Kegunaan Alkana dan Sikloalkana

APLIKASI ALKANA DAN SIKLOALKANA

1.      Bahan Bakar 

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

a)      Metana; berguna sebagai bahan bakar untuk memasak, dan bahan baku pembuatan zat kimia seperti H2 dan NH3.

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

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

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

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

Alkana dari pentana (C₅H₁₂) sampai oktana (C₈H₁₈) akan disuling menjadi bensin, sedangkan alkana jenis nonana (C₉H₂₀) sampai heksadekana (C₁₆H₃₄) akan disuling menjadi diesel, kerosene dan bahan bakar jet. Alkana dengan jumlah atom karbon 1 sampai 4 akan berbentuk gas dalam suhu ruangan, dan dijual sebagai elpiji (LPG). Di musim dingin, butana (C₄H₁₀), digunakan sebagai bahan campuran pada bensin, karena tekanan uap butana yang tinggi akan membantu mesin menyala pada musim dingin.

Bensin merupakan salah satu fraksi minyak bumi yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, terutama digunakan sebagai bahan bakar pada mesin pembakaran dalam, misalnya pada mobil dan sepeda motor. Penggunaan bensin sebagai bahan bakar tidak terlepas dari besarnya energi yang dihasilkan dari pembakaran bensin tersebut. Pada dasarnya, bensin merupakan campuran senyawa- senyawa hidrokarbon yang terdiri dari isomer- isomer heptana dan oktana. Jika bensin yang digunakan sebagai bahan bakar mesin tersebut terdiri dari heptana dan oktana rantai lurus, maka di dalam mesin, bensin tersebut tidak terbakar dengan sempurna, sehingga menimbulkan bunyi ketukan (knocking) yang mengganggu gerakan piston dalam mesin. Hal ini menyebabkan mesin tidak berfungsi dengan baik (kehilangan sejumlah energi), dan pada tahap selanjutnya dapat merusak mesin.

Sementara itu, bila bensin yang digunakan sebagai bahan bakar mesin terdiri dari heptana dan oktana yang bercabang, maka pembakaran yang terjadi di dalam mesin sangat efektif (menghasilkan energi yang besar) sehingga jumlah ketukan mesin dapat dikurangi. Kualitas bensin dapat ditentukan berdasarkan jumlah ketukan yang ditimbulkannya, dan dinyatakan dengan bilangan oktan. Jika bensin mempunyai bilangan oktan tinggi, maka bensin tersebut berkualitas baik dan sebaliknya, bensin yang mempunyai bilangan oktan rendah merupakan bensin yang tidak baik digunakan sebagai bahan bakar. Bilangan oktan pada bensin dinyatakan dengan angka 0 sampai 100. Untuk menentukan bilangan oktan, digunakan dua jenis senyawa sebagai pembanding yaitu, n-heptana (alkana rantai lurus, bilangan oktan=0) dan isooktana (alkana rantai bercabang, bilangan oktan= 100) yang keduanya merupakan senyawa yang terdapat pada bensin.

Pembakaran bahan bakar dalam mesin kendaraan atau dalam industri tidak terbakar sempurna. Pembakaran sempurna senyawa hidrokarbon (bahan bakar fosil) membentuk karbon dioksida dan uap air. Sedangkan pembakaran tak sempurna membentuk karbon monoksida dan uap air. 

a. Pembakaran sempurna isooktana:

C₈H₁₈ (l) +12 ½ O₂ (g) –> 8 CO₂ (g) + 9 H₂O (g) ΔH = -5460 kJ

b. Pembakaran tak sempurna isooktana:

C₈H₁₈ (l) + 8 ½ O₂ (g) -> 8 CO (g) + 9 H₂O (g) ΔH  = -2924,4 kJ

Sebagaimana terlihat pada contoh di atas, pembakaran tak sempurna menghasilkan lebih sedikit kalor. Jadi, pembakaran tak sempurna mengurangi efisiensi bahan bakar. kerugian lain dari pembakaran tak sempurna adalah dihasilkannya gas karbon monoksida (CO), yang bersifat racun. Oleh karena itu, pembakaran tak sempurna akan mencemari udara.

2.      Pelarut 

Rantai karbon dengan C_5-7 semuanya ringan, dan mudah menguap, nafta jernih. Senyawaan tersebut digunakan sebagai pelarut, cairan pencuci kering (dry clean), dan produk cepat-kering lainnya. Semua alkana merupakan senyawa polar sehingga sukar larut dalam air. Pelarut yang baik untuk alkana adalah pelarut non polar, misalnya eter. Jika alkana bercampur dengan air, lapisan alkana berada di atas, sebab massa jenisnya lebih kecil daripada 1. Petroleum ether atau heksan adalah bahan pelarut lemak nonpolar yang paling banyak digunakan karena harganya relatif murah, kurang berbahaya terhadap risiko kebakaran dan ledakan, serta lebih selektif untuk lemak nonpolar.

