produksi
grafit
Artikel utama: Graphite
Deposito alam secara komersial layak grafit terjadi di banyak bagian dunia, tetapi sumber yang paling penting secara ekonomi di China , India , Brasil dan Korea Utara . Deposito grafit asal metamorf , ditemukan dalam hubungan dengan kuarsa , mika dan feldspars di sekis , gneisses dan batupasir bermetamorfosis dan batu kapur sebagai lensa atau vena , kadang-kadang dari satu meter atau lebih tebal . Simpanan dari grafit di Borrowdale , Cumberland , Inggris pada awalnya ukuran yang cukup dan kemurnian itu, sampai abad ke-19 , pensil dibuat hanya dengan menggergaji blok grafit alam menjadi strip sebelum membungkus strip kayu . Hari ini , deposito lebih kecil dari grafit diperoleh dengan menghancurkan batu induk dan mengambang grafit ringan di atas air . [ 83 ]
Ada tiga jenis grafit - amorf alami , serpihan atau serpihan kristal , dan vena atau benjolan . Grafit amorf adalah kualitas terendah dan paling berlimpah . Bertentangan dengan ilmu pengetahuan , dalam industri " amorf " mengacu pada ukuran kristal yang sangat kecil daripada kurang lengkap struktur kristal . Amorf digunakan untuk nilai yang lebih rendah produk grafit dan grafit harga terendah . Besar deposito grafit amorf ditemukan di Cina , Eropa , Meksiko dan Amerika Serikat . Flake grafit kurang umum dan kualitas yang lebih tinggi daripada amorphous , melainkan terjadi sebagai piring terpisah yang mengkristal dalam batuan metamorf . Flake grafit bisa empat kali harga amorf . Serpih berkualitas baik dapat diolah menjadi grafit diperluas untuk berbagai keperluan , seperti retardants api . Deposito utama yang ditemukan di Austria , Brazil , Kanada , Cina , Jerman dan Madagaskar . Vein atau benjolan grafit adalah yang paling langka , jenis kualitas yang paling berharga , dan tertinggi grafit alam . Hal ini terjadi di pembuluh darah di sepanjang kontak mengganggu dalam gumpalan padat , dan ditambang hanya komersial di Sri Lanka . [ 83 ]
Menurut USGS , produksi dunia grafit alam adalah 1,1 juta ton pada tahun 2010 , yang China menyumbang 800.000 ton , India 130.000 t , Brazil 76.000 t , Korea Utara 30.000 t dan Kanada 25.000 t . Tidak grafit alam dilaporkan ditambang di Amerika Serikat , namun 118.000 t grafit sintetik dengan perkiraan nilai $ 998.000.000 diproduksi pada tahun 2009 . [ 83 ]
berlian
Artikel utama : Diamond
Output berlian pada tahun 2005
Rantai pasokan berlian dikendalikan oleh sejumlah usaha yang kuat , dan juga sangat terkonsentrasi di sejumlah kecil lokasi di seluruh dunia ( lihat gambar ) .
Hanya sebagian kecil dari bijih berlian terdiri dari berlian yang sebenarnya . Bijih hancur , selama perawatan harus diambil untuk mencegah berlian yang lebih besar dari yang hancur dalam proses ini dan selanjutnya partikel diurutkan menurut kepadatan . Hari ini, berlian terletak di fraksi kepadatan berlian kaya dengan bantuan fluoresensi X - ray , setelah langkah-langkah pemilahan akhir dilakukan dengan tangan . Sebelum penggunaan sinar - X menjadi biasa , pemisahan dilakukan dengan sabuk minyak , berlian memiliki kecenderungan kuat untuk menempel grease daripada mineral lain dalam bijih [ 84 ] .
Secara historis berlian diketahui dapat ditemukan hanya dalam deposito aluvial di India selatan. [ 85 ] India memimpin dunia dalam produksi berlian dari saat penemuan mereka pada sekitar abad ke-9 SM [ 86 ] ke abad pertengahan ke-18 AD , tapi potensi komersial dari sumber-sumber ini telah habis pada akhir abad ke-18 dan pada saat itu India telah dikalahkan oleh Brasil di mana berlian non - India pertama ditemukan pada tahun 1725 . [ 87 ]
Produksi berlian dari deposito primer ( kimberlites dan lamproites ) baru dimulai pada 1870-an setelah penemuan ladang berlian di Afrika Selatan . Produksi telah meningkat dari waktu ke waktu dan sekarang menjadi jumlah akumulasi dari 4,5 miliar karat telah ditambang sejak tanggal tersebut . [ 88 ] Sekitar 20 % dari jumlah yang telah ditambang dalam 5 tahun terakhir saja , dan selama sepuluh tahun terakhir 9 tambang baru memiliki mulai produksi sementara 4 lainnya sedang menunggu untuk dibuka segera . Sebagian besar dari tambang ini terletak di Kanada , Zimbabwe , Angola , dan satu di Rusia . [ 88 ]
Di Amerika Serikat , berlian telah ditemukan di Arkansas , Colorado dan Montana . [ 89 ] [ 90 ] Pada tahun 2004 , sebuah penemuan yang mengejutkan dari berlian mikroskopis di Amerika Serikat [ 91 ] menyebabkan Januari 2008 bulk sampling dari pipa kimberlite di daerah terpencil dari Montana . [ 92 ]
Saat ini, sebagian deposito berlian komersial di Rusia , Botswana , Australia dan Republik Demokratik Kongo . [ 93 ] Pada tahun 2005 , Rusia menghasilkan hampir seperlima dari output berlian global, laporan British Geological Survey . Australia memiliki pipa diamantiferous terkaya dengan produksi mencapai tingkat puncak dari 42 metrik ton ( 41 ton panjang , 46 ton singkat ) . Per tahun pada 1990-an [ 89 ] Ada juga deposito komersial yang aktif ditambang di Northwest Territories, Kanada , Siberia ( terutama di wilayah Yakutia , misalnya , Mir pipa dan Udachnaya pipa ) , Brasil , dan di Utara dan Australia Barat .
