Karbon
| |||||||||||||||||||||||||
| Umum | |||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nama, Simbol, Nombor | karbon, C, 6 | ||||||||||||||||||||||||
| Siri kimia | bukan logam | ||||||||||||||||||||||||
| Kumpulan, Kala, Blok | 14, 2, p | ||||||||||||||||||||||||
| Rupa | hitam (grafit) tak berwarna (berlian)  | ||||||||||||||||||||||||
| Jisim atom | 12.0107(8) g/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Konfigurasi elektron | 1s2 2s2 2p2 | ||||||||||||||||||||||||
| Bilangan elektron per petala | 2, 4 | ||||||||||||||||||||||||
| Fakta sampingan | |||||||||||||||||||||||||
| Tarikh penemuan | zaman dahulu kala | ||||||||||||||||||||||||
| Penemu | tidak diketahui | ||||||||||||||||||||||||
| Asal nama | Perkataan Latin: carbo (arang) | ||||||||||||||||||||||||
| Sumber | pembakaran tidak sempurna | ||||||||||||||||||||||||
| Kegunaan | keluli, penapis | ||||||||||||||||||||||||
| Sifat fizikal | |||||||||||||||||||||||||
| Keadaan | pepejal | ||||||||||||||||||||||||
| Ketumpatan (sekitar suhu bilik) | (grafit) 2.267 g/cm³ | ||||||||||||||||||||||||
| Ketumpatan (sekitar suhu bilik) | (berlian) 3.513 g/cm³ | ||||||||||||||||||||||||
| Takat lebur | ? takat tigaan, ca. 10 MPa and (4300–4700) K (? °C, ? °F) | ||||||||||||||||||||||||
| Takat didih | pejalwap ? ca. 4000 K (? °C, ? °F) | ||||||||||||||||||||||||
| Haba pelakuran | (grafit) ? 100 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Haba pelakuran | (berlian) ? 120 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Haba pengewapan | ? 355.8 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| Muatan haba | (25 °C) (grafit) 8.517 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||
| Muatan haba | (25 °C) (berlian) 6.115 J/(mol·K) | ||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||
| Sifat atom | |||||||||||||||||||||||||
| Struktur hablur | heksagonal | ||||||||||||||||||||||||
| Keadaan pengoksidaan | 4, 2 (oksida asid lemah) | ||||||||||||||||||||||||
| Keelektronegatifan | 2.55 (skala Pauling) | ||||||||||||||||||||||||
| Tenaga pengionan | pertama: 1086.5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||
| kedua: 2352.6 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||
| ketiga: 4620.5 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||
| Jejari atom | 70 pm | ||||||||||||||||||||||||
| Jejari atom (kiraan) | 67 pm | ||||||||||||||||||||||||
| Jejari kovalen | 77 pm | ||||||||||||||||||||||||
| Jejari Van der Waals | 170 pm | ||||||||||||||||||||||||
| Lain-lain | |||||||||||||||||||||||||
| Sifat kemagnetan | diamagnetik | ||||||||||||||||||||||||
| Keberkonduktan haba | (300 K) (grafit) (119–165) W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||
| Keberkonduktan haba | (300 K) (berlian) (900–2320) W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||
| Keresapan terma | (300 K) (berlian) (503–1300) mm²/s | ||||||||||||||||||||||||
| Skala kekerasan Mohs | (grafit) 0.5 | ||||||||||||||||||||||||
| Skala kekerasan Mohs | (berlian) 10.0 | ||||||||||||||||||||||||
| Nombor CAS | 7440-44-0 | ||||||||||||||||||||||||
| Isotop | |||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||
| Rujukan | |||||||||||||||||||||||||
Karbon merupakan unsur kimia dalam jadual berkala yang mempunyai simbol C dan nombor atom 6. Unsur ini merupakan unsur bukan logam dengan tetravalen yang banyak.
