LKPD Kimia Kelas 11: Menjelaskan Hubungan Struktur Rantai Karbon dengan Sifat Fisik Titik Didih Hidrokarbon

INFORMASI UMUM

TUJUAN PEMBELAJARAN

1. Menjelaskan senyawa karbon hidrokarbon berdasarkan sifat fisik dan hubungan strukturnya

PETUNJUK UMUM

• Bacalah instruksi pada setiap kegiatan dengan cermat dan diskusikan bersama rekan kelompok.
• Gunakan data struktur dan data titik didih yang disajikan untuk menemukan pola keteraturan sifat fisik hidrokarbon.
• Tuliskan penjelasan ilmiah secara ringkas, jelas, dan berbasis konsep gaya antarmolekul pada ruang yang disediakan.

KEGIATAN

Kegiatan 1: Investigasi Pengaruh Panjang Rantai Karbon terhadap Titik Didih Alkana Rantai Lurus

Estimasi: 25 menit

Alat & Bahan:

• Tabel periodik unsur / data Mr alkana
• Alat tulis

Petunjuk Pengerjaan:

1. Cermati tabel data nama senyawa, rumus struktur, rumus molekul, massa molekul relatif (Mr), dan titik didih senyawa alkana rantai lurus.
2. Diskusikan pola perubahan titik didih seiring bertambahnya jumlah atom karbon dan Mr senyawa.
3. Jawab pertanyaan penyelidikan untuk menjelaskan hubungan antara panjang rantai karbon dengan titik didih.

Pertanyaan:

1. Berdasarkan data: Propana (CH3-CH2-CH3, Mr=44, Titik Didih=-42°C), Butana (CH3-CH2-CH2-CH3, Mr=58, Titik Didih=-0,5°C), Pentana (CH3-(CH2)3-CH3, Mr=72, Titik Didih=36°C), dan Heksana (CH3-(CH2)4-CH3, Mr=86, Titik Didih=69°C), jelaskan kecenderungan nilai titik didih seiring bertambahnya panjang rantai karbon!

2. Jelaskan wujud zat propana, butana, dan pentana pada suhu ruang (25°C) berdasarkan data titik didihnya masing-masing!

Tabel perbandingan data disediakan di lembar kerja. Murid menuliskan uraian penjelasan ilmiah pada kotak teks 4-5 baris untuk pertanyaan 1, serta melengkapi isian wujud zat dan alasannya pada baris terstruktur untuk pertanyaan 2.

Kegiatan 2: Analisis Hubungan Percabangan Rantai Karbon Isomer terhadap Luas Permukaan dan Titik Didih

Estimasi: 35 menit

Alat & Bahan:

• Model visual/gambar 2D struktur isomer C5H12
• Alat tulis

Petunjuk Pengerjaan:

1. Amati data tiga isomer rantai C5H12 berikut: n-pentana (CH3-CH2-CH2-CH2-CH3, Titik Didih = 36°C), 2-metilbutana (CH3-CH(CH3)-CH2-CH3, Titik Didih = 28°C), dan 2,2-dimetilpropana (C(CH3)4, Titik Didih = 9,5°C).
2. Analisis hubungan antara keberadaan cabang pada struktur hidrokarbon dengan besarnya titik didih pada isomer yang memiliki rumus molekul sama.
3. Jawab pertanyaan analisis pada tempat yang tersedia.

Pertanyaan:

1. Ketiga senyawa memiliki rumus molekul sama (C5H12) dan Mr sama (72 g/mol), namun titik didihnya berbeda nyata. Jelaskan mengapa n-pentana memiliki titik didih paling tinggi dibandingkan kedua isomernya!

2. Jelaskan bagaimana pengaruh penambahan jumlah cabang rantai karbon terhadap bentuk geometri molekul dan titik didih senyawa isomer hidrokarbon!

Disediakan gambar representasi bentuk ruang molekul n-pentana, 2-metilbutana, dan 2,2-dimetilpropana serta ruang jawaban berupa kotak uraian analisis terstruktur masing-masing 5 baris.

Kegiatan 3: Aplikasi Penjelasan Perilaku Titik Didih Fraksi Minyak Bumi dan Refleksi Penutup

Estimasi: 30 menit

Alat & Bahan:

• Teks pengantar singkat fraksi hidrokarbon
• Alat tulis

Petunjuk Pengerjaan:

1. Baca ringkasan konteks fraksi hidrokarbon minyak bumi: Tabung LPG berisi propana dan butana, sedangkan bensin utamanya mengandung isomer oktana (C8H18).
2. Terapkan pemahaman struktur dan titik didih untuk menjelaskan fenomena perbedaan wujud kedua bahan bakar tersebut.
3. Kerjakan bagian diskusi aplikasi secara mandiri/berpasangan, lalu selesaikan butir refleksi penutup.

Pertanyaan:

1. Jelaskan mengapa bahan bakar LPG (campuran propana C3H8 dan butana C4H10) berwujud gas pada tekanan ruang, sedangkan bensin (yang didominasi hidrokarbon rantai C7-C8) berwujud cair pada tekanan dan suhu yang sama!

Lembar diskusi berupa kolom argumentasi ilmiah 6 baris serta lembar isian refleksi berstruktur.

REFLEKSI

1. Konsep hubungan struktur rantai karbon dengan titik didih mana yang paling mudah dan paling menantang untuk dipahami hari ini?

2. Bagaimana caramu menjelaskan kepada orang lain alasan bensin tidak langsung menguap seluruhnya menjadi gas pada suhu kamar seperti halnya gas elpiji?