Karbon

Karbon adalah suatu unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang C dan nomor atom 6. Karbon disebut juga sebagai zat arang dan 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 (sejenis ikatan kimia yang memiliki karakteristik berupa pasangan elektron yang saling terbagi di antara atom-atom yang berikatan).

Fisik Karbon

Karbon memiliki berbagai bentuk alotrop (perilaku yang diperlihatkan oleh beberapa unsur kimia) 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.

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, sehingga ia akan menyublim sekitar 3900 K.

Kegunaan Karbon Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Penting sebagai pembangun bahan organik karena sebagian besar bahan kering tanaman terdiri dari bahan organik, diambil tanaman berupa CO2.

Isotop Karbon

Isotop karbon adalah inti atom yang memiliki enam proton ditambah beberapa neutron (bervariasi mulai dari 2 sampai 16). Karbon memiliki dua isotop stabil, secara alami terjadi. 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. Karbon merupakan salah satu dari di antara beberapa unsur yang diketahui keberadaannya sejak zaman kuno. Istilah “karbon” berasal dari bahasa Latin carbo, yang berarti batu bara.

Karbon-12 (C-12) & Karbon-13 (C-13)

Isotop karbon-12 (C-12) membentuk 98,93% karbon yang ada di bumi, sementara isotop Karbon-13 (C-13) membentuk sisanya yakni 1,07%. Konsentrasi isotop C-12 lebih meningkat pada material biologi karena reaksi biokimia menyingkirkan isotop C-13.

Pada tahun 1961, IUPAC mengadopsi isotop C-12 sebagai dasar dari masa atom. Identifikasi karbon pada percobaan resonansi magnetik nuklir diselesaikan dengan isotop C-13.

Karbon-14 (C-14)

Karbon-14 (C-14) adalah radioisotop yang terjadi secara alami yang terjadi dalam jumlah jejak di bumi hingga 1 bagian per triliun (10⁻¹⁰%), kebanyakan terbatas di atmosfer dan endapan dangkal, terutama pada gambut dan material organik lainya. Isotop ini, meluruhkan 0,158 MeV emisi sinar β^–. Karena waktu paruh relatifnya 5730 tahun, ¹⁴C hampir tidak ada dalam batuan tua, tetapi tercipta di atmosfer (stratosfer bagian bawah dan troposfer bagian atas) oleh interaksi interaksi nitrogen dengan sinar kosmis.

Kelimpahan ¹⁴C di atmosfer dan organisme hidup hampir konstan, tetapi diduga berkurang pada saat organisme itu mati. Prinsip inilah yang digunakan dalam penanggalan radiokarbon, ditemukan pada tahun 1949, yang telah digunakan secara luas untuk menghitung usia material yang mengandung karbon sampai dengan 40.000 tahun usianya.

Ada 15 isotop karbon yang terkenal dan isotop dengan hidup terpendek adalah ⁸C yang meluruhkan proton dan peluruhan alfa dan memiliki waktu paruh 1,98739×10⁻²¹ sekon. ¹⁹C yang luarbiasa menunjukan halo nuklir, yang berarti radiusnya cukup besar daripada yang diharapkan jika inti dalam keadaan kepadatan konstan.

Efek pada kesehatan

Unsur karbon memiliki toksisitas yang sangat rendah. Data risiko kesehatan yang disajikan di sini didasarkan pada karbon hitam, paparan karbon non-elemen. Paparan inhalasi kronis batubara hitam dapat menyebabkan kerusakan sementara atau permanen pada paru-paru dan jantung.

Pneumoconiosis telah ditemukan pada pekerja yang bekerja di produksi batubara. Peradangan folikel rambut, dan lesi mukosa mulut juga telah dilaporkan.

Karsinogenisitas: Antraks hitam telah terdaftar oleh Badan Internasional untuk Penelitian Kanker (IARC) di Grup 3 (agen ini tidak dapat diklasifikasikan sebagai karsinogenisitasnya terhadap manusia.)

