum  C_nH_2n+2

Contoh:                      CH₃ – CH₂ – CH₃                                     propana

Dari contoh di atas diketahui bahwa jumlah atom C dan H selalu mengikuti rumusumumnya meskipun bentuk rantainya berbeda (Petrucci, 1987).

·      Sifat Alkana

1.    Hidrokarbon jenuh (tidak ada ikatan atom C rangkap sehingga jumlah atom H nya maksimal) .

2.    Disebut golongan parafin karena affinitas kecil (sedikit gaya gabung).

3.    Sukar bereaksi.

4.    Bentuk Alkana dengan rantai C1 – C4 pada suhu kamar adalah gas, C4 – C17  pada suhu adalah cair dan > C18  pada suhu kamar adalah padat.

5.    Titik didih makin tinggi bila unsur C nya bertambah…dan bila jumlah atom C sama maka yang bercabang mempunyai titik didih yang lebih rendah.

6.    Sifat kelarutan : mudah larut dalam pelarut non polar.

7.    Massa jenisnya naik seiring dengan penambahan jumlah unsur C.

8.    Merupakan sumber  utama gas alam dan petrolium (minyak bumi).

·      Kegunaan Alkana

Secara umum, alkana berguna sebagai bahan bakar dan bahan baku dalam industri petrokimia.

1.    Metana; berguna sebagai bahan bakar untuk memasak, dan bahan baku pembuatanzat kimia seperti H2 dan NH3.

2.    Etana; berguna sebagai bahan bakar untuk memasak dan sebagai refrigerant dalam sistem pendinginan dua tahap untuk suhu rendah.

3.    Propana; merupakan komponen utama gas elpiji untuk memasak dan bahan baku senyawa organik.

4.    Butana; berguna sebagai bahan bakar kendaraan dan bahan baku karet sintesis.

5.    Oktana; merupakan komponen utama bahan bakar kendaraan bermotor, yaitu bensin.

c.        Alkena

Alkena adalah senyawa hidrokarbon tak jenuh yang mengandung sekurang-kurangnya satu ikatan rangkap antara atom karbon dengan atom karbon yang lain. Alkena memiliki rumus umum CnH2n. Sifat fisika alkena praktis identik dengan alkan induknya. Tititk didih deret homolog alkena naik kira-kira 30^oC tiap gugus CH2. Kenaikan ini sama dengan yang diamati pada deret homolog alkana. Seperti dengan alkana, percabangan dalam alkena menurunkan sedikit titik didih itu.

Meskipun alkena dianggap non-polar, mereka sedikit lebih mudah larut dalam air daripada alkana padanannya, sebab elektron pi, yang agak terbuka itu, ditarik oleh hidrogen ( dari air ) yang bermuatan positif parsial(sebagian). Alkena dapat mengalami reaksi adisi oleh halogen. Berikut ini adalah contoh reaksi adisi alkena yaitu etena (etilena).

CH₂=CH₂ + Br₂ → BrCH₂-CH₂Br

Alkena dapat teroksidasi menghasilkan karbon dioksida dan air apabila terdapat banyak oxidizing agents. Berikut ini adalah reaksi pembakaran etena.

CH₂=CH₂ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O

                                                                                               (Riawan, 1990).

·      Rumus Umum Alkena

Rumus umum alkena adalah C_nH_2n

Contoh:

CH₃ – CH₂ – CH = CH₂                                 CH₃ – CH₂ = CH – CH₃

                              butena                                                      2 butena

Jika dibandingkan dengan rumus umum alkana, yaitu C_nH_2n+2, alkena mengandung lebih sedikit atom hidrogen (H), oleh karena itu alkena disebut hidrokarbon alifatik tidak jenuh.

·      Sifat Alkena

a.    Sifat Fisika

Alkena merupakan senyawa nonpolar sehingga tidak larut dalam air dan memiliki massa jenis lebih kecil dari air. Alkena dapat larut dalam alkena lain, pelarut-pelarut nonpolar dan etanol. Pada temperatur kamar alkena yang memiliki dua, tiga dan empat atom karbon berwujud gas. Sedangkan Alkena dengan dengan berat molekul lebih tinggi dapat berupa cair dan padatan pada suhu kamar (Sudarmo, 2006).

