Reaksi Pada Senyawa Alkana

 
    Seperti yang diektahui bahwa ikatan pada alkana berciri tunggal, kovalen dan nonpolar. Oleh karenanya alkana relatif stabil (tidak reaktif) terhadap kebanyakan asam, basa, pengoksidasi atau pereduksi yang dapat dengan mudah bereaksi dengan kelompok hidrokarbon lainnya. Karena sifatnya yang tidak reaktif tersebut, maka alkana dapat digunakan sebagai pelarut.

Walaupun alkana tergolong sebagai senyawaan yang stabil, namun pada kondisi dan pereaksi tertentu alkana dapat bereaksi dengan asam sulfat dan asam nitrat, sekalipun dalam temperatur kamar. Hal tersebut dimungkinkan karena senyawa kerosin dan gasoline mengandung banyak rantai cabang dan memiliki atom karbon tersier yang menjadi activator berlangsungnya reaksi tersebut. Berikut ini ditunjukkan beberapa reaksi alkana :

1.   Reaksi Substitusi

 Pada reaksi subsitusi terjadi pergantian atau pertukaran suatu atom/gugus atom oleh
atom atau gugus lain.

CH₄ + Cl₂ à CH₃Cl + HCl      metil klorida

                                               (klorometana)

CH₃Cl + Cl₂ à CH₂Cl₂  + HCl   metil diklorida

                                                (diklorometana)

CH₂Cl₂ + Cl₂ à CHCl₃  + HCl     metil triklorida      

                                                (triklorometana)

CHCl₃  + Cl₂ à CCl₄  + HCl     karbon tetraklorida         

                                               (tetraklorometana)

CnH2n+2 + X2 →  CnH2n+1X + HX

2.   Reaksi Oksidasi

Alkana sukar dioksidasi oleh oksidator lemah atau agak kuat seperti KMNO₄, tetapi mudah dioksidasi oleh oksigen dari udara bila dibakar. Oksidasi yang cepat dengan oksingen yang akan mengeluarkan panas dan cahaya disebut pembakaran atau combustion

Hasil oksidasi sempurna dari alkana adalah gas karbon dioksida dan sejumlah air. Sebelum terbentuknya produk akhir oksidasi berupa CO₂ dan H₂ O, terlebih dahulu terbentuk alkohol, aldehid dan karboksilat.

Alkana terbakar dalam keadaan oksigen berlebihan dan reaksi ini menghasilkan sejumlah kalor (eksoterm)

CH₄ + 2O₂ → CO­₂ + 2H₂ + 212,8 kkal/mol
C₄H₁₀ + 2O₂ → CO­₂ + H₂O + 688,0 kkal/mol

Reaksi pembakaran ini merupakan dasar penggunaan hidrokarbon sebagai penghasil kalor (gas alam dan minyak pemanas) dan tenaga (bensin), jika oksigen tidak mencukupi untuk berlangsungnya reaksi yang sempurna, maka pembakaran tidak sempurna terjadi. Dalam hal ini, karbon pada hidrokarbon teroksidasi hanya sampai pada tingkat karbon monoksida atau bahkan hanya sampai karbon saja.

2CH₄ + 3O₂ → 2CO­ + 4H₂O
CH₄ + O₂ → C + 2H₂O

Penumpukan karbon monoksida pada knalpot dan karbon pada piston mesin kendaraan bermotor adalah contoh dampak dari pembakaran yang tidak sempurna. Reaksi pembakaran tak sempurna kadang-kadang dilakukan, misalnya dalam pembuatan carbon black, misalnya jelaga untuk pewarna pada tinta.

3.   Reaksi halogenasi

Reaksi dari alkana dengan unsur-unsur halogen disebut reaksi halogenasi. Reaksi ini akan menghasilkan senyawa alkil halida, dimana atom hidrogen dari alkana akan disubstitusi oleh halogen sehingga reaksi ini bisa disebut reaksi substitusi.

Halogenasi biasanya menggunakan klor dan brom sehingga disebut juga klorinasi dan brominasi. Halongen lain, fluor bereaksi secara eksplosif dengan senyawa organik sedangkan iodium tak cukup reaktif untuk dapat bereaksi dengan alkana.

