Karbon dan senyawa karbonSejarah (Latin: carbo, arang) Karbon, suatu unsur yang telah ditemukan sejak jaman pra-sejarah sangat banyak ditemukan di alam. Karbon juga banyak terkandung di matahari, bintang-bintang, komet dan amosfir kebanyakan planet. Karbon dalam bentuk berlian mikroskopik telah ditemukan di dalam beberapa meteor yang jatuh ke bumi. Berlian alami juga ditemukan di kimberlite pipa gunung berapi, di Afrika Selatan, Arkansas dan beberapa tempat lainnya. Berlian sekarang ini diambil dari dasar samudera di lepas pantai Cape of Good Hope. Sekitar 30% berlian industri yang dipakai di AS sekarang ini merupakan hasil sintesis.Energi dari matahari dan bintang-bintang dapat diatribusikan setidaknya pada siklus karbon-nitrogen.

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 semenit dalam baja, dantungsten karbida yang digunakan secara luas sebagai abrasif.

Isotop

Isotop karbon adalah inti atom yang memiliki enam proton ditambah beberpa neutron (bervariasi mulai dari 2 sampai 16). Karbon memiliki dua isotop stabil, secara alami terjadi. 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) 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 1,98739x10-21 sekon 19C yang luarbiasa menunjukan halo nuklir, yang berarti radiusnya cukup besar daripada yang diharapkan jika inti dalam keadaan kepadatan konstan.

BentukKarbon ditemukan di alam dalam tiga bentuk alotropik: amorphous, grafit dan berlian. Diperkirakan ada bentuk keempat, yang disebut karbon “putihâ€. �Ceraphite (serafit) merupakan bahan terlunak, sedangkan belian bahan yang terkeras. Grafit ditemukan dalam dua bentuk: alfa dan beta. Mereka memiliki sifat identik., kecuali struktur kristal mereka. Grafit alami dilaporkan mengandung sebanyak 30% bentuk beta, sedangkan bahan sintesis memiliki bentuk alfa. Bentuk alfa hexagonal dapat dikonversi ke beta melalui proses mekanikal, dan bentuk beta kembali menjadi bentuk alfa dengan cara memanaskannya pada suhu di atas 1000 derajat Celcius.

Pada tahun 1969, ada bentuk alotropik baru karbon yang diproduksi pada saat sublimasi grafit pirolotik (pyrolytic graphite) pada tekanan rendah. Di bawah kondisi free-vaporization (vaporisasi bebas) di atas 2550K, karbon “putih†�terbentuk sebagai kristal-kristal tranparan kecil pada tepian grafit. Saat ini sangat sedikit informasi yang tersedia mengenai karbon “putihâ€.�

Karbon dioksida ditemuka di atmosfir bumi dan terlarut dalam air. Karbon juga merupakan bahan batu besar dalam bentuk karbonat unsur-unsur berikut: kalsium, magnesium, dan besi. Batubara, minyak dan gas bumi adalah hidrokarbon. Karbon sangat unik karena dapat membentuk banyak senyawa dengan hidrogen, oksigen, nitrogen dan unsur-unsur lainnya. Dalam banyak senyawa ini atom karbon sering terikat dengan atom karbon lainnya. Ada sekitar sepuluh juta senyawa karbon, ribuan di antaranya sangat vital bagi kehidupan. Tanpa karbon, basis kehidupan menjadi mustahil. Walau silikon pernah diperkirakan dapat menggantikan karbon dalam membentuk beberapa senyawa, sekarang ini diketahui sangat sukar membentuk senyawa yang stabil dengan untaian atom-atom silikon. Atmosfir planet Mars mengandung 96,2% CO2. Beberapa senyawa-senyawa penting karbon adalah karbon dioksida (CO2), karbon monoksida (CO), karbon disulfida (CS2), kloroform (CHCl3), karbon tetraklorida (CCl4), metana (CH4), etilen (C2H4), asetilen (C2H2), benzena (C6H6), asam cuka(CH3COOH) dan turunan-turunan mereka.

Senyawa Karbon

Materi kimia hidrokarbon merupakan salah satu materi yang bahannya relatif banyak. sehingga di SMA di bagi lagi dalam beberapa bab yang disampaikan di kelas 1 dan 3. dan diantara materi hidrokarbon tersebut yang perlu mendapat perhatian lebih adalah materi mengenai reaksi2 senyawa karbon. reaksi senyawa karbon antara lain reaski oksidasi, subtitusi, adisi dan eliminasi. mengenai reaksi oksidasi telah saya bahas dalam artikel stokiometri sehingga sekarang tinggal kita bahas reaksi yang lainnya saja......