Nama	Rumus molekul	Titik leleh (°C)	Titik didih (°C)	Massa jenis(g/cm3)
EtenaPropen-1-Butena	C2H4C3H6C4H8	-169-185-185	-104-48-6	0,5680,6140,630
1-Pentena	C5H10	-165	30	0,643
1-Heksena	C6H12	-140	63	0,675
1-Heptena	C7H14	-120	94	0,698
1-Oktena	C8H16	-102	122	0,716
1-Nonesa	C9H18	-81	147	0,731
1-Dekena	C10H20	-66	171	0,743

b.   Sifat kimia

Ikatan rangkap yang dimiliki alkena merupakan ciri khas dari alkena yang disebut gugus fungsi. Reaksi terjadi pada alkena dapat terjadi pada ikatan rangkap dapat pula terjadi diluar ikatan rangkap. Reaksi yang terjadi pada ikatan rangkap disebut reaksi adisi yang ditandai dengan putusnya ikatan rangkap (ikatan π) membentuk ikatan tunggal (ikatan α) dengan atom atau gugus tertentu. Selain sifat-sifat tersebut dapat mengalami reaksi polimerisasi dan alkena juga dapat bereaksi dengan oksigen membentuk korbondioksida dan uap air apabila jumlah oksigen melimpah, apabila jumlah oksigen tidak mencukupi maka terbentuk karbonmonooksida dan uap air (Riyadhi, 2010).

·      Kegunaan Alkuna

Plastik adalah polimer dari alkena atau turunan-turunan alkena. Beberapa jenis plastik yang populer dalam kehidupan sehari-hari, antara lain sebagai berikut:                          

1.    Polietilena adalah plastik tipis transparan (tembus cahaya) yang sebagai sampul buku atau pembungkus barang yang ringan seperti kue dan gula.

2.    Polipropilena adalah plastik yang agak tebal dan tidak tembus cahaya, yang biasa digunakan untuk mengemas barang di toko-toko dan berbentuk jinjingan.

3.    PVC adalah plastik keras untuk pipa saluran air atau peralatan rumah tangga, seperti ember dan kursi plastik.

4.    Teflon adalah plastik tahan api yang banyak dipakai sebagai pengganti logam. Dibandingkan dengan logam, plastik memiliki beberapa keunggulan, yaitu murah, ringan, tahan karat, dan tidak menghantar listrik.

d.   Alkuna

Alkuna adalah hidrokarbon tak jenuh yang memiliki ikatan  rangkap tiga antara dua atom karbon. Senyawa yang mempunyai dua ikatan karbon rangkap tiga disebut alkadiuna, sedangkan senyawa yang mempunyai satu ikatan karbon rangkap dua, dan satu ikatan karbon rangkap tiga disebut alkenuna.  Alkuna memiliki rumus umum CnH2n-2.  Secara tradisional, alkuna yang banyak digunakan adalah etuna (disebut juga asetilen). Asetilen dihasilkan dari reaksi antara kalsium karbida (CaC2) dengan air. Alkuna dapat mengalami reaksi adisi oleh halogen menghasilkan vinil dihalida atau alkil tetrahalida. Berikut ini adalah contoh reaksi antara etuna dengan brom:

HC≡CH + 2 Br₂ → HCBr₂CHBr₂ (1,1,2,2-tetrabromo etana)

Alkuna bereaksi dibakar dengan oksigen menghasilkan karbon dioksida dan uap air. Berikut ini adalah contoh reaksi pembakaran etuna.

2HC≡CH + 10O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

                                                                                         (Besari, 1962).

·      Rumus Umum Alkuna

Rumus umum alkuna adalah C_nH_2n-2

·      Kegunaan Alkuna

1.    Alkuna yang mempunyai nilai ekonomis penting hanyalah etuna (asetilena), C2H2 . Gas asetilena dugunakan untuk mengelas besi dan baja.

F.       Alat Dan Bahan

·      Alat                

1.      Tabung reaksi                                       2 buah

2.      Pipa bengkok                                        1 buah

3.      Sumbat gabus/karet                              1 buah

4.      Pipet tetes                                             1 buah

5.      Statif                                                     1 buah

6.      Gelas ukur                                            1 buah

7.      Bak                                                       1 buah

8.      Korek api                                              1 buah

·      Bahan

1.         Kalsium karbida (CaC₂) / karbit          secukupnya

2.         Gas elpiji (propana + butana)              1 buah

3.         Air brom (Br₂)                                     7 ml

4.         Air                                                       secukupnya

5.         Lidi                                                      1 buah

G.      Alur Percobaan

1.    Gas Elpiji dengan Air Brom

 

2.        Karbit

 

3.        Reaksi Adisi Alkuna

 