Laju pergantian atom H sebagai berikut H₃ > H₂ > H₁. Kereaktifan halogen dalam mensubtitusi H yakni fluorin > klorin > brom > iodin.

Ch₄+Cl₂ à CH₃Cl+HCl

4.  Reaksi Sulfonasi

Sulfonasi merupakan reaksi antara suatu senyawa dengan asam sulfat. Reaksi antara alkana dengan asam sulfat berasap (oleum) menghasilkan asam alkana sulfonat. dalam reaksi terjadi pergantian satu atom H oleh gugus –SO₃H. Laju reaksi sulfonasi H₃ > H₂ > H₁.

Contoh

5.  Reaksi Nitrasi

Reaksi nitrasi analog dengan sulfonasi, berjalan dengan mudah jika terdapat karbon tertier, jika alkananya rantai lurus reaksinya sangat lambat.

6.  Reaksi Pirolisis

Proses pirolisis atau cracking adalah proses pemecahan alkana dengan jalan pemanasan pada temperatur tinggi, sekitar 1000⁰ C tanpa oksigen, akan dihasilkan alkana dengan rantai karbon lebih pendek

Proses pirolisis dari metana secara industri dipergunakan dalam pembuatan karbon-black. Proses pirolisa juga dipergunakan untuk memperbaiki struktur bahan bakar minyak, yaitu, berfungsi untuk menaikkan bilangan oktannya dan mendapatkan senyawa alkena yang dipergunakan sebagai pembuatan plastik. Cracking biasanya dilakukan pada tekanan tinggi dengan penambahan suatu katalis (tanah liat aluminium silikat).

Halogen

Nama halogen yang merupakan nama lain dari unsur-unsur golongan VIIA diambil dari bahasa Yunani yang bearti "Pembentuk Garam". Halogen merupakan unsur yang sangat reaktif, mudah sekali bereaksi dengan unsur-unsur logam terutama dengan unsur yang sangat elektropositif seperti golongan alkali dan alkali tanah membentuk garam. Karena sifatnya yang sangat reaktif, banyak senyawa yang dapat dihasilkan dari reaksi halogen ini.

Halogen terdiri dari Florium (F) , Klorium (Cl) , Bromium (Br) , dan Iodium (I). Halogen berarti “pembentuk garam”, karena , apabila unsur-unsur Halogen bereaksi dengan logam maka akan membentuk garam. Contoh : NaCl, yaitu garam dapur. Halogen mempunyai 7 elektronvalensi pada subkulit ns² np⁵ .

Sifat - Sifat Halogen

  1. Sifat fisis
 

     2. Sifat Kimia

Ø Kereaktifan Halogen

F_(g) + e F^-_(g)  -->  ∆H = -328 kJ
Cl_(g) + e Cl^-_(g)  --> ∆H = -349 kJ

Pada reaksi diatas kita dapat melihat, bahwa afinitas electron unsur halogen berkurang dari atas ke bawah, yaitu klorin ke iodine. Hal itu terjadi karena bertambahnya jari – jari atom, akan tetapi ∆H (energi) fluorin lebih rendah dibandingkan klorin, penyimpangan ini terjadi karena kecilnya atom fluorin , yang membuat gaya tolak menolak antar electron.

Ø Semua unsur halogen dapat membentuk senyawa dengan  penarikan satu elektron dari luar, maupun secara kovalen.

Ø Umumnya unsur-unsur halogen memiliki tingkat oksidasi -1, namun demikian halogen dapat pula memiliki tingkat oksidasi +1, +3, +5 dan +7, kecuali flourin.

Ø Semua unsur halogen merupakan oksidator yang sangat kuat. Kekuatan oksidator ini berkurang dari fluorin ke iodin.

Ø Semua unsur halogen dapat bereaksi dengan semua unsur logam dan beberapa unsur non logam. Fluorin  merupakan unsur yang paling reaktif dan kereaktifannya berkurang untuk unsur-unsur halogen yang lain sesuai dengan kenaikan  nomor atom.

Ø Semua unsur halogen dapat bereaksi dengan hidrogen  membentuk asam halida (HX).