Karbon-14 adalah salah satu radionuklida yang terlibat dalam pengujian atmosfer senjata nuklir, yang dimulai pada tahun 1945 dengan tes AS dan berakhir pada tahun 1980 dengan tes Cina. Ini adalah salah satu radionuklida berumur panjang yang telah dan akan terus menghasilkan peningkatan risiko kanker selama beberapa dekade dan abad yang akan datang. Itu juga dapat melewati plasenta, menjadi terikat secara organik ke sel, tumbuh dan karenanya membahayakan janin.

Efek pada lingkungan

Tidak ada efek lingkungan negatif yang dilaporkan.

Tabel Periodik Kimia – Lengkap Dengan Daftar Unsur Kimia Berdasarkan Nama, Warna Dan Jenis

Tabel periodik adalah tampilan unsur-unsur kimia dalam bentuk tabel. Unsur-unsur tersebut disusun berdasarkan nomor atom (jumlah proton dalam inti atom), konfigurasi elektron dan keberulangan sifat kimia. Klik disini untuk membaca tabel periodik yang komplit.

Alotrop Karbon

Karbon mampu membentuk banyak alotrop karena bilangan valensi yang dimiliki oleh atom karbon. Salah satu alotrop karbon yang umum dikenal adalah berlian dan grafit. Akhir-akhir ini, semakin banyak jenis alotrop karbon baru yang diteliti dan ditemukan.

Salah satunya seperti buckminsterfullerene (berbentuk bola), graphene (berbentuk lembaran), nanotube, nanobuds dan nanoribbons. Terdapat jenis alotrop karbon lainnya yang terbentuk pada suhu dan tekanan sangat tinggi.

Berlian

Berlian adalah salah satu alotrop karbon yang umum dikenal. Dengan tingkat kekerasan yang tinggi dan tingkat dispersi cahaya yang tinggi, berlian dimanfaatkan untuk keperluan industri dan perhiasan. Berlian adalah mineral alami yang terkeras. Tak ada bahan alami lainnya yang dapat memotong atau menggores berlian, kecuali berlian lain.

Grafit

Grafit, yang dinamai oleh Abraham Gottlob Werner pada tahun 1789, dari bahasa yunani γράφειν (graphein, “menggambar/menulis”, untuk digunakan dalam pensil) adalah salah satu alotrop karbon yang paling umum. Tidak seperti berlian, grafit adalah penghantar listrik. . Selain itu, di dalam kondisi standar, grafit merupakan bentuk yang paling stabil dari karbon. Oleh karena itu, hal ini digunakan dalam bidang ilmu termokimia sebagai standar untuk mendefinisikan kalor pembentukan dari senyawa karbon.

Karbon amorf

Amoforf karbon adalah karbon yang tidak memiliki struktur kristal.

Fiksasi Karbon

Fiksasi karbon atau asimilasi karbon adalah yang mengacu pada proses konversi karbon anorganik (karbon dioksida) menjadi senyawa organik oleh organisme hidup.

Contoh fiksasi karbon

Contoh yang paling menonjol adalah fotosintesis, meskipun kemosintesis adalah bentuk lain dari fiksasi karbon yang dapat terjadi tanpa adanya sinar matahari. Organisme yang tumbuh dengan memfiksasi karbon disebut autotrof.

Autotrof

Yang termasuk fotoautotrof, yang mensintesis senyawa organik menggunakan energi sinar matahari, dan litoautotrof, yang mensintesis senyawa organik menggunakan energi dari oksidasi anorganik.

Heterotrof

Adalah organisme yang tumbuh menggunakan karbon yang difiksasi oleh autotrof. Senyawa organik digunakan oleh heterotrof untuk menghasilkan energi dan untuk membangun struktur tubuh. “Karbon terfiksasi”, “karbon tereduksi”, dan “karbon organik” adalah istilah yang setara untuk berbagai senyawa organik.