H.      Hasil Pengamatan

No. Perc	Prosedur Percobaan	Hasil Pengamatan		Dugaan/Reaksi	Kesimpulan
		Sebelum	Sesudah
1.	1.    Dialirkan gas elpigi kedalam tabung reaksi sampia warna air brom hilang 2.    Diamati dan dicatat perubhan warna yang terjadi   Gas Elpigi   5 ml air Brom   Hasil pengamatan	-    Air brom berwarna kuning	-    Setelah dialiri gas elpigi air brom menjadi tidak berwarna -    Warna nyala api dari gas elpigi berwarna kemerahan	Propana: Butana:	-    Terjadi reaksi substitusi pada senyawa alkana
2.	Butiran-butiran karbit	-    CaC2 berbentuk serbuk abu-abu	-    CaC2 ditambah air berbentuk gas C2H2 yang berbau menyengat -    Dialirkan ke dalam abung reaksi lain yang berisi gas C2H2 dan dinyalakan dengan korek api terjadi letupan dan terdapat jelaga didalam tabung  reaksi -    Warna nyala api yang dihasilkan berwarna jingga kemerahan	- Reaksi karbit dengan air CaC2(s) + 2H2O(l) → CaOH)2(aq) + C2H2(g)	-    Terjadi nyala api berwarna kemerahan, jadi pembakaran gas etena tidak sempurna
3.	Reaksi adisi alkuna	-    Air brom berwarna kuning	-    Setelah dilairi gas elpigi, larutan menjadi tidak berwarna		-    Gas C2H2 yang  dialirkan dengan air brom terjadi reaksi adisi, dari alkuna yang ter adisi menjadi alkena, lalu ter adisi lagi menjadi alkena. Hal ini terbukti dengan berubahnya warna larutan brom dari kuning menjadi tidak berwarna.

I.         Analisis Dan Pembahasan

Pada percobaan pertama bertujuan untuk mengetahui jenis reaksi yang terjadi pada alkana, yakni reaksi substitusi (halogenasi). Denagn cara mengalirkan gas elpigi ke dalam air brom, didapatkan hasil air brom tidak berwarna. Hal ini dikarenakan pada gas elpiji mengandung senyawa alkana diantaranya yaitu, Propana(C₃H₈), Butana(C₄H₁₀) dan Iso-butana. Maka pada saat gas elpiji dialirkan kedalam air brom, senyawa alkana yang terkandung di dalam gas elpiji bereaksi dengan air brom sehingga terjadi reaksi substitusi. Jika senyawa jenuh alkana direaksikan dengan salah satu golongan halogen maka akan terjadi reaksi substitusi. Reaksi subtitusi merupakan reaksi penggantian atom senyawa hidrokarbon oleh atom senyawa lain.

Reaksi substitusi pada senyawa jenuh alkana adalah sebagai berikut:

R - H + X2R – X + H – X

Reaksi senyawa alkana yang terdapat didalam gas elpiji dengan air brom:

Reaksi pada propana:

Atau

                                                                        (Fessenden & Fessenden, 1986).

Reaksi pada butana:

Atau

                                                                        (Fessenden & Fessenden, 1986).

Reaksi pada isobutana

Atau

                                                                        (Fessenden & Fessenden, 1986).

Dapat disimpulkan bahwa perubahan warna yang dialami oleh air brom yang semula berwarna kuning berubah menjadi tak berwarna, karena adanya reaksi penggantian atom H dengan Halogen (reaksi substitusi).

Pada percobaan kedua yakni uji nyala pembakaran gas elpiji yang bertujuan untuk menunjukkan sifat alkana yang dibakar. Dengan pencampuran butiran karbit dengan air yang dapat membentuk gas C2H2 yang dialirkan kedalam tabung reaksi lain. Persamaan reaksinya adalah:

                                                (Fessenden & Fessenden, 1986).

Setelah disulut dengan korek api terjadi letupan api berwarna jingga dan terdapat jelaga berwarna hitam. Hal tersebut menunjukkan bahwa pembakaran gas asetilena adalah pembakaran tidak sempurna karena membentuk jelaga berwarna hitam. Warna nyala api gas asetilena berwarna merah karena pada dasanya warna nyala pada alkuna berbeda dengan nyala pada alkana karena perbedaan kuat ikatan di dalam senyawa tersebut. Pembakaran tidak sempurna suatu senyawa alkana yang bereaksi dengan oksigen menghasilkan gas karbon monoksida dan air. Adapun persamaan reaksi pembakaran yang terjadi pada gas etuna atau asetilena adalah sebagai berikut:

                                                (Fessenden & Fessenden, 1986).

Percobaan yang ketiga yaitu bertujuan untuk mengetahui reaksi yang terjadi pada alkuna yakni reaksi adisi dengan cara mereaksikan gas karbit atau gas asetilen dengan air brom. Gas karbit sisa dari percobaan kedua dialirkan ke dalam 5 ml air brom yang terdapat didalam tabung reaksi. Warna air brom yang awalnya berwarna kuning berubah menjadi larutan tak berwana. Perubahan warna air brom tersebut menandakan bahwa senyawa asetilena pada gas karbit telah mengalami reaksi adisi dengan Bromin. Pada jumlah air brom yang sedikit akan mengadisi alkuna menjadi alkena. Sedangkan bila air bromnya berlebih maka dapat mengadisi alkena menjadi alkana.