Ø Kecuali fluorin, semua unsur halogen dapat membentuk asam oksi dengan rumus HXO, HXO₂, HXO₃ dan HXO₄ yang disebut sebagai asam hipohalit, asam halit, asam halat, dan asam perhalat.

Ø Unsur-unsur halogen dapat pula bergabung dengan sesama unsur halogen membenuk senyawa antar halogen. Senyawa-senyawa ini dapat dibedakan ke dalam empat kelompok senyawa yaitu :

1.    Kelompok AX, contoh : ClF, BrCl, ICl

2.   Kelompok AX₃, contoh : ClF₃, BrF₃, IF₃

3.   Kelompok AX₅, contoh : BrF₅, IF₅

4.   Kelompok AX₇, contoh : IF₇

Kegunaan Halogen 

v Fluorin

1.    Asam flourida digunakan untuk mengukir (mengetsa) gelas.

Reaksi : CaSiO₃ + 8HF → H₂SiF₆ + CaF₂ + 3H₂O

2.   Natrium heksafluoroksilikat ( Na₂SiF₆ ) digunakan untuk bahan campuran  pasta gigi.

3.   Natrium fluorida ( NaF ) untuk mengawetkan kayu.

4.   Belerang hexafluorida ( SF₆ ) sebagai insulator.

5.   Kriolit ( Na₃AlF₆ ) sebagai bahan pelarut dalam pengolahan bahan alumunium.

6.   Freon-12 ( CF₂Cl₂ ) sebagai zat pendingin pada kulkas dan AC.

7.   Teflon digunakan sebagai pada peralatan mesin.

v Klorin

1.    Asam klorida ( HCl ) digunakan pada industri logam. Untuk mengekstrasi logam tersebut.

2.   Natrium klorida ( NaCl ) digunakan sebagai garam dapur.

3.   Kalium klorida ( KCl ) sebagai pupuk tanaman.

4.   Amoniumklorida ( NH₄Cl ) sebagai bahan pengisi batu baterai.

5.   Natrium hipoklorit ( NaClO ) digunakan sebagai pengelontang ( breaching agent ) untuk kain      dan kertas.  ClO^‑ + zat pewarna → Cl- + zat tak berwarna

6.   CaOCl₂/( Ca²⁺ )( Cl^- )( ClO^- ) sebagai serbuk pengelontang atau kapur klor.

7.   Kalsium hipoklorit ([Ca( OCl₂ )₂ ] sebagai zat disenfekton pada air ledeng.

8.   Kalium klorat (KCl) bahan pembuat mercon dan korek api.

9.   Seng klorida (ZnCl₂) sebagai bahan pematri (solder).

v Bromin

1.    Natrium bromide (NaBr)sebagai obat penenang saraf

2.   Perak bromide(AgBr)disuspensikan dalam gelatin untuk film fotografi

3.   Metil bromide(CH₃Br)zat pemadam kebakaran

4.   Etilen dibromida(C₂H₄Br₂)ditambahkan pada bensin untuk mengubah Pb menjadi PbBr_2.

v Iodin

1.    Sebagai obat antiseptic

2.   Mengidentifikasi amilum

3.   Kalium Iodat(KIO₃)ditambahkan pada garam dapur

4.   Iodoform(CHI₃)merupakan zat organic

5.   Perak Iodida(AgI)digunakan dalam film fotografi.

Reaksi – reaksi pada Halogen

Halogen adalah unsur yang sangat reaktif. Unsur halogen dapat bereaksi dengan semua unsur, bahkan gas muia. Bahkan, zat yang tahan api seperti, air dan asbes dapat terbakar dalam gas fluorin.

a. Reaksi dengan logam
b. Reaksi dengan Hidrogen
c. Reaksi dengan nonlogam
d. Reaksi dengan hidrokarbon
e. Reaksi dengan air
f. Reaksi dengan basa
g. Reaksi antar halogen

Daya Oksidasi Halogen

Eo F₂ = +2,87 v
Eo Cl₂ = +1,36 v
Eo Br₂ = +1,06 v
Eo I₂ = +0,54 v

Reaksi pendesakan Halogen

F2 > Cl2 > Br2 > I2