Unsur Kimia : Karbon

Penemuan Karbon
Karbon sudah dikenal sejak jaman dahulu berupa jelaga, arang, grafit dan intan. Budaya kuno tentu saja tidak menyadari bahwa zat-zat ini memiliki bentuk yang berbeda dari unsur yang sama. Ilmuwan Prancis Antoine Lavoisier menyebut karbon dan dia melakukan berbagai percobaan untuk mengungkapkan sifatnya.

Pada 1772 ia mengumpulkan dana dengan ahli kimia lain untuk membeli berlian, yang mereka masukkan ke dalam toples kaca tertutup. Mereka memfokuskan sinar matahari pada berlian dengan kaca pembesar raksasa yang luar biasa dan melihat berlian itu terbakar dan menghilang.

Lavoisier menggunakan lensa raksasa dalam percobaan pembakaran

Lavoisier mencatat berat keseluruhan toples tidak berubah dan saat terbakar, berlian tersebut dikombinasikan dengan oksigen untuk membentuk karbon dioksida.  Ia menyimpulkan bahwa berlian dan arang terbuat dari unsur yang sama yaitu karbon.

Pada tahun 1779, ilmuwan Swedia Carl Scheele menunjukkan bahwa grafit terbakar membentuk karbon dioksida dan karenanya harus menjadi bentuk lain dari karbon.  Pada tahun 1796, ahli kimia Inggris Smithson Tennant menetapkan bahwa berlian itu murni karbon dan bukan senyawa karbon, karena terbakar hanya membentuk karbon dioksida.

Bentuk Karbon nanotube

Tennant juga membuktikan bahwa ketika bobot yang sama dari arang dan berlian dibakar, mereka menghasilkan jumlah karbon dioksida yang sama. Pada tahun 1855, ahli kimia Inggris Benjamin Brodie menghasilkan grafit murni dari karbon, yang membuktikan grafit adalah bentuk karbon. Meskipun sebelumnya telah dicoba tanpa keberhasilan, pada tahun 1955 ilmuwan Amerika Francis Bundy dan rekan sekerja di General Electric akhirnya menunjukkan bahwa grafit dapat diubah menjadi berlian pada suhu dan tekanan tinggi.

Pada tahun 1985, Robert Curl, Harry Kroto dan Richard Smalley menemukan fullerenes, bentuk baru karbon di mana atom disusun dalam bentuk bola sepak. Fullerene yang paling terkenal adalah buckminsterfullerene, yang juga dikenal sebagai C60, yang terdiri dari 60 atom karbon. Sebuah keluarga besar fullerenes ada, mulai dari C20 dan mencapai hingga C540.

Permukaan graphene berada pada nanopartikel oksida indium timah, yang membantu mengamankan dua nanopartikel platinum (biru) untuk katalisis yang lebih baik dalam bahan bakar.

Allotrope karbon yang paling baru ditemukan adalah graphene, yang terdiri dari satu lapisan atom karbon yang disusun dalam segi enam. Jika lapisan ini ditumpuk satu sama lain, grafit akan menjadi hasilnya. Graphene memiliki ketebalan hanya satu atom. Penemuan Graphene diumumkan pada tahun 2004 oleh Kostya Novoselov dan Andre Geim, yang menggunakan pita perekat untuk melepaskan satu lapisan atom dari grafit untuk menghasilkan alotrop baru.

Fakta Menarik tentang Karbon
1. Sekitar 20% berat organisme hidup adalah karbon.

DNA. Molekul heliks ganda yang terkenal dimungkinkan oleh kemampuan karbon untuk membentuk rantai molekul yang panjang.

2. Lebih banyak senyawa yang diketahui mengandung karbon daripada yang tidak.
3. Berlian adalah penggosok yang sangat baik karena merupakan bahan umum yang paling keras dan juga memiliki konduktivitas termal tertinggi. Ini bisa menggiling zat apapun, sementara panas yang dihasilkan oleh gesekan dilakukan dengan cepat.
4. Atom karbon di tubuh kita seluruhnya merupakan bagian dari fraksi karbon dioksida di atmosfer.
5. Graphene adalah material tertipis dan terkuat yang pernah dikenal.

Teleskop Antariksa Inframerah NASA Spitzer telah mengidentifikasi buckminsterfullerene (bulky balls) yang setara dengan massa sampai 15 bulan kita di galaksi kerdil kecil Magellanic Cloud.

6.Grafena terbuat dari kristal atom 2 dimensi, sebagaimana pertama kali struktur seperti itu pernah dilihat.
7. Grafit dengan pensil mekanik biasa memiliki diameter 0,7 mm. Ini sama dengan 2 juta lapisan graphene.
8. Ban mobil berwarna hitam karena sekitar 30% karbon hitam, yang ditambahkan karet untuk memperkuatnya. Karbon hitam juga membantu melindungi dari kerusakan UV pada ban.
9. Karbon dibuat di dalam bintang saat mereka membakar helium dalam reaksi fusi nuklir. Karbon adalah bagian dari ‘abu’ yang dibentuk oleh pembakaran helium.
10. Karbon mengalami reaksi fusi nuklir di bintang-bintang berat untuk membuat neon, magnesium dan oksigen.

Atom dari gas mulia extraterrestrial helium-3 dan argon-36 telah ditemukan terperangkap dalam bulkyballs di Bumi. Bulkyballs tiba di komet atau asteroid dan ditemukan di bebatuan yang terkait dengan kepunahan massal Permian-Triass 250 juta tahun yang lalu.