Karbon Aktif

Karbon aktif, atau sering juga disebut sebagai arang aktif, adalah suatu jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. Hal ini bisa dicapai dengan mengaktifkan karbon atau arang tersebut. Hanya dengan satu gram dari karbon aktif, akan didapatkan suatu material yang memiliki luas permukaan kira-kira sebesar 500 m² (didapat dari pengukuran adsorpsi gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya bertujuan untuk memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon aktif itu sendiri.

Karbon aktif adalah

Karbon padat yang memiliki luas permukaan yang cukup tinggi berkisar antara 100 sampai dengan 2000 m2/g. Bahkan ada peneliti yang mengklaim luas permukaan karbon aktif yang dikembangkan memiliki luas permukaan melebihi 3000 m2/g. Bisa dibayangkan dalam setiap gram zat ini mengandung luas permukaan puluhan kali luasan lapangan sepak bola. Hal ini dikarenakan zat ini memiliki pori – pori yang sangat kompleks yang berkisar dari ukuran mikro dibawah 20 A (Angstrom), ukuran meso antara 20 sampai 50 Angstrom dan ukuran makro yang melebihi 500 A (pembagian ukuran pori berdasarkan IUPAC).

Sehingga luas permukaan disini lebih dimaksudkan luas permukaan internal yang diakibatkan dari adanya pori-pori yang berukuran sangat kecil.

Karena memiliki luas permukaan yang sangat besar, maka karbon aktif sangat cocok digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan luas kontak yang besar seperti pada bidang adsorpsi (penyerapan), dan pada bidang reaksi dan katalisis. Contoh yang mudah dari karbon aktif adalah yang banyak dikenal dengan sebutan norit yang digunakan untuk mengatasi gangguan pencernaan.

Prinsip kerja norit

Prinsip kerja norit adalah ketika masuk kedalam perut dia akan mampu menjerap bahan – bahan racun dan berbahaya yang menyebabkan gangguan pencernaan.

Kemudian menyimpannya di dalam permukaan porinya sehingga nantinya keluar nantinya bersama tinja.

Bahan dasar karbon aktif

Secara umum karbon aktif ini dibuat dari bahan dasar batu bara dan biomasa. Intinya bahan dasar pembuat karbon aktif haruslah mengandung unsur karbon yang besar. Dewasa ini karbon aktif yang berasal dari biomasa banyak dikembangkan para peneliti karena bersumber dari bahan yang terbarukan dan lebih murah.

Bahkan karbon aktif dapat dibuat dari limbah biomasa seperti kulit kacang-kacangan, limbah padat pengepresan biji – bijiaan, ampas, kulit buah dan lain sebagainya.

Proses pembuatan arang aktif dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu pengaktifan secara fisika dan secara kimia. Pengaktifan secara fisika pada dasarnya dilakukan dengan cara memanaskan bahan baku pada suhu yang cukup tinggi (600 – 900 C) pada kondisi miskin udara(oksigen), kemudian pada suhu tinggi tersebut dialirkan media pengaktif seperti uap air dan CO2.

Sedangkan pada pengaktifan kimiawi, bahan baku sebelum dipanaskan dicampur dengan bahan kimia tertentu seperti KOH, NaOH, K2CO3 dan lain sebagainya. Biasanya pengaktifan secara kimiawi tidak membutuhkan suhu tinggi seperti pada pengaktifan secara fisis, namun diperlukan tahap pencucian setelah diaktifkan untuk membuang sisa – sisa bahan kimia yang dipakai. Sekarang ini telah dikembangkan pengabungan antara metode fisika dan kimia untuk mendapatkan sekaligus kelebihan dari kedua tipe pengaktifan tersebut.

Efek karbon pada kesehatan

Pneumoconiosis telah ditemukan pada pekerja yang bekerja di produksi batubara. Peradangan folikel rambut, dan lesi mukosa mulut juga telah dilaporkan.

Karsinogenisitas: Antraks hitam telah terdaftar oleh Badan Internasional untuk Penelitian Kanker (IARC: International Agency for Research on Cancer) di Grup 3 (agen ini tidak dapat diklasifikasikan sebagai karsinogenisitasnya terhadap manusia.)

Efek karbon pada lingkungan