Hidrokarbon adalah senyawa organik yang hanya tersusun dari dua unsur: Karbon ($\text{C}$) dan Hidrogen ($\text{H}$). Mereka diklasifikasikan berdasarkan jenis ikatan antara atom karbon.

---

2.1 Klasifikasi Utama Hidrokarbon

Hidrokarbon dibagi menjadi dua kategori besar berdasarkan struktur rantainya:

A. Hidrokarbon Alifatik (Rantai Terbuka)

Senyawa yang atom karbonnya tersusun dalam rantai lurus, bercabang, atau cincin yang tidak memiliki sistem resonansi benzena.

B. Hidrokarbon Aromatik

Senyawa siklik yang memiliki cincin benzena atau cincin lain dengan ikatan rangkap terkonjugasi penuh, memberikan stabilitas yang sangat tinggi (dibahas pada bagian 2.4).

---

2.2 Hidrokarbon Alifatik Jenuh: Alkana (Parafin)

Alkana adalah hidrokarbon yang hanya memiliki ikatan tunggal ($\text{C}-\text{C}$) di antara atom karbonnya. Karena tidak ada ikatan rangkap, alkana disebut hidrokarbon jenuh (ter-saturasi), artinya semua valensi karbon telah terisi penuh oleh ikatan tunggal.

A. Rumus Umum

Rumus molekul umum untuk alkana rantai lurus (asiklik) adalah:

$$\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$$

di mana $n$ adalah jumlah atom karbon.

B. Struktur dan Hibridisasi

• Setiap atom karbon pada alkana berhibridisasi $sp^3$.
• Geometri di sekitar setiap atom $\text{C}$ adalah tetrahedral dengan sudut ikatan mendekati $109.5^\circ$.
• Semua ikatan $\text{C}-\text{C}$ dan $\text{C}-\text{H}$ adalah ikatan sigma ($\sigma$), yang memungkinkan rotasi bebas di sekitar ikatan tunggal tersebut.

C. Deret Homolog

Alkana membentuk deret homolog, yaitu sekelompok senyawa yang memiliki rumus umum dan sifat kimia yang mirip, dengan setiap anggota berbeda dari anggota berikutnya hanya dengan satu unit gugus metilen ($\text{-CH}_2\text{-}$).

n	Nama (Akhiran -ana)	Rumus Molekul	Rumus Struktur Ringkas
1	Metana	$\text{CH}_4$	$\text{CH}_4$
2	Etana	$\text{C}_2\text{H}_6$	$\text{CH}_3\text{CH}_3$
3	Propana	$\text{C}_3\text{H}_8$	$\text{CH}_3\text{CH}_2\text{CH}_3$
4	Butana	$\text{C}_4\text{H}_{10}$	$\text{CH}_3(\text{CH}_2)_2\text{CH}_3$
5	Pentana	$\text{C}_5\text{H}_{12}$	$\text{CH}_3(\text{CH}_2)_3\text{CH}_3$

D. Tata Nama IUPAC Alkana

1. Temukan Rantai Utama: Rantai karbon lurus terpanjang.
2. Penamaan Rantai Utama: Gunakan nama alkana yang sesuai dengan jumlah $\text{C}$ (metana, etana, propana, dsb.).
3. Penamaan Cabang (Alkil): Cabang diberi nama sesuai jumlah $\text{C}$ tetapi dengan akhiran -il (metil, etil, propil).
4. Penomoran Rantai: Nomor rantai utama dari ujung yang memberikan nomor terkecil pada cabang pertama. Jika ada beberapa cabang, beri nomor yang menghasilkan urutan angka terkecil secara keseluruhan.
5. Penyusunan Nama: Tulis nama berdasarkan urutan abjad cabang, diikuti oleh nama rantai utama. Gunakan awalan di-, tri-, tetra- jika ada cabang yang sama lebih dari satu.

E. Sikloalkana (Alkana Siklik)

Alkana yang atom karbonnya membentuk cincin.

• Rumus Umum: $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ (Memiliki 2 $\text{H}$ lebih sedikit dari alkana asiklik karena adanya pembentukan cincin).
• Contoh: Siklopropana, Siklobutana, Siklopentana, Sikloheksana.
• Konformasi: Karena bentuk cincin, rotasi $\text{C}-\text{C}$ terbatas, menyebabkan molekul memiliki bentuk 3D spesifik (misalnya, konformasi kursi dan perahu pada sikloheksana) untuk meminimalkan tegangan cincin.

---

2.3 Hidrokarbon Alifatik Tak Jenuh: Alkena dan Alkuna

Hidrokarbon tak jenuh memiliki setidaknya satu ikatan rangkap dua ($\text{C}=\text{C}$) atau ikatan rangkap tiga ($\text{C}\equiv\text{C}$).

