Karbon (C)

Karbon merupakan salah satu unsur dari unsur-unsur yang terdapat dalam golongan IV A dan merupakan salah unsur terpenting dalam kehidupan sehari-hari karena terdapat lebih banyak senyawaan yang terbentuk dari unsur karbon.

Keistimewaan karbon yang unik adalah kecenderungannya secara alamiah untuk mengikat dirinya sendiri dalam rantai-rantai atau cincin-cincin,tidak hanya dengan ikatan tunggal, C - C , tetapi juga mengandung ikatan ganda C = C, serta rangkap tiga,C≡C.Akibatnya, jenis senyawa karbon luar biasa banyaknya. kini diperkirakan terdapat sekitar dua juta jenis senyawa karbon,dan jumlah itu makin meningkat dengan laju kira-kira lima persen per tahun.Alasan bagi kestabilan termal rantai-rantai karbon adalah kekuatan hakiki yang tinggi dari ikatan tunggal C - C.

Konfigurasi elektron karbon dalam keadaan dasar adalah (1s² 2s² 2p²⁾ mudah terhibridasi menghasilkan perangkat orbital sp³, atau sp²+p, atau sp+p². Lebih dari sembilan puluh persen senyawa karbon merupakan senyawa sintetik, sedangkan sisanya diperoleh dari mahluk hidup (tumbuh-tumbuhan,hewan,jamur,dan mikroorganisme) serta fosil mereka (batubara dan minyak bumi).

Sifat fisika

Karbon mempunyai sifat fisik yang khas yaitu mempunyai dua bentuk kristalin yaitu intan dan grafit. intan lebih rapat daripada grafit(3,51 g cm^-3, 2,22 g cm^-3),namun grafit lebih stabil, dengan 2,9 kJ mol^-1, pada 300 K dan tekanan 1 atm.

Titik leleh dan titik didih dari karbon sangat tinggi.atom karbon sangat kecil apabila dibandingkan dengan atom-atom lainnya. Jari-jari ion yang dihitung dalam kristal unsur-unsur ini bahkan lebih kecil lagi.karena atom-atomnya berada dalam keadaan oksidasi positif. Karena rapatan muatan karbon,ion-ionnya tidak terdapat sebagai partikel yang berdiri sendiri dalam senyawa, tetapi tertahan dengan ikatan kovalen.karbon merupakan zat padat yang tegar, yang biasa dianggap sebagai molekul-molekul raksasa yang terdiri dari banyak sekali atom.

2.2. Sifat kimia

Karbon sangat tak reaktif pada suhu biasa. apabila karbon bereaksi, tidak ada kecenderungan dari atom-atom karbon untuk kehilangan elektron-elektron terluar dan membentuk kation sederhana seperti C⁴⁺. Ion ini akan mempunyai rapatan-rapatan muatan begitu tinggi sehingga eksistensinya tidaklah mungkin.

2.3. Allotropi Karbon

2.3.1. Intan

Intan dapat dihasilkan dapat dihasilkan dari grafit hanya dengan pemberian tekanan tinggi, dan suhu tinggi diperlukan untuk mendapatkan laju perubahan yang diinginkan. Intan yang terdapat secara alamiah terbentuk bila kondisi-kondisi ini disediakan oleh proses-proses geologi.

Pada tahun 1955 dilaporkan adanya suatu sintesis intan dari grafit yang berhasil. meskipun grafit dapat langsung diubah menjadi intan pada kira-kira 3000⁰K dan tekanan diatas 125 kbar,untuk mendapatkan laju perubahan yang berguna, digunakan suatu katalis logam transisi seperti Cr,Fe,atau Pt.tampak suatu lelehan logam terbentuk diatas grafit,melarutkan sebagian dan mengendap sebagai intan, yang kurang larut. Intan sampai dengan 0,1 karat(20 mg) dari kualitas industri yang tinggi dapat dihasilkan secara rutin dengan harga yang bersaing.Intan akan terbakar diudara pada 600 samapi 800⁰ tetapi kereaktifan kimianya jauh lebih rendah dari grafit atau karbon amorft.

