Hidrokarbon

Hidrokarbon merupakan suatu senyawa yang terdiri dari unsur karbon (C) dan unsur hidrogen (H).^[1] Seluruh hidrokarbon memiliki rantai karbon dan atom-atom hidrogen yang berikatan dengan rantai tersebut. Istilah tersebut digunakan juga sebagai pengertian dari hidrokarbon alifatik^[2].

Sebagai contoh, metana (gas rawa) merupakan hidrokarbon dengan satu atom karbon dan empat atom hidrogen: CH₄. Sedangkan etana merupakan hidrokarbon (lebih terperinci, sebuah alkana) yang terdiri dari dua atom karbon bersatu dengan sebuah ikatan tunggal, masing-masing mengikat tiga atom hidrogen: C₂H₆ dan propana merupakan hidrokarbon yang memiliki tiga atom C (C₃H₈) dan seterusnya dengan rumus struktur C_nH_2·n+2 (di mana n merupakan banyaknya atom karbon/hidrogen).

Hidrokarbon dapat dikelompokkan berdasarkan tatanama senyawa organik sebagai berikut:

1. Hidrokarbon jenuh/tersaturasi (alkana) yang merupakan hidrokarbon yang paling sederhana. Hidrokarbon ini seluruhnya terdiri dari ikatan tunggal dan terikat dengan atom hidrogen. Rumus umum untuk hidrokarbon tersaturasi adalah C_nH_2n+2.^[3] Hidrokarbon jenuh merupakan komposisi utama pada bahan bakar fosil dan ditemukan dalam bentuk rantai lurus maupun bercabang. Hidrokarbon dengan rumus molekul sama tetapi rumus strukturnya berbeda dinamakan isomer struktur.^[4]

   

2. Hidrokarbon tak jenuh/tak tersaturasi adalah hidrokarbon yang memiliki satu atau lebih ikatan rangkap, baik rangkap dua maupun rangkap tiga. Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap dua disebut dengan alkena, dengan rumus umum C_nH_2n.^[5] Hidrokarbon yang mempunyai ikatan rangkap tiga disebut alkuna, dengan rumus umum C_nH_2n-2.^[6]
3. Sikloalkana adalah hidrokarbon yang mengandung satu atau lebih cincin karbon. Rumus umum untuk hidrokarbon jenuh dengan 1 cincin adalah C_nH_2n.^[4]
4. Hidrokarbon aromatik, juga dikenal dengan arena, adalah hidrokarbon yang paling tidak mempunyai satu cincin aromatik.

Hidrokarbon dapat berbentuk gas (contohnya metana dan propana), cairan (contohnya heksana dan benzena), lilin atau padatan dengan titik didih rendah (contohnya paraffin wax dan naftalena) atau polimer (contohnya polietilena, polipropilena dan polistirena)^[2].

Karena struktur molekulnya berbeda, maka rumus empiris antara hidrokarbon pun juga berbeda: jumlah hidrokarbon yang diikat pada alkena dan alkuna pasti lebih sedikit karena atom karbonnya berikatan rangkap.

Kemampuan hidrokarbon untuk berikatan dengan dirinya sendiri disebut dengan katenasi, dan menyebabkan hidrokarbon bisa membentuk senyawa-senyawa yang lebih kompleks, seperti sikloheksana atau arena seperti benzena. Kemampuan ini didapat karena karakteristik ikatan di antara atom karbon bersifat non-polar.^[2]

Sesuai dengan teori ikatan valensi, atom karbon harus memenuhi aturan "4-hidrogen" yang menyatakan jumlah atom maksimum yang dapat berikatan dengan karbon, karena karbon mempunyai 4 elektron valensi. Dilihat dari elektron valensi ini, maka karbon mempunyai 4 elektron yang bisa membentuk ikatan kovalen atau ikatan dativ.^[2]

Hidrokarbon bersifat hidrofobik dan termasuk dalam lipid.^[2]

Beberapa hidrokarbon tersedia melimpah di tata surya. Danau berisi metana dan etana cair telah ditemukan pada Titan, satelit alam terbesar Saturnus, seperti dinyatakan oleh Misi Cassini-Huygens.^[7]

Jumlah atom karbon	Alkana (1 ikatan)	Alkena (2 ikatan)	Alkuna (3 ikatan)	Sikloalkana	Alkadiena
1	Metana	-	-	–	–
2	Etana	Etena (etilena)	Etuna (asetilena)	–	–
3	Propana	Propena (propilena)	Propuna (metilasetilena)	Siklopropana	Propadiena (alena)
4	Butana	Butena (butilena)	Butuna	Siklobutana	Butadiena
5	Pentana	Pentena	Pentuna	Siklopentana	Pentadiena (piperylene)
6	Heksana	Heksena	Heksuna	Sikloheksana	Heksadiena
7	Heptana	Heptena	Heptuna	Sikloheptana	Heptadiena
8	Oktana	Oktena	Oktuna	Siklooktana	Oktadiena
9	Nonana	Nonena	Nonuna	Siklononana	Nonadiena
10	Dekana	Dekena	Dekuna	Siklodekana	Dekadiena

Ada 3 jenis reaksi hidrokarbon, yaitu:

• Reaksi substitusi
• Reaksi adisi
• Pembakaran

Reaksi substitusi hanya berlaku untuk hidrokarbon jenuh (karbon berikatan 1 rangkap/alkana).^[8] Pada reaksi di bawah ini, sebuah alkana bereaksi dengan sebuah molekul klorin. Salah satu atom klorin menggantikan atom hidrogen. Reaksi ini membentuk asam klorida dan juga hidrokarbon dengan satu atom klorin.

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

CH₃Cl + Cl₂ → CH₂Cl₂ + HCl

Bereaksi menjadi CCl₄ (karbon tetraklorida).

