Alkana merupakan salah satu golongan hidrokarbon alifatik yang paling mendasar. Karakteristik utama alkana adalah sifatnya yang jenuh, yang berarti semua ikatan antar atom karbonnya adalah ikatan tunggal ($\text{C}-\text{C}$). Rumus umum untuk alkana adalah $\text{C}_n\text{H}_{2n+2}$, di mana $n$ adalah jumlah atom karbon. Memahami urutan alkana adalah langkah krusial dalam kimia organik, karena urutan ini menentukan tata nama (nomenklatur) dan sifat fisika-kimia senyawa tersebut.
Gambar: Representasi visual rantai karbon lurus pada alkana.
Penamaan alkana sangat sistematis. Nama senyawa bergantung pada jumlah atom karbon ($n$) dalam rantai utamanya. Nama ini dibentuk dari awalan yang menunjukkan jumlah karbon diikuti akhiran "-ana".
Berikut adalah urutan alkana yang paling umum dari satu hingga sepuluh atom karbon:
| Jumlah Karbon ($n$) | Awalan | Nama Alkana | Rumus Molekul |
|---|---|---|---|
| 1 | Met- | Metana | $\text{CH}_4$ |
| 2 | Et- | Etana | $\text{C}_2\text{H}_6$ |
| 3 | Prop- | Propana | $\text{C}_3\text{H}_8$ |
| 4 | But- | Butana | $\text{C}_4\text{H}_{10}$ |
| 5 | Pent- | Pentana | $\text{C}_5\text{H}_{12}$ |
| 6 | Heks- | Heksana | $\text{C}_6\text{H}_{14}$ |
| 7 | Hept- | Heptana | $\text{C}_7\text{H}_{16}$ |
| 8 | Okt- | Oktana | $\text{C}_8\text{H}_{18}$ |
| 9 | Non- | Nonana | $\text{C}_9\text{H}_{20}$ |
| 10 | Dek- | Dekana | $\text{C}_{10}\text{H}_{22}$ |
Seiring bertambahnya urutan alkana (yaitu, bertambahnya jumlah atom karbon $n$), terdapat tren yang jelas pada sifat fisik senyawa tersebut. Ini disebabkan oleh peningkatan massa molekul relatif dan luas permukaan molekul, yang memperkuat gaya dispersi London (gaya antarmolekul lemah).
Secara umum, titik didih dan titik leleh alkana meningkat seiring dengan bertambahnya panjang rantai karbon. Metana, etana, propana, dan butana (hingga $n=4$) berada dalam fase gas pada suhu kamar. Senyawa dengan 5 hingga sekitar 17 atom karbon (seperti pentana hingga heptadekana) cenderung berupa cairan. Sementara itu, alkana yang lebih panjang ($n \ge 18$) umumnya berbentuk padatan pada suhu kamar.
Peningkatan ini terjadi karena molekul yang lebih besar memiliki lebih banyak elektron, menghasilkan gaya London yang lebih kuat. Energi yang lebih besar dibutuhkan untuk memutus interaksi antarmolekul ini, sehingga meningkatkan titik didihnya.
Alkana dikenal sebagai senyawa nonpolar. Prinsip "like dissolves like" (serupa melarutkan serupa) berlaku di sini. Alkana sangat sedikit larut dalam pelarut polar seperti air ($\text{H}_2\text{O}$) karena air membentuk ikatan hidrogen yang kuat yang tidak dapat diatasi oleh gaya London lemah yang dimiliki alkana. Namun, alkana larut dengan baik dalam pelarut nonpolar lainnya, seperti benzena, karbon tetraklorida, atau alkana lainnya.
Meskipun urutan penamaan didasarkan pada jumlah karbon, penting untuk diingat bahwa alkana juga diklasifikasikan berdasarkan strukturnya:
Ini adalah alkana yang atom-atom karbonnya tersusun dalam satu rantai tanpa cabang, seperti yang dicantumkan dalam tabel di atas (ditandai dengan awalan 'n-' jika perlu, meskipun sering dihilangkan jika tidak ada isomer lain).
Ketika jumlah karbon bertambah, atom karbon dapat tersusun dalam berbagai konfigurasi yang berbeda, meskipun jumlah total atom C dan H-nya sama. Fenomena ini disebut isomerisme struktural. Sebagai contoh, butana ($\text{C}_4\text{H}_{10}$) memiliki isomer yaitu n-butana (rantai lurus) dan iso-butana (2-metilpropana, rantai bercabang).
Isomer bercabang cenderung memiliki titik didih yang sedikit lebih rendah dibandingkan dengan isomer rantai lurusnya. Hal ini karena rantai bercabang membuat molekul lebih "bulat" atau kompak, mengurangi luas permukaan kontak antarmolekul dan melemahkan gaya London.
Urutan alkana memiliki relevansi industri yang sangat besar. Fraksi minyak bumi dipisahkan berdasarkan titik didihnya, yang secara langsung berkaitan dengan urutan alkana di dalamnya:
Dengan demikian, menguasai urutan alkana—dari metana ke dekana dan seterusnya—adalah fondasi penting untuk memahami lebih jauh tentang kimia organik, reaksi, dan aplikasi praktis dari senyawa hidrokarbon.