A. Alkena (Olefin)

1. Ikatan: Memiliki setidaknya satu ikatan rangkap dua ($\text{C}=\text{C}$).
2. Rumus Umum: $\text{C}_n\text{H}_{2n}$ (untuk mono-alkena asiklik).
3. Hibridisasi: Atom $\text{C}$ pada ikatan rangkap berhibridisasi $sp^2$.
   • Ikatan rangkap terdiri dari satu ikatan $\sigma$ dan satu ikatan $\pi$ (Pi).
   • Ikatan $\pi$ mencegah rotasi bebas, yang menyebabkan isomerisme geometri (cis-trans).
4. Tata Nama: Akhiran -ena. Penomoran dimulai dari ujung yang memberikan nomor terkecil pada ikatan rangkap.
5. Isomerisme Geometri (cis-trans / E-Z):
   • $\text{cis}$ (atau Z): Gugus substituen sejenis berada pada sisi yang sama dari bidang ikatan rangkap.
   • $\text{trans}$ (atau E): Gugus substituen sejenis berada pada sisi yang berlawanan dari bidang ikatan rangkap.

B. Alkuna (Asetilena)

1. Ikatan: Memiliki setidaknya satu ikatan rangkap tiga ($\text{C}\equiv\text{C}$).
2. Rumus Umum: $\text{C}_n\text{H}_{2n-2}$ (untuk mono-alkuna asiklik).
3. Hibridisasi: Atom $\text{C}$ pada ikatan rangkap tiga berhibridisasi $sp$.
   • Ikatan rangkap tiga terdiri dari satu ikatan $\sigma$ dan dua ikatan $\pi$.
   • Geometri di sekitar ikatan rangkap tiga adalah linear ($180^\circ$).
4. Tata Nama: Akhiran -una. Penomoran dimulai dari ujung yang memberikan nomor terkecil pada ikatan rangkap tiga.
5. Keasaman: Alkuna terminal ($\text{R}-\text{C}\equiv\text{C}-\text{H}$) memiliki $\text{H}$ yang relatif lebih asam dibandingkan alkana/alkena karena hibridisasi $\text{C}_{sp}$.

---

2.4 Hidrokarbon Aromatik (Arena)

Hidrokarbon aromatik adalah kelas yang sangat penting, ditandai dengan sifat khusus yang disebut aromatisisitas.

A. Benzena ($\text{C}_6\text{H}_6$)

Benzena adalah senyawa aromatik paling sederhana dan merupakan prototipe.

• Struktur: Berbentuk cincin heksagonal dengan ikatan karbon-karbon yang panjangnya identik (antara ikatan tunggal dan rangkap).
• Hibridisasi: Setiap $\text{C}$ berhibridisasi $sp^2$ dan memiliki geometri trigonal planar.
• Aromatisisitas: Stabilitas luar biasa yang tidak dimiliki oleh sikloalkena biasa (seperti sikloheksadiena) karena adanya delokalisasi elektron $\pi$ yang sempurna di seluruh cincin. Elektron $\pi$ ini membentuk “awan” elektron di atas dan di bawah bidang cincin.
• Aturan Hückel: Suatu molekul harus memenuhi kriteria berikut agar aromatik:
  1. Harus siklik.
  2. Harus planar (datar).
  3. Harus memiliki elektron $\pi$ terkonjugasi penuh di seluruh cincin.
  4. Jumlah elektron $\pi$ harus memenuhi rumus $(4n+2)$, di mana $n=0, 1, 2, 3, \ldots$ (untuk Benzena, $n=1$, jadi $4(1)+2 = 6$ elektron $\pi$).

B. Reaktivitas

• Alkana: Relatif inert (kurang reaktif), hanya bereaksi dengan substitusi radikal bebas (misalnya halogenasi) dan pembakaran.
• Alkena & Alkuna: Sangat reaktif terhadap reaksi adisi (penambahan) pada ikatan rangkap dua/tiga. Ikatan $\pi$ mudah putus.
• Aromatik: Meskipun tak jenuh, ia tidak mudah mengalami reaksi adisi seperti alkena. Ia lebih suka mengalami reaksi substitusi elektrofilik aromatik (gugus $\text{H}$ diganti oleh gugus lain), karena reaksi adisi akan menghancurkan stabilitas cincin aromatiknya.

---

2.5 Sifat Fisik Dasar Hidrokarbon

Sifat fisik hidrokarbon ditentukan oleh ikatan antar molekulnya. Karena hanya terdiri dari $\text{C}$ dan $\text{H}$ dengan perbedaan elektronegativitas yang sangat kecil, hidrokarbon adalah molekul non-polar.

1. Gaya Antar Molekul: Gaya tarik utama adalah Gaya Dispersi London (gaya van der Waals), yang lemah dan meningkat seiring dengan peningkatan massa molekul (jumlah $\text{C}$).
2. Titik Didih (TD) dan Titik Leleh (TL):
   • TD dan TL meningkat seiring bertambahnya panjang rantai karbon (massa molekul), karena gaya London yang lebih kuat.
   • Isomer Rantai Bercabang memiliki TD lebih rendah daripada isomer rantai lurus, karena bentuknya yang lebih kompak mengurangi luas permukaan kontak, melemahkan gaya London.
3. Kelarutan: Hidrokarbon bersifat hidrofobik (tidak suka air) dan non-polar. Oleh karena itu, mereka:
   • Tidak larut (atau sangat sedikit larut) dalam air (pelarut polar).
   • Larut baik dalam pelarut non-polar (misalnya, heksana, kloroform).
   • Prinsip: “Like dissolves like” (Pelarut sejenis melarutkan zat terlarut sejenis).