 1.  Reaksi subtitusi, atom atau gugus atom yang terdapat dalam suatu molekul

digantikan oleh atom atau gugus atom yang lain. sebagai contoh :

 

2. Reaksi adisi, adalah reaksi pemutusan ikatan rangkap

pada prinsipnya dalam reaksi ini terjadi pemutusan ikatan rangkap  dan ikatan

yang terputus digantikan dengan mengikat atom atau gugus atom lain. dalam

contoh di atas ikatan rangkap dua mengalami pemutusan kemudian digantikan

dengan mengikat  -H dan -Cl dari HCl. cara pemilihan letak ikatan -H dan -Cl

menggunakan aturan Markovnikov yakni "atom H akan terikat pada atom karbon

yang lebih banyak H nya". pada contoh di atas atom C di sebelah kiri ikatan

rangkap tidak mengikat H sedangkan atom C di sebelah kanan ikatan rangkap

mengikat 1 atom H sehingga atom H dari HCl akan diikat oleh atom C di sebelah

kanan ikatan rangkap dan Cl dari HCl akan diikat oleh aotm C di sebelah kirinya.

aturan ini juga berlaku untuk reaksi adisi dengan senyawa lain selain HCl.

Dengan reaksi adisi dan aturan markovnikov ini kita dapat menentukan letak

ikatan rangkap.

3. Reaksi Eliminasi, adalah reaksi pembentukan ikatan rangkap. reaksi ini

merupakan reaksi kebalikan dari reaski adisi.

Untuk membedakan ketiga jenis reaski di atas dapat dilakukan dengan melihat

ciri2nya yang dengan mudah akan teramati :

Pada reaksi subtitusi ruas kanan dan ruas kiri tidak terdapat ikatan

rangkap atau bila di ruas kiri ada ikatan rangkap maka ruas sebelah

kanan masih ada ikatan rangkap tersebut.

 sedangkan pada reaksi adisi mempunyai ciri ruas sebelah kanan

(sebelum reaksi) terdapat ikatan rangkap sedangkan di ruas sebelah kiri

(setelah reaksi) ikatan rangkap tersebut hilang atau berkurang dari

rangkap 3 menjadi rangkap 2.

 kemudian pada reaksi eliminasi mempunyai ciri2 kebalikan dari reaksi

adisi, yakni di ruas sebelah kiri tidak ada ikatan rangkap kemudian di ruas

sebelah kanan menjadi ada ikatan rangkapnya.

tanda2 ini dapat kalian terapkan pada contoh2 reaksi diatas.

sekarang pembahasan kita beralih pada Alkohol dan isomer gugus fungsinya

yakni eter (alkoksi alkana).

ALKOHOL

secara umum berdasarkan letak gugus fungsinya alkohol dibedakan menjadi 3

jenis yakni:

 (1) Alkohol primer, gugus -OH diikat oleh C primer yakni atom C yang hanya

mengikat 1 atom C lain sehingga letaknya berada di pinggir rantai C

 (2) Alkohol sekunder, gugus -OH diikat oleh C sekunder yakni atom C yang

mengikat dua atom C lainnya sehingga letaknya berada ditengah2 rantai C yang

lurus

(3) Alkohol tersier, gugus -OH diikat oleh C tersier yakni atom C yang mengikat

tiga atom C lainnya, alkohol tersier ini mempunyai ciri awalan namanya kembar.

sebagai contoh nama alkohol tersier diatas adalah 2 metil 2 propanol.

Reaksi2 Pada Alkohol

a. dapat bereaksi dengan logam Na membentuk H2

b. dapat bereaksi dengan HCl pekat menghasilkan H2O

coba kalian perhatikan hasil dari kedua reaksi di atas.....walau sama2 reaski

subtitusi namun hasil sampingannya berbeda. Pada reasksi dengan logam Na

terjadi subtitusi Na dengan H yang diikat O dan menghasilkan H2  sedangkan

pada reaksi dengan HCl terjadi subtitusi gugus OH dengan Cl dan menghasilkan

H2O

c. dapat bereaksi dengan PCl3 dan PCl5

reaksi ini bersifat khas sehingga kalian harus menghafal masing2 hasil

reaksinya.....

 d. Reaksi oksidasi/pembakaran Alkohol

 semua senyawa karbon yang bereaksi dengan oksigen dengan jumlah yang

mencukupi sering dikenal dengan reaksi pembakaran sempurna akan

menghasilkan hasil akhir berupa CO2 dan H2O. sedangkan pada reaksi

pembakaran tidak sempurna (kekurangan oksigen) CO2 tidak akan terbentuk

namun akan terbentuk CO. sehingga reaksi oksidasi alkohol juga menghasilkan

hasil akhir CO2 dan H2O, sebagai contoh :

 namun reaksi oksidasi ini sebenarnya terdiri dari beberapa tahapan yang

hasilnya berbeda-beda. Hal ini dapat digunakan untuk membedakan jenis2

alkohol. reaksi yang terjadi...

