Karbon
Karbon atau zat arang merupakan unsur kimia yang mempunyai simbol C dan nomor atom 6 pada tabel periodik. Sebagai unsur golongan 14 pada tabel periodik, karbon merupakan unsur non-logam dan bervalensi 4 (tetravalen), yang berarti bahwa terdapat empat elektron yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan kovalen. Terdapat tiga macam isotop karbon yang ditemukan secara alami, yakni 12C dan 13C yang stabil, dan 14C yang bersifat radioaktif dengan waktu paruh peluruhannya sekitar 5730 tahun.[1] Karbon merupakan salah satu dari di antara beberapa unsur yang diketahui keberadaannya sejak zaman kuno.[2][3] Istilah "karbon" berasal dari bahasa Latin carbo, yang berarti batu bara.
| ||||||||||||||||||||||
| Keterangan Umum Unsur | ||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nama, Lambang, Nomor atom | karbon, C, 6 | |||||||||||||||||||||
| Deret kimia | non-logam | |||||||||||||||||||||
| Golongan, Periode, Blok | 14, 2, p | |||||||||||||||||||||
| Penampilan | hitam (grafit) tak berwarna (intan) 
| |||||||||||||||||||||
| Massa atom | 12,0107(8) g/mol | |||||||||||||||||||||
| Konfigurasi elektron | 1s2 2s2 2p2 | |||||||||||||||||||||
| Jumlah elektron tiap kulit | 2, 4 | |||||||||||||||||||||
| Ciri-ciri fisik | ||||||||||||||||||||||
| Fase | padat | |||||||||||||||||||||
| Massa jenis (sekitar suhu kamar) | (grafit) 2,267 g/cm³ | |||||||||||||||||||||
| Massa jenis (sekitar suhu kamar) | (intan) 3,513 g/cm³ | |||||||||||||||||||||
| Titik lebur | ? 4300-4700 K (? °C, ? °F) | |||||||||||||||||||||
| Titik didih | subl. ? ca. 4000 K (? °C, ? °F) | |||||||||||||||||||||
| Kalor peleburan | (grafit) ? 100 kJ/mol | |||||||||||||||||||||
| Kalor peleburan | (intan) ? 120 kJ/mol | |||||||||||||||||||||
| Kalor penguapan | ? 355,8 kJ/mol | |||||||||||||||||||||
| Kapasitas kalor | (25 °C) (grafit) 8,517 J/(mol·K) | |||||||||||||||||||||
| Kapasitas kalor | (25 °C) (intan) 6,115 J/(mol·K) | |||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||
| Ciri-ciri atom | ||||||||||||||||||||||
| Struktur kristal | heksagonal | |||||||||||||||||||||
| Bilangan oksidasi | 4, 2 (oksida asam lemah) | |||||||||||||||||||||
| Elektronegativitas | 2,55 (skala Pauling) | |||||||||||||||||||||
| Energi ionisasi | pertama: 1086,5 kJ/mol | |||||||||||||||||||||
| ke-2: 2352,6 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||
| ke-3: 4620,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||
| Jari-jari atom | 70 pm | |||||||||||||||||||||
| Jari-jari atom (terhitung) | 67 pm | |||||||||||||||||||||
| Jari-jari kovalen | 77 pm | |||||||||||||||||||||
| Jari-jari Van der Waals | 170 pm | |||||||||||||||||||||
| Lain-lain | ||||||||||||||||||||||
| Sifat magnetik | diamagnetik | |||||||||||||||||||||
| Konduktivitas termal | (300 K) (grafit) (119–165) W/(m·K) | |||||||||||||||||||||
| Konduktivitas termal | (300 K) (intan) (900–2320) W/(m·K) | |||||||||||||||||||||
| Difusivitas termal | (300 K) (intan) (503–1300) mm²/s | |||||||||||||||||||||
| Skala kekerasan Mohs | (grafit) 0,5 | |||||||||||||||||||||
| Skala kekerasan Mohs | (intan) 10,0 | |||||||||||||||||||||
| Isotop | ||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||
| Referensi | ||||||||||||||||||||||
Karbon memiliki beberapa jenis alotrop, yang paling terkenal adalah grafit, intan, dan karbon amorf.[4] Sifat-sifat fisika karbon bervariasi bergantung pada jenis alotropnya. Sebagai contohnya, intan berwarna transparan, manakala grafit berwarna hitam dan kusam. Intan merupakan salah satu materi terkeras di dunia, manakala grafit cukup lunak untuk meninggalkan bekasnya pada kertas. Intan memiliki konduktivitas listik yang sangat rendah, sedangkan grafit adalah konduktor listrik yang sangat baik. Di bawah kondisi normal, intan memiliki konduktivitas termal yang tertinggi di antara materi-materi lain yang diketahui. Semua alotrop karbon berbentuk padat dalam kondisi normal, tetapi grafit merupakan alotrop yang paling stabil secara termodinamik di antara alotrop-alotrop lainnya.
