Karakteristik dan sifat - sifat Karbon

KARBON

Tujuan Umum

1. Memahami sifat kovalensi atom karbon.
2. Mampu mengemas bangun geometri bola-C60,
3. Mengidentifikasi posisi ikatan rangkap-dua
4. Menghitung  jumlah atom karbon dalam bangun C60
5. Menghitung jumlah total ikatan atom karbon
6. Menghitung jumlah masing-masing ikatan tunggal maupun ikatan rangkap dua
7. Mengemas bangun geometri C70 dan C80

Pendahuluan

Jenis Alotrop Karbon

Dua bentuk alotrop karbon yang telah lama dikenal yaitu intan dan grafit . Dalam intan tiap atom karbon membentuk bangun struktur tetrahedral dengan 4 atom karbon yang lain dengan panjang ikatan C-C  1,54A^o . Jadi tiap atom karbon dalam intan membentuk orbital hibrida sp³ . Unit tetrahedral ini tersebar secara berkelanjutan membentuk suatu jaringan yang sangat kuat , dimana tiap atom karbon tidak dapat bergerak secara bebas . Berbeda dari intan , grafit disusun oleh lapisan-lapisan atom karbon yang membentuk lingkar 6 datar (heksagon) dan tiap-tiap tom karbon membentuk struktur trigonal datar dengan 3 atom karbon yang lain . Panjang ikatan C-C dalam tiap lapisan yaitu  1,42 A^o ( mirip dengan panjang ikatan C-C dalam benzene , 1,40A^o) , sedangkan jarak antar lapaisan yaitu   3,35 A^o . Dengan demikian tiap atom karbon dalam grafit membentuk orbital hibrida sp² untuk menghasilkan 3 ikatan kovalen tunggal tersebut sedankan orbital p yang lain membentuk ikatan  yang terlokalisasi dan electron inilah yang dianggap bertanggung jawab pada sifat konduktivitas listrik grafit .

Alotrop karbon ketiga yang belum terlalu lama dipelajari secara ekstensif yaitu keluarga fulerena. Fulerena merupakan struktur jaringan atom karbon yang membentuk bangun bola, kebundaran bola yag dibangun bergantung jumlah anggotanya, yang paling umum yaitu C60 (bukminsterfulerena) , C70,dan C80

SEJARAH PENEMUAN C60

1. W.E Addison (1964) meramalkan adanya alotrop karbon selain intan dan grafit
2. David Jones (1966) mengusulkan adanya “hollow graphitic spheroids”  (suatu bangun grafit berlubang atau kubah grafit)
3. Donald Huffman dan Wolfgang Kratchmer (1982/1988) memanaskan batangan grafit pada tekanan renadh menghasilkan jelaga C60 dan C70.
4. Harold Kroto-Richard Smalley dkk (1985) membakar permukaan grafit dengan laser bertenaga tinggi dan menghasilkan C60 mengusulkan dengan bangun “bola”

DATA FULERENA

q  Rumus Umum : C20+2h ( h = jumlah bidang heksagon); jumlah atom C genap.

q  Struktur : bulatan (speris) tersusun oleh bidang pentagon (lingkar-5 anggota) dan heksagon (lingkar-6 anggota)

q  Sifat umum : padatan hitam, larut dalam pelarut organik (toluena,benzena)

q   warna beraneka ragam : C60 purple, C70 merah anggur, dan C80 hijau-kuning

q  Non-konduktor listrik

KEGUNAAN FULERENA

Ø   bermanfaat dalam pengiriman obat-obatan

Ø  Pembentukan laser-laser baru

Ø  Penyediaan kawat tipis adan komponen-komponen dalam nanoteknologi

Ø  Mempengaruhi proses pengolahan batu bara, pembuatan anoda karbon,industri aluminium, minyak pelumas,kabon aktif, katalis dam serat karbon.

Gambar :

(c)

Keterangan :

(a)    . Grafit

(b)   Intan

(c)    C60

PERBEDAAN INTAN,GRAFIT,dan C60

KARAKTERISTIK	INTAN	GRAFIT				C60
Warna	Jernih	Hitam				Hitam
Dalam pelarut organik	Tak larut	Tak larut				Larut (dalam benzena,toluena) berwarna purple
Densitas g/	3,52	2,2				1,5
Titik leleh	>3550	3652-3697				Menyublim
Struktur	Jaringan tetrahedron C-C ~1,54 Å		Lapisan heksagon, jarak antar lapis 3,35 Å C-C ~1,42 Å	Bola: 12 pentagon dan 20 heksagon, C= C ~1,39 Å dan C-C ~1,43 Å
Hibridisasi atom C
Sifat Konduktor	Konduktor Panas		Konduktor listrik		Non-konduktor

PEMBUATAN C60 , C70,C80

—  Alat dan bahan :

1. Bola
2. Karpet
3. Lem kambing
4. Kertas manila,kertas karton
5. Gunting dan pisau

Prosedur Pembuatan

a.       Menggambar sketsa heksagon pada kertas. Kemudian disusun sesuai struktur yang telah ditentukan untuk C60 seperti pada gambar dibawah ini :

C70 seperti dibawah ini ;

C80 seperti dibawah ini ;

b.      Menempelkan kertas yang telah dibentuk pada karpet yang telah disediakan menggunakan lem kambing
 

c.       Setelah ditempel rapi , karpet yang telah ditempel kertas tersebut digunting dan dilipat  sesuai petunjuk arah yang telah dibuat.

 

d.      Kemudian bagan / sketsa karpet yang telah digunting, dibentuk (Karet Bola diletakkan di bagian tengah karpet) seperti bentuk bola dan dilengketkan dengan bantuan lem kambing

e.       Setelah dibentuk dengan rapi, karet bola tersebut dipompa dengan alat pemompa.

f.       . Setelah dipompa sesuai ukuran kertas. Maka hasil akhirnya seperti gambar dibawah:

g.      Dengan cara yang sama bntuklah C70 dan C80 sesuai pola yang ada .