C₂H₆ + Cl₂ → C₂H₅Cl + HCl

C₂H₄Cl₂ + Cl₂ → C₂H₃Cl₃ + HCl

Bereaksi menjadi C₂Cl₆ (heksakloroetana).

Reaksi adisi terjadi pada alkena dan alkuna. Pada reaksi ini, sebuah molekul halogen memecah ikatan 2 rangkap pada alkena atau ikatan 3 rangkap pada alkuna dan membentuk satu ikatan baru.^[9]

Ciri-ciri umum dari hidrokarbon adalah menghasilkan uap, karbon dioksida, dan panas selama pembakaran, dan oksigen diperlukan agar reaksi pembakaran dapat berlangsung. Berikut ini adalah contoh reaksi pembakaran metana:

CH₄ + 2 O₂ → 2 H₂O + CO₂ + Energi

Jika udara miskin gas oksigen, maka akan terbentuk gas karbon monoksida (CO) dan air:

2 CH₄ + 3 O₂ → 2CO + 4H₂O

Contoh lainnya, reaksi pembakaran propana:

C₃H₈ + 5 O₂ → 4 H₂O + 3 CO₂ + Energi

C_nH_2n+2 + (3n+1)/2 O₂ → (n+1) H₂O + n CO₂ + Energi

Reaksi pembakaran hidrokarbon termasuk reaksi kimia eksotermik.

Hidrokarbon adalah salah satu sumber energi paling penting di bumi. Penggunaan yang utama adalah sebagai sumber bahan bakar. Dalam bentuk padat, hidrokarbon adalah salah satu komposisi pembentuk aspal.^[10]

Hidrokarbon dulu juga pernah digunakan untuk pembuatan klorofluorokarbon, zat yang digunakan sebagai propelan pada semprotan nyamuk. Saat ini klorofluorokarbon (CFC) tidak lagi digunakan karena memiliki efek buruk terhadap lapisan ozon.

Metana dan etana berbentuk gas dalam suhu ruangan dan tidak mudah dicairkan dengan tekanan begitu saja. Propana lebih mudah untuk dicairkan, dan biasanya dijual di tabung-tabung dalam bentuk cair. Butana sangat mudah dicairkan, sehingga lebih aman dan sering digunakan untuk pemantik rokok. Pentana berbentuk cairan bening pada suhu ruangan, biasanya digunakan di industri sebagai pelarut wax dan gemuk. Heksana biasanya juga digunakan sebagai pelarut kimia dan termasuk dalam komposisi bensin.

Heksana, heptana, oktana, nonana, dekana, termasuk dengan alkena dan beberapa sikloalkana merupakan komponen penting pada bensin, nafta, bahan bakar jet, dan pelarut industri. Dengan bertambahnya atom karbon, maka hidrokarbon yang berbentuk linear akan memiliki sifat viskositas dan titik didih lebih tinggi, dengan warna lebih gelap.

Saat ini, hidrokarbon merupakan sumber energi listrik dan panas utama dunia karena energi yang dihasilkannya ketika dibakar.^[11] Energi hidrokarbon ini biasanya sering langsung digunakan sebagai pemanas di rumah-rumah, dalam bentuk minyak maupun gas alam. Hidrokarbon dibakar dan panasnya digunakan untuk menguapkan air, yang nanti uapnya disebarkan ke seluruh ruangan. Prinsip yang hampir sama digunakan di pembangkit-pembangkit listrik.

Resin hidrokarbon merupakan bahan dasar dalam pembuatan termoplastik yang digunakan untuk pembuatan markah jalan. Termoplastik yang dibuat dari campuran resin hidrokarbon dan manik-manik kaca menghasilkan markah jalan yang sangat reflektif, kuat dan umur pemakaian yang lama.^[12] Pencampuran antara hidrokarbon dan ester resin dimanfaatkan sebagai pembentuk ikatan kimia termoplastik. Penggunaan hidrokarbon menghasilkan senyawa yang dapat kering dengan waktu yang tidak lebih dari semenit, sehingga mempercepat operasi pelayanan lalu lintas.^[13]

Hidrokarbon yang berada di dalam minyak bumi dapat menjadi bahan pencemar lingkungan. Pencemaran terjadi akibat kegiatan pemeliharaan bangunan di laut, pencucian kapal, maupun kecelakaan kapal.^[14] Pencemaran lingkungan juga dapat terjadi melalui senyawa hidrokarbon yang mengalami klorinasi di lautan. Hidrokarbon bersumber dari penggunaan insektisida secara berlebihan di daratan. Senyawa hidrokarbon yang terklorinasi juga dihasilkan melalui penggunaan peralatan listrik yang tidak berbahan karbon, seperti kapasitor, transformator, dan mesin fotokopi.^[14]

1. Khozanah (2018). Panduan Analisis Pencemaran Kimia Organik di Laut (PDF). Jakarta: LIPI Press. ISBN 978-602-496-005-6.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
2. Kusnandar, Erwin (2016). Marka Jalan (PDF) (edisi ke-2). Bandung: Pusat Litbang Jalan dan Jembatan, Badan Penelitian dan Pengembangan, Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat. ISBN 978-602-264-100-1. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2021-01-10. Diakses tanggal 2021-01-19.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)

• Silberberg, Martin (2004). Chemistry: The Molecular Nature Of Matter and Change (dalam bahasa Inggris) (edisi ke-4 (revisi)). New York: McGraw-Hill Companies. ISBN 0-07-310169-9. OCLC 56355975. 

• (Inggris) The Methane Molecule
• (Inggris) Poten & Partners: Glossary of Hydrocarbon Terms Diarsipkan 2008-05-11 di Wayback Machine.