Persamaan reaksinya adalah :

            (Fessenden & Fessenden, 1986).

Persamaan reaksi di atas menunjukkan bahwa alkuna (ikatan rangkap tiga) akan mengalami reaksi adisi jika direaksikan dengan halogen menjadi alkena (ikatan rangkap) dan jika terus direaksikan dengan halogen berlebih maka akan membentuk ikatan tunggal (alkana).

Pada percobaan keempat bertujuan untuk mengamati warn anyala pada kompor gas elpigi, didapatkan hasil warna nyala Setelah dibakar api yang tercipta berwarna biru. Hal ini menunjukkan bahwa pembakaran yang terjadi merupakan pembakaran sempurna, artinya gas yang dibakar akan diubah menjadi CO2 dan H2O. Pembakaran disertai dengan pembebasan kalor (panas) dan cahaya. Pembakaran propana akan menghasilkan kalor sekitar 531 kkal/mol (ΔH = -531 kkal/mol). Sedangkan pembakaran butana akan menghasilkan kalor sekitar 688 kkal/mol (ΔH = -688 kkal/mol). Berikut adalah persamaan reaksinya:

CH₃CH₂CH₃ +   O₂  à 3CO₂ + 4H₂O                      ΔH = -531 kkal/mol

CH₃CH₂CH₂ CH₃ +   O₂   à 4CO₂ + 5H₂O                       ΔH = -688 kkal/mol

Persamaan reaksinya adalah:

Reaksi pada propana:

Reaksi pada butana:

Reaksi pada isobutana:

(Fessenden & Fessenden, 1986).

J.        Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah kami lakukan dapat disimpulkan:

1.    Ketika alkana direaksikan dengan halogen, akan terjadi reaksi subtitusi (halogenasi).

2.    Terjadi nyala api berwarna jingga dan terdapat jelaga berwarna hitam yang menunjukkan terjadinya pembakaran gas etena tidak sempurna.

3.    Gas C2H2 atau etena yang direaksikan dengan air brom terjadi reaksi adisi, dari alkuna yang teradisi menjadi alkena, lalu teradisi lagi menjadi alkana, yang dibuktikan dengan perubahan warna air brom menjadi tidak berwarna.

4.    Pembakaran sempurna alkana akan menghasilkan CO₂ dan H₂O. Dimana, api yang dihasilkan berwarna biru.

Daftar Pustaka

Anthony, Wilbraham, C., dan Michael, B, Matta. 1992. Pengantar Kimia Organik dan Hayati. Bandung: penerbit ITB.

Besari, I. 1962. Kimia Organik untuk Universitas. Bandung: Armico.

Fessenden, Ralph J, dan Fessenden, Joan S. 1997. Kimia Organik. Jakarta: Bina Aksara.

Hart, H. 2003. Kimia Organik. Jakarta: Erlangga.

Petrucci, R. H. 1987. Kimia Dasar. Jakarta: Erlangga.

Respati. 1986. Pengantar Kimia Organik Jilid 1. Jakarta: Aksara Baru.

Riawan, S. 1990. Kimia Organik Jilid 1. Jakarta: Bina Rupa Aksara.

Riswiyanto. 2009. Kimia Organik.  Jakarta: Erlangga.

Riyadhi, A. 2010. Petunjuk Praktikum Kimia Organik 1. Jakarta: UIN Syarif Hidayatullah.

Sudarmo, U. 2006. Kimia 3. Jakarta: Erlangga.

Lampiran

a.        Lampiran jawaban pertanyaan

1.      Apakah isi dari gas elpiji ? Tulis rumus kimianya !

Jawab :

Gas elpiji terdapat tiga senyawa alkana yaitu propana, butana, dan siklobutana.

                                      

2.      Gas apakah yang terjadi sewaktu karbit diisi air ?

Jawab :

Dari reaksi diatas, yang terjadi ketika endapan karbit yang berwarna abu – abu ditambahkan dengan air dihasilkan air kapur dan gas asetilen. Jadi gas yang dihasilkan adalah gas asetilena atau gas C₂H₂.

3.      Tuliskan reaksi – reaksi yang terjadi dari gas tersebut setelah dimasukkan dalam air brom !

Jawab :

Saat gas asetilena direaksikan dengan air brom terjadi reaksi adisi, sehingga reaksi yang terjadi adalah :

Dari reaksi diatas, diketahui bahwa saat etuna direaksikan dengan air brom mengalami reaksi adisi menghasilkan 1,2- dibromoetena. Saat air brom yang dihasilkan berlebih direaksikan kembali sehingga terjadi reaksi adisi menghasilkan 1,1,2,2-tetrabromoetana.