Hidrokarbon adalah senyawa kimia organik yang seluruhnya terdiri dari karbon dan hidrogen, dan berkisar dari molekul sederhana seperti metana, hingga polimer seperti polistirena, yang terdiri dari ribuan atom. Kemampuan atom karbon untuk mengikat satu sama lain dengan kuat memungkinkan mereka untuk membentuk variasi rantai, cincin, dan struktur lain yang hampir tak terbatas yang membentuk tulang punggung molekul organik. Karena setiap atom dapat membentuk empat ikatan, tulang punggung ini mencakup unsur-unsur lain, seperti hidrogen. Senyawa tersebut mudah terbakar, karena dua unsur yang dikandungnya akan mudah bergabung dengan oksigen di udara, melepaskan energi. Bahan bakar fosil, seperti minyak dan gas alam, adalah campuran hidrokarbon yang terjadi secara alami; batubara juga mengandung beberapa, meskipun sebagian besar hanya karbon.
Konvensi Struktur dan Penamaan
Penamaan hidrokarbon mengikuti konvensi tertentu, meskipun dalam banyak kasus, senyawa mungkin lebih dikenal dengan nama yang lebih tua. Dalam sistem modern, bagian pertama dari nama mewakili jumlah atom karbon dalam molekul: dalam urutan menaik, delapan pertama diawali dengan meth-, eth-, prop-, but-, pent-, hex-, hept- dan okt-. Senyawa di mana semua karbon bergabung dengan ikatan tunggal dikenal secara kolektif sebagai alkana, dan memiliki nama yang diakhiri dengan –ana. Oleh karena itu, delapan alkana pertama adalah metana, etana, propana, butana, pentana, heksana, heptana, dan oktana.
Atom karbon juga dapat membentuk ikatan rangkap atau rangkap tiga satu sama lain. Molekul yang memiliki ikatan rangkap disebut alkena, dan memiliki nama yang berakhiran -ena, sedangkan yang memiliki ikatan rangkap tiga disebut alkuna, dan memiliki nama yang berakhiran -una. Molekul yang hanya memiliki ikatan tunggal mengandung jumlah atom hidrogen maksimum yang mungkin, dan oleh karena itu disebut jenuh. Dimana ada ikatan rangkap atau rangkap tiga, ada lebih sedikit tempat yang tersedia untuk hidrogen, sehingga senyawa ini digambarkan sebagai tak jenuh.
Untuk memberikan contoh sederhana, etana memiliki dua karbon yang bergabung dengan satu ikatan, sehingga masing-masing dapat berikatan dengan tiga atom hidrogen, jadi rumus kimianya adalah C2H6 dan merupakan alkana. Dalam etena terdapat ikatan rangkap karbon-karbon, sehingga hanya dapat memiliki empat hidrogen, menjadikannya alkena dengan rumus C2H4. Ethyne memiliki ikatan rangkap tiga, memberikan rumus C2H2, dan membuatnya menjadi alkuna. Senyawa ini lebih dikenal dengan nama asetilen.
Atom karbon juga dapat membentuk cincin. Alkana dengan cincin memiliki nama yang dimulai dengan siklo-. Oleh karena itu, sikloheksana adalah alkana dengan enam atom karbon yang bergabung dengan ikatan tunggal sedemikian rupa sehingga membentuk cincin. Sebuah cincin dengan ikatan tunggal dan ganda bergantian juga dimungkinkan, dan dikenal sebagai cincin benzena. Hidrokarbon yang mengandung cincin benzena dikenal sebagai aromatik, karena banyak di antaranya yang berbau harum.
Beberapa molekul hidrokarbon memiliki rantai yang bercabang. Butana, yang biasanya terdiri dari rantai tunggal, dapat berada dalam bentuk di mana satu atom karbon terikat pada dua atom lainnya, membentuk cabang. Bentuk-bentuk alternatif dari molekul ini dikenal sebagai isomer. Isomer butana bercabang dikenal sebagai isobutana.