1. Alkohol primer akan melalui 2 tahapan pada tahap pertamaakan

menghasilkan aldehida/alkanal, kemudai apabila dioksidasi lagi akan

menghasilkan asam karbosilat.

 2. Alkohol sekunder akan melalui 1 tahapan menghasilkan keton/alkanon

R dan R' adalah rantai C

 3. Alkohol tersier ridak dapat terjadi reaksi oksidasi

e. dengan H2SO4 pada suhu tinggi akan melepas air/H2O (reaksi dehidrasi)

dengan dua jenis reaksi berdasarkan suhunya :

(1) pada suhu 130 - 140 C akan menghasilkan eter

(2) pada suhu 170 - 180 akan menghasilkan alkena

f. dengan asam karboksilat akan menghasilkan ester, reaksinya disebut

Esterifikasi

reaksi di atas sering sekali dalam soal2 ujian jadi sebaiknya dihafalkan.....

ETER / ALKOKSI ALKANA

eter merupakan pasangan isomer gugus fungsi dari alkohol. cara membedakan

alkohol dan eter adalah dengan mereaksikannya dengan logam Na an PCl3.

pada alkohol akan terjadi reaksi sedangkan eter tidak terjadi reaksi. selain itu titik

didih alkohol lebih tinggi dari eter karena alkohol mempunyai ikatan hidrogen.

perbedaan yang lainnya adalah kelarutannya dalam air, alkohol mudah larut

dalam air sedangkan eter sukar larut dalam air.

Reaksi2 dalam Eter

a. reaksi oksidasi

 

seperti halnya alkohol dan senyawa2 karbon yang lain reaksi oksidasi akan

menghasilkan hasil akhir CO2 dan H2O

b. dengan PCl5

ingat eter tidak dapat bereaksi dengan PCl3 namun dapat bereaksi dengan PCl5,

hal ini juga berlaku untuk unsur halida yang lain seperti F, Br dan I. misalnya

PBr3, PBr5 dsb

c. dengan Asam Halida (HF, HBr, HCl dan HI) akana menghasilkan alkil

halida dan alkohol

sekarang kita bahas aldehid/alkanal dan gugus fungsinya keton

ALDEHID/ALKANAL

a. dapat bereaksi dengan Fehling (CuO) dan Tollens (Ag2O)

b. direduksi dengan H2 menghasilkan alkohol primer

 

c. dioksidasi dengan O2 menghasilkan asam karboksilat/asam alkanoat

 

perhatikan...kedua reaksi di atas merupakan reaksi yang sama dengan reaksi

alkohol primer....

KETON

keton merupakan isomer gugus fungsi dari aldehid/alkanal. Perbedaannya

terletak pada reaksinya dengan fehling dan keton.....

Reaksi reduksi keton dengan H2 menghasilkan alkohol sekunder

pasangan isomer gugus fungsi selanjutnya adalah asam karboksilat/asam

alkanoat dengan ester/alkil alkanoat

ASAM KARBOKSILAT

reaksi2 yang dapat terjadi dalam asam karboksilat antara lain :

a. Reaksi Esterifikasi

yakni reaksi antara asam karboksilat dengan alkohol....reaksi ini telah dijelaskan

dalam reaksi2 alkohol di atas.

b. Reaksi Saponifikasi (Penyabunan)

yakni reaksi antara asam karboksilat dengan NaOH

ESTER

reaksi2 yang dapat trerjadi pada ester

a. reaksi hidrolisi ester, yakni kebalikan dari reaksi esterifikasi

 

b. reaksi saponifikasi

 seperti halnya asam karboksilat, ester juga dapat terjadi reaksi

saponifikasi...namun hasil sampingannya bukan air (H2O) namun alkohol

TUGAS KIMIA

(KARBON DAN SENYAWA KARBON)

Oleh

Nama : AHMAD YANI

Klas : Xll IPA

SMAN 1 PRABARDA

2012