2.3.2.Grafit

Banyaknya bentuk karbon amorft, seperti arang, jelaga, dan jelaga minyak,semuanya adalah bentuk-bentuk kristal mikro sesungguhnya dari grafit.Sifat-sifat fisika dari bahan-bahan seperti terutama ditentukan oleh sifat dan luasnya permukaan.Bentuk-bentuk yang dipisahkan dengan halus,yang memberikan permukaan relatif luas dengan gaya tarik yang jenuh sebagian, dengan mudahudah menyerap sejumlah besar gas dan zat terlarut dari larutan. Karbon aktif yang dijenuhkan dengan palladium, platina, atau logam-logam lain digunakan secara luas sebagai katalis industri. Struktur lapisan grafit yang longgar menyebabkan banyak molekul dan ion memembus lapisan. beberapa darinya dapat terbentuk secara spontan bilamana pereaksi dan grafit dicampur bersama.

2.3.3.Karbida

Interaksi langsung karbon dengan logam atau oksida logam pada suhu tinggi memberikan senyawaan yang disebut karbida.

Logam transisi memberikan interstisi dimana atom karbon mengisi lubang oktahedral dalam deretan kemasan rapat atom logam.logam yang lebih kecil Cr,Mn,Fe,Co, dan Ni memberikan karbida yang bersifat antara jenis ionik dan karbida interstisi dan ini terhidrolisis oleh air.

2.4. Senyawa Anorganik Karbon

2.4.1.Karbon monoksida(CO)

Karbon monoksida dapat dibuat secara komersil dengan hidrogen melalui pembentukan uap kembali atau pembakaran sebagian hidrokarbon dengan reaksi

CO₂ + H₂ → CO + H₂O

Gas ini tidak berwarna dan mempunyai titik didih -190. Dapat digunakan sebagai bahan bakar industri melalui reaksi

2CO(g) +O_2(g)→2CO_2(g)

Gas CO juga dapat trjadi sebagai hasil samping pembakaran senyawa organik dalam ruang kurang oksigen.

C₈H₁₈ +6O_2(g) → 8CO +4H₂O

Secara besar-besaran dapat dibuat dengan reaksi

C_(S) + H₂O → CO +H₂

Gas CO sangat berbahaya bagi manusia maupun hewan, karena CO berikatan kuat dengan hemoglobin darah.hemoglobin berfungsi mengedarkan oksigen dari paru-paru ke seluruh tubuh. Orang yang mengisap CO akan kekurangan oksigen dan dapat berakibat fatal.

2.4.2.Karbon Dioksida(CO₂)

Karbon dioksida mempunyai struktur molekul linier dan bersifat non polar. Gas ini larut dalam air.terdapat diudara dan sangat penting bagi tumbuhan sebagai bahan fotosintesis serta merupakan komponen nafas yang dikeluarkan oleh hewan ataupun manusia, karena dihasilkan dari oksidasi makanan dalam tubuh.

CO₂ dapat dibuat dengan membakar karbon senyawa hidrokarbon, atau gas CO dengan oksigen yang cukup.

C + O₂ → CO₂

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + H₂O

2CO + O₂ → 2CO₂

Dilaboratorium gas CO₂ dapat dibuat dengan mereaksikan garam karbonat dengan asam seperti :

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂

Gas CO₂ tidak beracun,tetapi konsentrasi yang terlalu tinggi dalam udara adalah tidak sehat, karena merendahkan konsentrasi O₂ dan menimbulkan efek fisikologis yang membahayakan.

Jumlah CO₂ yang sangat besar sekali. dihasilkan oleh aktifitas manusia, meningkatnya gas CO₂ dikhawatirkan atmosfer mungkin menjadi begitu panas, sehingga akan muncul perubahan suhu yang serius yang sering juga disebut efek rumah kaca.

2.4.3.Karbonat dan Bikarbonat

Karbonat dan bikarbonat adalah senyawa yang melimpah dan sangat berguna serta terkenal. Kebanyakan karbonat hanya sedikit larut dalam air. Misalnya CaCO₃, BaCO₃, MgCO₃ dan PbCO₃. Banyak bikarbonat hanya stabil dalam larutan air. Contohnya ialah Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃. Semua logam IA kecuali Litium membentuk karbonat yang larut, dimana yang paling murah dan berguna adalah NaHCO₃ (Soda kue), Na₂CO₃(Soda abu).

2.4.4.Karbon Disulfida(CS₂)

CS₂ adalah cairan yang mudah terbakar dan dapat dipakai sebagai bahan pembuat CCl_4,dengan reaksi:

CS₂ + 3Cl₂ → CCl₄ +S₂Cl₂

2.4.5.Hidrogen Sianida (HCN)

HCN adalah senyawa gas bersifat racun,tetapi penting dalam industri seperti industri plastik.Senyawa HCN dapat dibuat secara komersil melalui reaksi:

NH₃ +CH₄ → HCN + 3H₂