Produksi
Sebagian besar produksi hidrokarbon berasal dari bahan bakar fosil: batu bara, minyak, dan gas alam, yang diekstraksi dari tanah dalam jumlah jutaan ton per hari. Minyak mentah sebagian besar merupakan campuran dari banyak alkana dan sikloalkana yang berbeda, dengan beberapa senyawa aromatik. Ini dapat dipisahkan satu sama lain di kilang minyak dengan distilasi, karena titik didihnya yang berbeda. Proses lain yang digunakan dikenal sebagai “perengkahan”: katalis digunakan untuk memecah beberapa molekul yang lebih besar menjadi molekul yang lebih kecil yang lebih berguna sebagai bahan bakar.
properti
Secara umum, semakin kompleks suatu hidrokarbon, semakin tinggi titik leleh dan titik didihnya. Misalnya, jenis yang lebih sederhana, seperti metana, etana, dan propana, dengan satu, dua, dan tiga karbon, masing-masing, adalah gas. Banyak bentuk adalah cairan: contohnya adalah heksana dan oktana. Bentuk padat termasuk lilin parafin — campuran molekul dengan antara 20 dan empat puluh atom karbon — dan berbagai polimer yang terdiri dari rantai ribuan atom, seperti polietilen.
Sifat kimia hidrokarbon yang paling menonjol adalah sifat mudah terbakarnya dan kemampuannya untuk membentuk polimer. Yang berupa gas atau cairan akan bereaksi dengan oksigen di udara, menghasilkan karbon dioksida (CO2) dan air, serta melepaskan energi dalam bentuk cahaya dan panas. Beberapa energi harus disuplai untuk memulai reaksi, tetapi begitu dimulai, energi tersebut dapat bertahan sendiri: senyawa ini akan terbakar, seperti yang diilustrasikan dengan menyalakan kompor gas dengan korek api atau percikan api. Bentuk padat juga akan terbakar, tetapi kurang mudah. Dalam beberapa kasus, tidak semua karbon akan membentuk CO2; jelaga dan asap dapat dihasilkan oleh beberapa jenis ketika mereka terbakar di udara, dan dalam pasokan oksigen yang tidak mencukupi, setiap hidrokarbon dapat menghasilkan gas beracun, tidak berbau, karbon monoksida (CO).
penggunaan
Sifat mudah terbakar dari hidrokarbon membuat mereka sangat berguna sebagai bahan bakar, dan mereka adalah sumber energi utama untuk peradaban saat ini. Di seluruh dunia, sebagian besar listrik dihasilkan oleh pembakaran senyawa ini, dan mereka digunakan untuk menggerakkan hampir semua mesin bergerak: mobil, truk, kereta api, pesawat, dan kapal. Mereka juga digunakan dalam pembuatan banyak bahan kimia dan bahan lainnya. Kebanyakan plastik, misalnya, adalah polimer hidrokarbon. Kegunaan lain termasuk pelarut, pelumas dan propelan untuk kaleng aerosol.
Masalah dengan Bahan Bakar Fosil
Hidrokarbon telah menjadi sumber bahan bakar yang sangat sukses selama dua ratus tahun terakhir atau lebih, tetapi ada panggilan yang meningkat untuk mengurangi penggunaannya. Pembakaran mereka menghasilkan asap dan jelaga, menyebabkan masalah polusi yang serius di beberapa daerah. Ini juga menghasilkan sejumlah besar CO2. Ada kesepakatan luas di antara para ilmuwan bahwa peningkatan kadar gas ini di atmosfer membantu menjebak panas, meningkatkan suhu global, dan mengubah iklim bumi.
Selain itu, bahan bakar fosil tidak akan bertahan selamanya. Pembakaran bahan bakar pada tingkat saat ini, minyak bisa habis dalam waktu kurang dari satu abad dan batu bara dalam beberapa abad. Semua ini telah menyebabkan seruan untuk mengembangkan sumber energi terbarukan seperti tenaga surya dan angin, dan pembangunan lebih banyak pembangkit listrik tenaga nuklir, yang menghasilkan nol emisi CO2. Pada tahun 2007, Hadiah Nobel Perdamaian dianugerahkan kepada mantan Wakil Presiden AS Al Gore dan Panel Antarpemerintah untuk Perubahan Iklim PBB atas kerja mereka dalam mengkonfirmasi dan menyebarkan pesan bahwa pembakaran hidrokarbon sebagian besar bertanggung jawab atas pemanasan global.