24.2 Hidrokarbon Alifatik

Hidrokarbon alifatik dibagi menjadi alkana, alkena, dan alkuna, dibahas selanjutnya (Gambar 24.1).

Gambar 24.1 Klasifikasi Hidrokarbon

Alkana

Alkana memiliki rumus umum CnH2n+2, dimana n = 1, 2, . . . . Karakteristik penting dari molekul hidrokarbon alkana adalah bahwa hanya ada ikatan kovalen tunggal. Alkana dikenal sebagai hidrokarbon jenuh karena mengandung jumlah maksimum atom hidrogen yang dapat berikatan dengan jumlah atom karbon yang ada.

Alkana yang paling sederhana (yaitu, dengan n = 1) adalah metana CH4, yang merupakan produk alami dari dekomposisi bakteri anaerob dari bahan nabati di bawah air. Karena pertama kali dikumpulkan di rawa-rawa, metana dikenal sebagai “gas rawa”. Sumber metana yang agak mustahil tetapi terbukti adalah rayap. Saat serangga rakus ini mengkonsumsi kayu, mikroorganisme yang menghuni sistem pencernaannya memecah selulosa (komponen utama kayu) menjadi metana, karbon dioksida, dan senyawa lainnya. Diperkirakan 170 juta ton metana diproduksi setiap tahun oleh rayap! Metana juga diproduksi di beberapa proses pengolahan limbah. Secara komersial, metana diperoleh dari gas alam. 

Gambar 24.2 menunjukkan struktur dari empat alkana pertama (n = 1 sampai n = 4). Gas alam adalah campuran metana, etana, dan sejumlah kecil propana. Kita telah membahas skema ikatan metana di Bab 10. Memang, atom karbon di semua alkana dapat diasumsikan terhibridisasi sp³. Struktur etana dan propana sangat sederhana, karena hanya ada satu cara untuk menggabungkan atom karbon dalam molekul ini. Butana memiliki dua kemungkinan skema ikatan yang menghasilkan isomer struktural n-butana (n singkatan dari normal) dan isobutana, molekul yang memiliki rumus molekul yang sama, tetapi strukturnya berbeda. Alkana seperti isomer struktural butana digambarkan memiliki rantai lurus atau struktur rantai bercabang. n-Butana adalah alkana rantai lurus karena atom karbon bergabung sepanjang satu garis. Dalam alkana rantai cabang seperti isobutana, satu atau lebih atom karbon terikat pada setidaknya tiga atom karbon lainnya.

Gambar 24.2 Struktur empat senyawa alkana pertama. Perhatikan bahwa butana dapat ada dalam dua bentuk struktur yang berbeda, yang disebut isomer struktur.

Dalam deret alkana, dengan bertambahnya jumlah atom karbon, jumlah isomer struktur meningkat dengan cepat. Sebagai contoh, butana (C4H10) memiliki dua isomer; dekana (C10H22), memiliki 75 isomer; dan alkana C30H62 memiliki lebih dari 400 juta isomer, atau 4 x 10⁸ kemungkinan isomer! Jelas, sebagian besar isomer ini tidak ada di alam dan juga tidak disintesis. Namun demikian, angka-angka tersebut membantu menjelaskan mengapa unsur karbon ditemukan dalam jumlah lebih banyak senyawanya daripada unsur lainnya.

Contoh 24.1 berkaitan dengan jumlah isomer struktur alkana.