Karbon terdapat dalam kesemua kehidupan karbon dan merupakan asas kimia organik. Bahan bukan logam juga mempunyai ciri kimia menarik iaitu mampu mengikat sesama sendiri dan banyak unsur lain, membentuk hampir 10 juta sebatian yang diketahui. Apabila bergabung dengan oksigen ia membentuk karbon dioksida yang amat penting bagi pertumbuhan pokok. Apabila bergabung dengan hidrogen, ia membentuk pelbagai sebatian dikenali sebagai hidrokarbon yang amat penting bagi pengilangan sebagai bahan api fosil. Apabila bergabung dengan oksigen dan hidrogen ia mampu membentuk kebanyakan kumpulan sebatian termasuk asid lemak, yang penting kepada kehidupan, dan ester, yang memberikan perisa kepada kebanyakan buah-buahan di kerajaan langit. Isotop karbon-14 biasa digunakan dalam penentuan tarikh radioaktif.
Alotrop
Karbon mempunyai beberapa bentuk allotropik:
- Berlian (galian terkeras diketahui). Struktur: setiap atom terikat secara tetrahedron kepada empat yang lain, membentuk jaringan 3-dimensi atom enam ahli cincin bersegi.
- grafit (salah satu bahan terlembut). Struktur: setiap atom terikat tiga segi kepada tiga atom lain, membentuk jaringan 2-dimensi cincin leper enam ahli; helaian leper terikat dengan lemah. Digunakan dalam pensil untuk menandakan kertas.
- fullerene. Struktur: molekul besar setanding terbentuk sepenuhnya dari ikatan karbon tiga segi, membentuk (spheroids) (yang paling terkenal dan mudah ialah buckminsterfullerene atau bebola bucky).
- ceraphite (permukaan teramat lembut). Struktur tidak dapat dipastikan.
- lonsdaleite (herotan berlian). Struktur: menyerupai berlian, tetapi membentuk jaringan kristal hexagonal.
- karbon amorf (bahan berkaca). Struktur: gabungan molekul karbon dalam bukan kristal, tidak sekata, bentuk berkaca.
- bentuk nano karbon (carbon nanofoam) (jaringan amat ringan bermegnet). Struktur: jaringan berkepadatan rendah menyerupai gugusan grafit, di mana atom bergabung secara tiga segi dalam enam dan tujuh ahli.
- tiub nano karbon (tiub halus). Struktur: setiap karbon terikat tiga segi dalam helaian melengkung yang membentuk silinder berlubang.
Jelaga terdiri daripada kawasan grafit kecil. Ia tersebar secara rawak, dengan itu seluruh struktur ialah isotropik.
Kabon berkaca (Glassy carbon) merupakan isotropik dan sebahagian besar mengandungi liang poros. Tidak seperti grafit normal, lapisan grafit tidak diatur seperti laman buku, tetapi tersusun secara rawak.
Gentian karbon menyerupai karbon berkaca. Dengan rawatan khas (menegangkan gentian organik dan pengkarbonan) satah karbon boleh diatur agar sejajar dengan gentian. Dengan itu tiada satah karbon yang berada dalam sudut tepat kepada paksi gentian. Hasilnya ialah gentian dengan kekuatan khusus melebihi besi.
Isotop
15 buah isotop karbon telah dikenal pasti dengan karbon-8, 8C memiliki separuh hayat terpendek, iaitu 1.98739 x 10−21 saat dan terurai melalui pancaran proton dan pereputan alfa.[1] Terdapat dua buah isotop karbon stabil dan alami yang wujud, yakni karbon-12, 12C yang merangkumi 98.93% karbon di Bumi dan karbon-13, 13C yang memenuhi baki 1.07%.[2]
Karbon-14, 14C ialah radioisotop karbon alami yang terhasil di bahagian atas atmosfera Bumi melalui tindak balas nitrogen dan sinar kosmik,[3] dengan separuh hayat selama 5730 tahun.
Ciri-ciri jelas
Karbon merupakan unsur mengagumkan untuk banyak sebab. Bentuk lainnya termasuk salah satu bahan yang paling lembut (grafit) dan yang paling keras (berlian) diketahui manusia. Tambahan lagi, ia mempunyai kecenderungan bagi ikatan kimia dengan atom kecil lain, termasuk atom karbon lain, dan saiz kecilnya membolehkan ia membentuk pelbagai ikatan. Disebabkan ciri-ciri ini, karbon diketahui membentuk hampir sepuluh juta sebatian kimia. Sebatian karbon membentuk asas kepada semua kehidupan di Bumi dan kitaran karbon-nitrogen memberikan sebahagian tenaga yang dihasilkan oleh matahari dan bintang lain.