Semua alotrop karbon sangat stabil dan memerlukan suhu yang sangat tinggi untuk bereaksi, bahkan dengan oksigen. Keadaan oksidasi karbon yang paling umumnya ditemukan adalah +4, manakala +2 dijumpai pada karbon monoksida dan senyawa kompleks logam transisi lainnya. Sumber karbon anorganik terbesar terdapat pada batu kapur, dolomit, dan karbon dioksida, sedangkan sumber organik terdapat pada batu bara, tanah gambut, minyak bumi, dan klatrat metana. Karbon dapat membentuk lebih banyak senyawa daripada unsur-unsur lainnya, dengan hampir 10 juta senyawa organik murni yang telah dideskripsikan sampai sekarang.[5]
Karbon adalah unsur paling berlimpah ke-15 di kerak Bumi dan ke-4 di alam semesta. Karbon terdapat pada semua jenis makhluk hidup, dan pada manusia, karbon merupakan unsur paling berlimpah kedua (sekitar 18,5%) setelah oksigen.[6] Keberlimpahan karbon ini, bersamaan dengan keanekaragaman senyawa organik dan kemampuannya membentuk polimer membuat karbon sebagai unsur dasar kimiawi kehidupan. Unsur ini adalah unsur yang paling stabil diantara unsur-unsur yang lain, sehingga dijadikan patokan dalam mengukur satuan massa atom.
Karakteristik
Karbon memiliki berbagai bentuk alotrop yang berbeda-beda, meliputi intan yang merupakan bahan terkeras di dunia sampai dengan grafit yang merupakan salah satu bahan terlunak. Karbon juga memiliki afinitas untuk berikatan dengan atom kecil lainnya, sehingga dapat membentuk berbagai senyawa dengan atom tersebut. Oleh karenanya, karbon dapat berikatan dengan atom lain (termasuk dengan karbon sendiri) membentuk hampir 10 juta jenis senyawa yang berbeda.[5] Karbon juga memiliki titik lebur dan titik sublimasi yang tertinggi di antara semua unsur kimia. Pada tekanan atmosfer, karbon tidak memiliki titik lebur karena titik tripelnya ada pada 10,8 ± 0,2 MPa dan 4600 ± 300 K,[7][8] sehingga ia akan menyublim sekitar 3900 K.[9][10]
Karbon dapat menyublim dalam busur karbon yang memiliki temperatur sekitar 5800 K, sehingga tak peduli dalam bentuk alotrop apapun, karbon akan tetap berbentuk padat pada suhu yang lebih tinggi daripada titik lebur logam tungsten ataupun renium. Walaupun karbon secara termodinamika mudah teroksidasi, karbon lebih sulit teroksidasi daripada senyawa lainnya (seperti besi dan tembaga).