11. Karbon adalah unsur keempat yang paling melimpah di alam semesta.

Penampilan dan Karakteristik
Efek berbahaya:
Karbon murni memiliki toksisitas yang sangat rendah. Penghirupan debu debu hitam dalam jumlah besar (jelaga / debu batubara) dapat menyebabkan iritasi dan kerusakan paru-paru.

Karakteristik:
Karbon bisa ada dengan beberapa struktur 3 dimensi yang berbeda dimana atomnya diatur secara berbeda (allotrop). Tiga alotropat kristal yang umum adalah graphite, diamond, dan (biasanya) fullerenes. Grafena memiliki struktur kristal 2D. (Fullerenes kadang-kadang ada dalam bentuk amorf.)

Kiri: Pembakaran batubara (terutama karbon amorf) di udara. Kanan: Berlian (kristal karbon). berlian terbakar sekitar 800 C, sehingga sulit diambil gambarnya

Karbon juga bisa ada dalam keadaan amorf. Banyak alotrop yang biasa digambarkan sebagai amorf, bagaimanapun, seperti karbon kaca, jelaga, atau karbon hitam biasanya memiliki struktur yang cukup agar tidak benar-benar amorf. Meskipun tabung nano kristal telah diamati, umumnya amorf.  Struktur delapan alotrop ditampilkan di bagian bawah  ini.

Struktur delapan alotrop karbon: a) Diamond b) Grafit c) Lonsdaleite d) C60 (Buckminsterfullerene) e) C540 Fullerene f) C70 Fullerene g) Amorf karbon h ) Nanotube karbon berdinding tunggal

Menariknya, grafit adalah salah satu zat terlembut dan berlian yang terkeras, yang sampai saat ini, menjadi zat alami yang paling sulit terjadi.

Alotrop karbon yang sangat langka, lonsdaleite telah dihitung, dalam bentuk murninya menjadi 58% lebih kuat dari pada berlian. Lonsdaleite adalah jaringan karbon seperti berlian yang memiliki struktur heksagonal grafit. Hal itu dilakukan saat meteorit yang berisi grafit menabrak tubuh lain, seperti Bumi. Suhu dan tekanan yang tinggi dari dampak mengubah grafit menjadi lonsdaleite. Karbon memiliki titik leleh / sublimasi tertinggi dari semua elemen dan, dalam bentuk berlian, memiliki konduktivitas termal tertinggi dari unsur apapun.

Karbon nanotube memiliki kekuatan tarik yang luar biasa – dua lipat lebih tinggi dari serat grafit, kevlar atau baja.

Konduktivitas termal Diamond yang tinggi adalah asal mula istilah slang ‘es’. Pada suhu kamar khas suhu tubuh kita akan lebih tinggi dari pada ruangan, bila dalam ruangan terdapat berlian besar yang mungkin kita kebetulan terbaring ditu. Maka Anda menyentuh berlian ini, konduktivitas termalnya yang tinggi membawa panas menjauh dari kulit kita lebih cepat daripada bahan lainnya. Otak kit menafsirkan transfer cepat energi panas ini dari kulit kita karena Anda menyentuh sesuatu yang sangat dingin, sehingga berlian pada suhu kamar bisa terasa seperti es.

Penggunaan Karbon
1.Karbon (dalam bentuk batu bara, yang terutama karbon) digunakan sebagai bahan bakar.
2.Grafit digunakan untuk ujung pensil, cawan lebur suhu tinggi, sel kering, elektroda dan sebagai pelumas.
3.Berlian digunakan dalam perhiasan dan karena sifatnya yang sangat keras di industri digunakan untuk memotong, mengebor, menggiling, dan memoles.
4.Karbon hitam digunakan sebagai pigmen hitam dalam tinta cetak.
5.Karbon bisa membentuk paduan dengan besi, yang paling umum adalah baja karbon.
6.Isotop radioaktif 14C digunakan dalam penanggalan arkeologi.
7.Senyawa karbon penting di banyak bidang industri kimia – karbon membentuk sejumlah besar senyawa dengan hidrogen, oksigen, nitrogen dan unsur lainnya.

Kelimpahan dan Isotop
Kelimpahan kerak bumi: 200 bagian per juta berat, 344 bagian per juta per mol

Kelimpahan sistem tata surya: 3000 bagian per juta berat, 300 bagian per juta per mol

Biaya, murni: $ 2,4 per 100g
Biaya,curah: $ per 100g

Sumber:

Karbon dapat diperoleh dengan cara membakar senyawa organik dengan oksigen yang tidak mencukupi. Keempat alotrop karbon yang paling banyak adalah graphite, diamond, amorf carbon dan fullerene.
Berlian alami ditemukan di kimberlite dari gunung berapi purba.
Grafit juga bisa ditemukan di deposito alami.
Fullerenes ditemukan sebagai produk sampingan dari percobaan balok molekul pada tahun 1980an.
Karbon amorf adalah unsur utama arang, jelaga (karbon hitam), dan karbon aktif.

Isotop:

13 yang mempunyai waktu paruh diketahui, dengan jumlah massa 8 sampai 20. Karbon alami adalah campuran dua isotop dan ditemukan dalam persentase yang ditunjukkan:12C (99%) dan 13C (1%)..

Isotop 14C, dengan masa paruh 5730 tahun, banyak digunakan untuk mengolah bahan-bahan berkarbon seperti kayu, spesimen arkeologi, dan lain-lain sampai usia 40.000 tahun.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *