Hidrokarbon
Hidrokarbon: ikatan & posisi atom karbon (primer-sekunder-tersier-kuartener), tata nama IUPAC alkana/alkena/alkuna & aromatik, sifat fisik & reaksi (substitusi-adisi-eliminasi-bakar), isomer, minyak bumi.
Tujuan Pembelajaran (7)
- KIM-F.PI3Memahami karakteristik senyawa hidrokarbon, serta merancang solusi terkait masalah sumber energi tidak terbarukan.
- KIM-F.PI3.1Menetapkan jenis ikatan serta posisi atom karbon (primer, sekunder, tersier, kuartener) pada senyawa karbon.
- KIM-F.PI3.2Menetapkan tata nama IUPAC senyawa alkana, alkena, alkuna, sekaligus mengenal hidrokarbon aromatik.
- KIM-F.PI3.3Memprediksi sifat fisik serta reaksi hidrokarbon (substitusi, adisi, eliminasi, pembakaran).
- KIM-F.PI3.4Memetakan isomer pada hidrokarbon (rantai, posisi, geometri).
- KIM-F.PI3.5Merancang sekaligus mengkaji percobaan pembakaran hidrokarbon, menuliskan persamaan reaksinya, lalu menyimpulkan.
- KIM-F.PI3.6Mengkaji komposisi minyak bumi sebagai sumber energi tak-terbarukan beserta dampak pembakarannya, sekaligus merancang solusi alternatifnya.
Simulasi
Hidrokarbon
Rakit sendiri kerangka karbonnya dengan menekan bulatan C untuk menambah atom dan menekan garis ikatan untuk mengubahnya menjadi rangkap dua atau rangkap tiga. Setiap perubahan langsung dianalisis: rantai utama terpanjang dicari, penomorannya dipilih menurut aturan keutamaan IUPAC, cabangnya dikelompokkan lalu diurutkan menurut abjad, dan namanya tersusun seketika. Panel analisis menampilkan rumus molekul, jumlah atom C dan H, golongan alkana alkena atau alkuna, letak ikatan rangkap, panjang rantai utama, serta jumlah cabang. Valensi karbon dijaga tetap empat, sehingga penambahan yang mustahil ditolak beserta alasannya. Dilengkapi tabel deret homolog sepuluh alkana pertama berikut titik didih sesungguhnya dan grafiknya, catatan jumlah isomer tiap rumus, serta latihan menamai delapan senyawa dengan pilihan pengecoh yang sengaja menguji penomoran rantai.
Isomer
Rumus molekul yang sama dapat menjadi beberapa zat yang berbeda, dan simulasi ini memperlihatkannya dari dua sisi. Galerinya menyusun lima rumus berdampingan: C₄H₁₀ dengan dua isomer rangka, C₅H₁₂ dengan tiga, C₆H₁₄ dengan lima, C₄H₈ yang memperlihatkan isomer posisi sekaligus geometri cis dan trans, serta C₂H₆O yang membandingkan etanol dengan dimetil eter. Tiap kartu menampilkan struktur rangka berikut titik didih sesungguhnya, sehingga terlihat bahwa makin bercabang suatu molekul, makin rendah titik didihnya, dan bahwa perbedaan gugus fungsi dapat menggeser titik didih lebih dari seratus derajat. Bagian tantangannya meminta pengguna merakit sendiri seluruh isomer suatu rumus. Kerangka yang sama dikenali meskipun dirakit dengan urutan berbeda, sehingga memutar atau membalik struktur tidak dihitung sebagai temuan baru.
Minyak Bumi
Menara distilasi bertingkat yang bekerja seperti di kilang sungguhan. Minyak mentah dipanaskan di tungku lalu uapnya naik melewati menara yang bagian bawahnya panas dan bagian atasnya dingin. Tiap uap berhenti pada ketinggian tempat suhunya tepat sama dengan titik didih fraksinya, lalu mengembun dan keluar lewat pipa samping, sehingga urutan keenam fraksi terbentuk sendiri dari bawah ke atas: residu, solar, kerosin, nafta, bensin, lalu gas. Menekan kotak nama fraksi menampilkan rentang jumlah atom karbon, rentang titik didih, dan kegunaannya. Batang hasil menghitung tetes yang tertampung tiap fraksi, dan perbandingannya berangsur memperlihatkan kenyataan yang menjadi masalah industri: residu paling banyak meskipun paling sedikit dicari, sedangkan bensin yang paling dibutuhkan hanya sekitar seperlima. Ketimpangan itu dijawab pada bagian perengkahan, tempat satu rantai dua belas karbon dipecah menjadi bensin dan alkena, dilengkapi tabel angka oktan dari n-heptana sampai isooktana.