Karbon merupakan unsur dasar segala kehidupan di Bumi. Walaupun terdapat berbagai jenis senyawa yang terbentuk dari karbon, kebanyakan karbon jarang bereaksi di bawah kondisi yang normal. Di bawah temperatur dan tekanan standar, karbon tahan terhadap segala oksidator terkecuali oksidator yang terkuat. Karbon tidak bereaksi dengan asam sulfat, asam klorida, klorin, maupun basa lainnya. Pada temperatur yang tinggi, karbon dapat bereaksi dengan oksigen, menghasilkan oksida karbon oksida dalam suatu reaksi yang mereduksi oksida logam menjadi logam. Reaksi ini bersifat eksotermik dan digunakan dalam industri besi dan baja untuk mengontrol kandungan karbon dalam baja:
- Fe3O4 + 4 C(s) → 3 Fe(s) + 4 CO(g)
Pada temperatur tinggi, karbon yang dicampur dengan logam tertentu akan menghasilkan karbida logam, seperti besi karbida sementit dalam baja, dan tungsten karbida yang digunakan secara luas sebagai abrasif.
Pada tahun 2009, grafena diketahui sebagai material terkuat di dunia yang pernah diujicobakan.[11] Walaupun demikian, proses pemisahan grafena dari grafit masih belum cukup ekonomis untuk digunakan dalam proses industri.[12]
Berbagai alotrop karbon memiliki ciri-ciri yang sangat berlawanan satu sama lainnya:
| Intan nanokristal sintetik merupakan material terkeras yang diketaahui. | Grafit adalah salah satu material terlunak yang diketahui. |
| Intan merupakan bahan abrasif. | Grafit adalah pelumas yang sangat baik. |
| Intan tidak menghantarkan listrik (insulator). | Grafit menghantarkan listrik (konduktor). |
| Intan merupakan konduktor panas yang baik. | Beberapa jenis grafit digunakan sebagai insulator panas. |
| Intan berwarna transparan. | Grafit berwarna kelam. |
| Intan mengkristal dalam sistem kristal kubik. | Grafit mengkristal dalam sistem kristal heksagonal. |
| Karbon amorf bersifat isotropik. | Karbon nanotabung merupakan bahan yang paling anisotropik yang pernah dibuat. |
Referensi
- ^ "Carbon - Naturally occurring isotopes". WebElements Periodic Table. Diakses tanggal 2008-10-09.
- ^ "Periodic Table: Date of Discovery". Chemical Elements.com. Diakses tanggal 2007-03-13.
- ^ "Timeline of Element Discovery". Diakses tanggal 2007-03-13.
- ^ "World of Carbon - Interactive Nano-visulisation in Science &Engineering Edukation (IN-VSEE)". Diakses tanggal 2008-10-09.
- ^ a b Chemistry Operations (December 15, 2003). "Carbon". Los Alamos National Laboratory. Diakses tanggal 2008-10-09.
- ^ "Biological Abundance of Elements". The Internet Encyclopedia of Science. Diakses tanggal 2008-10-09.
- ^ Kesalahan pengutipan: Tag
<ref>tidak sah; tidak ditemukan teks untuk ref bernamatriple2 - ^ Kesalahan pengutipan: Tag
<ref>tidak sah; tidak ditemukan teks untuk ref bernamatriple3 - ^ Greenville Whittaker, A. (1978). "The controversial carbon solid−liquid−vapour triple point". Nature. 276: 695. doi:10.1038/276695a0.
- ^ J.M. Zazula (1997). "On Graphite Transformations at High Temperature and Pressure Induced by Absorption of the LHC Beam" (PDF). CERN. Diakses tanggal 2009-06-06.
- ^ C. Lee; Wei, X; Kysar, JW; Hone, J (2008). "Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene". Science. 321 (5887): 385. doi:10.1126/science.1157996. PMID 18635798. Ringkasan.
- ^ Sanderson, Bill (2008-08-25). "Toughest Stuff Known to Man : Discovery Opens Door to Space Elevator". nypost.com. Diakses tanggal 2008-10-09.
 | Artikel bertopik kimia ini adalah sebuah rintisan. Anda dapat membantu Wikipedia dengan mengembangkannya. |