Senyawa Haloalkana

Dec 11, 2011 ~ 2 Comments ~ Written by Budiyanto

Senyawa Haloalkana. Haloalkana adalah senyawa karbon yang mengandung halogen. Haloalkana memiliki rumus umum: C_nH_2n+1X

X adalah atom halogen (F, Cl, Br, I). Dengan kata lain, haloalkana adalah senyawa karbon turunan alkana yang atom H-nya diganti oleh atom halogen.

1. Tata Nama Haloalkana. Tatanama senyawa haloalkana diawali dengan kata fluoro, kloro, bromo, atau iodo dan diikuti nama alkana yang mengikatnya.
Contoh:
CH₃–CH₂–I Monoiodoetana
CH₃–CH₂–CH₂–CH₂Cl Monoklorobutana
CH₂Br–CH₂Br 1,2–dibromoetana
CHCl₃ Triklorometana (kloroform)
CCl₄ Tetraklorometana (karbon tetraklorida)

2. Isomer Haloalkana. Isomer adalah senyawa-senyawa yang memiliki rumus molekul sama, tetapi susunan atom-atomnya berbeda. Ada beberapa macam isomer, seperti isomer posisi, isomer struktur, isomer fungsional, dan isomer cistrans. Berdasarkan fakta, haloalkana memiliki isomer posisi dan isomer struktural. Perhatikan struktur haloalkana berikut.

struktur haloalkana

Kedua senyawa itu memiliki rumus molekul sama, yakni C₃H₇Cl, tetapi posisi atom klorin berbeda. Pada 1–kloropropana terikat pada atom karbon nomor 1, sedangkan pada 2–kloropropana terikat pada atom karbon nomor 2. Kedua senyawa ini dikatakan berisomer satu sama lain, yaitu isomer posisi. Isomer struktur menyatakan perbedaan struktur dari senyawa haloalkana yang memiliki rumus molekul sama. Perhatikan struktur molekul berikut dengan rumus molekul sama, yakni C₄H₉Cl.

Struktur halobutana

Ketiga senyawa itu tergolong halobutana, tetapi berbeda strukturnya. Oleh karena itu, ketiga senyawa tersebut berisomer struktur (senyawa dengan rumus molekul sama, tetapi berbeda struktur molekulnya). Disamping itu, 1–klorobutana dan 2–klorobutana berisomer posisi

3. Sifat Haloalkana. Senyawa klorometana dan kloroetana berwujud gas pada suhu kamar dan tekanan normal. Haloalkana yang lebih tinggi berupa cairan mudah menguap. Titik didih isomer haloalkana berubah sesuai urutan berikut: primer sekunder tersier, seperti ditunjukkan pada tabel berikut.
Tabel 6.2 Titik Didih Senyawa Haloalkana

Senyawa	Titik Didih (°C)
1–kloropropana	46
2–kloropropana	34,8
1–klorobutana	77
2–klorobutana	68
1–kloro–2–metil propana	69
2–kloro–2–metil propana	51

Energi ikatan rata-rata (dalam kJ mol^–1): C–F = 485; C–Cl = 339; C–Br = 284; C–I = 213. Hal ini menunjukkan bahwa senyawa iodoalkana paling reaktif untuk gugus alkil yang sama. Ikatan C–F adalah paling kuat sehingga senyawa fluoroalkana relatif stabil dan banyak digunakan sebagai gas propelan dalam bentuk aerosol. Haloalkana dapat dihidrolisis menjadi alkohol yang bersesuaian jika diolah dengan basa alkali berair. Persamaan reaksinya:

C₂H₅Br + NaOH(berair)⎯^Refluks→C₂H₅OH + NaBr

Etanol cair dapat digunakan sebagai pelarut untuk haloalkana. Atom halogen pada haloalkana dapat diganti oleh gugus siano (–CN) dengan cara pemanasan. Contohnya, bromopropana dicampurkan dengan kalium sianida dalam alkohol cair akan membentuk propanonitril dan kalium bromida. Persamaan reaksinya:

C₂H₅Br + KCN⎯^{Refluks alkohol}→C₂H₅CN + KBr

Jika haloalkana dipanaskan dalam larutan amonia beralkohol dalam wadah tertutup akan dihasilkan amina. Persamaan reaksinya:

C₂H₅Br + 2HN₃⎯^Δ⎯→C₂H₅NH₂ + HBr

4. Pembuatan dan Kegunaan Senyawa Haloalkana. Senyawa haloalkana tidak dapat dibuat langsung dari alkana melalui reaksi substitusi sebab hasilnya selalu campuran haloalkana, seperti ditunjukkan pada reaksi berikut.

4CH₄ + 5Cl₂→ CH₃Cl + CH₂Cl2 + CHCl₃ + CCl₄ + 5H₂

Untuk membuat haloalkana tunggal bergantung pada senyawa haloalkana yang akan diproduksi. Reaksinya tidak melalui reaksi substitusi, tetapi melalui beberapa tahap reaksi.
a. Pembuatan Haloform (CHX₃). Jika etanol direaksikan dengan X₂ (Cl₂ atau I₂) dalam suasana basa (NaOH), mula-mula etanol dioksidasi menjadi etanal (aldehid). Kemudian, bereaksi dengan X₂ membentuk trihaloetanal (CX₃–COH). Dalam suasana basa, trihaloetanal berubah menjadi haloform. Tahap-tahap reaksinya sebagai berikut.

Senyawa karbon yang dapat dibuat menjadi senyawa haloalkana adalah senyawa yang memiliki gugus metil terikat pada atom C yang berikatan dengan atom oksigen. Rumus umumnya:

Contohnya, etanol, etanal, aseton, dan senyawa yang sejenis. Jika alkana direaksikan dengan halogen pada suhu tinggi atau adanya cahaya ultraviolet, akan terbentuk campuran alkilhalida.

3CH₄ + 6Cl₂⎯^hν→CH₃Cl + CH₂Cl₂ + CHCl₃ + 6HCl
Reaksi antara CH₄ dan Cl₂ memiliki sifat-sifat khas sebagai berikut.
1) Reaksi tidak terjadi dalam keadaan gelap atau pada suhu rendah.
2) Reaksi terjadi jika ada cahaya ultraviolet atau pada suhu di atas 250°C.
3) Sekali reaksi dimulai, reaksi akan terus berlangsung hingga pereaksi habis atau cahaya ultraviolet dihilangkan. Hasil reaksi meliputi CH₂Cl₂ (diklorometana), CHCl₃ (kloroform), CCl₄(karbon tetraklorida), CH₃Cl (klorometana), dan C₂H₆. Fakta ini mengisyaratkan adanya mekanisme reaksi berantai yang melibatkan tiga proses, yaitu pemicu rantai, perambatan rantai, dan pengakhiran rantai.
1) Pemicu Rantai
Molekul Cl₂ dapat dipecah menjadi sepasang atom klor dengan menyerap energi dari cahaya ultraviolet atau kalor.
Cl₂ + energi → 2Cl• ΔH°= 243,4 kJ mol–1
Atom klor yang dihasilkan pada reaksi ini adalah radikal bebas sebab mengandung satu elektron tidak berpasangan.
2) Perambatan Rantai
Radikal bebas seperti atom Cl• sangat reaktif. Atom Cl• dapat mengeluarkan atom hidrogen dari CH₄ membentuk HCl dan radikal CH₃•. Radikal CH₃• selanjutnya mengeluarkan atom klor dari molekul Cl₂membentuk CH₃Cl dan radikal Cl• yang baru.
CH₄ + Cl• → CH₃• + HCl ΔH°= –16 kJ mol–1 CH4
CH₃• + Cl₂ → CH₃Cl + Cl• ΔH°= –87 kJ mol–1 CH3Cl
Oleh karena atom Cl• juga dibangkitkan pada tahap kedua maka setiap atom Cl• yang bereaksi pada tahap pertama reaksi akan berkesinambungan (berantai). Reaksi berantai ini terjadi sampai dengan radikal yang terlibat dalam tahap perambatan rantai dihancurkan.
3) Pengakhiran Rantai
Radikal yang mempertahankan reaksi terus berlangsung suatu ketika dapat bergabung antarsesamanya dalam tahap pengakhiran rantai. Pengakhiran rantai dapat terjadi dalam tahap berikut.
2Cl• → Cl₂ ΔH°= –243,4 kJ mol^–1 Cl₂
CH₃• + Cl• → CH₃Cl ΔH°= –330,0 kJ mol–1 CH₃Cl
2CH₃• → CH₃CH₃ ΔH°= –350,0 kJ mol–1 CH₃CH₃
Tahap akhir dapat terjadi dengan cara dinetralkan oleh dinding reaktor.

b. Kegunaan Kloroform (CHCl₃)
Kloroform merupakan senyawa karbon berwujud cair yang mudah menguap pada suhu kamar dan berbau khas. Kloroform tidak larut dalam air, tetapi larut dalam alkohol atau eter. Kloroform biasa digunakan untuk obat bius (anestetika) dan sebagai pelarut untuk lemak, lilin, dan minyak. Namun demikian, efek samping dari kloroform dapat merusak hati sehingga jarang dipakai sebagai obat bius, kecuali untuk penelitian di laboratorium. Haloalkana yang sering dipakai sebagai obat bius adalah 2–bromo–2–kloro–1,1,1–trifluoroetana.

c. Kegunaan Iodoform (CHI₃) dan Tetraklorokarbon (CCl₄)
Iodoform berwujud padat pada suhu kamar, berwarna kuning, dan mempunyai bau yang khas. Iodoform sering digunakan sebagai antiseptik. Karbon tetraklorida merupakan zat cair yang tidak berwarna dengan massa jenis lebih besar dari air. Uap CCl4 tidak terbakar sehingga sering digunakan sebagai pemadam kebakaran. Selain itu, juga digunakan sebagai pelarut untuk lemak dan minyak.

d. Kegunaan Kloroetana (C₂H₅Cl) dan Fluorokarbon (CF₂Cl₂)
Kloroetana banyak digunakan untuk pembuatan tetraetil timbal yang ditambahkan ke dalam bensin untuk memperbaiki bilangan oktan.

4CH₃CH₂Cl + 4Na + 4Pb → (CH₃CH₂)4Pb + 4NaCl + 3Pb

Fluorokarbon merupakan senyawa karbon yang mudah menguap, tidak beracun, tidak mudah terbakar, dan tidak berbau, terutama senyawa freon–12 (CF₂Cl₂). Freon–12 digunakan secara luas sebagai pendingin dan sebagai gas propelan dalam aerosol. Jenis fluorokarbon yang paling banyak dipakai adalah CCl₃F dan CF₂Cl₂.