3. Sumber Hidrogen dan Bahan Mentah Industri

Gas alam dan gas petroleum merupakan sumber hidrogen dalam industri, misalnya industri amonia dan pupuk. Ketika alkana dipanaskan sampai temperatur tinggi dalam udara vakum, alkana akan pecah atau terpecah menjadi molekul yang lebih kecil. Perengkahan metana (CH₄) menghasilkan serbuk karbon murni, seperti yang digunakan pada ban mobil; pembentukan pelapis intan buatan; dan menghasilkan hidrogen, sebagai bahan mentah untuk industri kimia.

CH₄(g) → C(s) + 2H₂₍g)

Perengkahan etana menghasilkan etena, salah satu bahan mentah yang penting dalam industri kimia (terutama dalam pembuatan plastik) sama halnya seperti hidrogen.

C₂H₆(g) → CH₂=CH₂(g) + H₂(g)

4. Pelumas 

Alkana dengan atom karbon 16 atau lebih akan disuling menjadi oli/pelumas. Pelumas adalah alkana suhu tinggi (jumlah atom karbon tiap molekulnya cukup besar, misalnya C₁₈H₃₈. Proses cracking atau alkilasi penting untuk minyak bumi dalam mencari senyawa yang lebih dibutuhkan oleh konsumen, yaitu untuk mendapatkan bensin lebih banyak dari minyak pelumas.   Contoh cracking adalah minyak diesel (C₁₆-C₂₄) dan minyak pelumas (C₂₀-C₃₀) yang dipecah menjadi bensin (C₄-C₁₀) dan senyawa lain yang lebih banyak digunakan.

5.      Bahan baku untuk senyawa organik lain

Minyak bumi dan gas alam merupakan bahan baku utama untuk sintesis berbagai senyawa organik seperti alkohol, asam cuka dan lain-lain.

6.      Pendingin Kulkas

Seiring dengan kesadaran banyak pihak tentang penggunaan gas freon yang sudah tidak ramah lingkungan lagi, muncul yang namanya Metil Klorida atau Monoklor metana. Senyawa yang dihasilkan dari reaksi subtitusi alkana dengan gas klor ini banyak digunakan sebagai pada pendingan kulkas. Zat ini lebih ramah lingkungan karena tidak merusak ozon.

CH₄ + Cl₂  ⎯→ CH₃Cl  +  HCl

7.      Obat Bius

Kegunaan senyawa alkana berikutnya adalah kloroform. Kloroform merupakan hasil reaksi subtitusi metana dengan gas klor berlebih. Zat ini berupa cairan yang dahulu digunakan sebagai bahan anestesi, pemati rasa atau lebih dikenal dengan nama obat bius. Dalam dunia medis zat ini sangat penting guna membantu mengurangi rasa sakit saat operasi tetapi karena sifatnya yang toksik terhadap hati, maka senyawa ini tidak lagi digunakan sebagai bahan anestesi. International Agency for Research on Cancer (IARC) menggolongkan kloroform ke dalam Grup 2B, kemungkinan karsinogenik terhadap manusia. Selain itu, kloroform pada suhu kamar punya wujud cair sering digunakan sebagai bahan pelarut organik.

8.      Memadamkan Api

Alkana terhalogenasi sempurna, seperti karbon tetraklorida (CCl4), dani.bromoklorodifluorometana (BCF) dapat memadamkan api.  Zat-zat tersebut mempunyai massa jenis yang cukup besar sehingga dapat mengusir udara dan memadamkan api, dimana cairan menguap dan memadamkan api dengan cara menghambat reaksi berantai kimia dari proses pembakaran. Tetapi pada suhu tinggi CCl₄ dapat bereaksi dengan air membentuk fosgen (COCl2), suatu gas yang sangat beracun sehingga ditarik dan dilarang. BCF juga dapat merusak ozon dilapisi statosfir sehingga penggunakan bahan tersebut dilarang.

DAFTAR PUSTAKA

Heinemann Advanced Science: Chemistry, 2000

Permana, I. 2009. Memahami Kimia 1 : SMA/MA untuk Kelas Semester 1 dan 2. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 175

Rahayu, Yeti. “Minyak Bumi”. http://yettirahayu.blogspot.com/2012/10/minyak-bumi.html. (25 Feb. 2014)

Rumus Hitung. “Kegunaan Senyawa Alkana”. http://rumushitung.com/2014/01/24/kegunaan-senyawa-alkana/. (26 Feb. 2014)

Sugianto, Bambang. “Pembakaran Sempurna dan Tidak Sempurna”. http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_fisika1/termokimia/pembakaran-sempurna-dan-tidak-sempurna/. (25 Feb. 2014)

Sunardi. 2007. Kimia Bilingual. Bandung: CV. Ryama Widya

Selengkapnya...