Jumat, 20 Desember 2013
senyawa organik
senyawa organik
Rumus struktur metana , senyawa organik sederhana mungkin .
Korelasi antara siklus karbon dan pembentukan senyawa organik . Pada tumbuhan , karbon dioksida yang dibentuk oleh fiksasi karbon dapat bergabung dengan air dalam fotosintesis ( hijau) untuk membentuk senyawa organik , yang dapat digunakan dan selanjutnya dikonversi oleh tumbuhan dan hewan .
Karbon memiliki kemampuan untuk membentuk rantai yang sangat panjang interkoneksi ikatan CC . Properti ini disebut catenation . Ikatan karbon-karbon yang kuat , dan stabil . Properti ini memungkinkan karbon untuk membentuk hampir tak terbatas jumlah senyawa , bahkan, ada senyawa yang mengandung karbon lebih dikenal daripada semua senyawa dari unsur-unsur kimia lainnya digabungkan kecuali hidrogen ( karena hampir semua senyawa organik mengandung hidrogen juga) .
Bentuk paling sederhana dari sebuah molekul organik adalah hidrokarbon - keluarga besar molekul organik yang terdiri dari atom hidrogen terikat pada rantai atom karbon . Panjang rantai , rantai samping dan kelompok fungsional semua mempengaruhi sifat molekul organik .
Karbon terjadi di semua kehidupan organik dikenal dan merupakan dasar dari kimia organik . Ketika bersatu dengan hidrogen , membentuk berbagai hidrokarbon yang penting bagi industri sebagai pendingin , pelumas , pelarut , sebagai bahan baku kimia untuk pembuatan plastik dan petrokimia dan sebagai bahan bakar fosil .
Ketika dikombinasikan dengan oksigen dan hidrogen , karbon dapat membentuk banyak kelompok senyawa biologis penting termasuk gula , lignan , chitins , alkohol , lemak , dan ester aromatik , karotenoid dan terpene . Dengan nitrogen membentuk alkaloid , dan dengan penambahan sulfur juga membentuk antibiotik , asam amino , dan produk karet . Dengan penambahan fosfor untuk unsur-unsur lain , membentuk DNA dan RNA , operator kimia - kode kehidupan , dan adenosin trifosfat ( ATP ) , yang paling penting molekul transfer energi di semua sel hidup .
senyawa anorganik
Umumnya karbon - mengandung senyawa yang berhubungan dengan mineral atau yang tidak mengandung hidrogen atau fluorin , diperlakukan secara terpisah dari senyawa organik klasik , namun definisi ini tidak kaku (lihat artikel referensi di atas ) . Di antaranya adalah oksida sederhana karbon . Oksida yang paling menonjol adalah karbon dioksida ( CO2 ) . Ini pernah menjadi konstituen utama paleoatmosphere , tetapi merupakan komponen minor dari atmosfer bumi saat ini . [ 61 ] terlarut dalam air , membentuk asam karbonat ( H
2CO
3 ) , tetapi karena kebanyakan senyawa dengan beberapa oksigen tunggal terikat pada karbon tunggal tidak stabil . [ 62 ] Melalui perantara , meskipun, ion - resonansi stabil karbonat yang dihasilkan. Beberapa mineral penting adalah karbonat , terutama kalsit . Karbon disulfida ( CS
2 ) mirip .
Oksida umum lainnya adalah karbon monoksida ( CO ) . Hal ini dibentuk oleh pembakaran tidak sempurna, dan adalah tidak berwarna , tidak berbau gas . Setiap molekul mengandung ikatan rangkap tiga dan cukup polar , sehingga kecenderungan untuk mengikat secara permanen ke molekul hemoglobin , menggusur oksigen , yang memiliki afinitas ikatan yang lebih rendah . [ 63 ] [ 64 ] sianida ( CN - ) , memiliki struktur yang mirip , tapi berperilaku seperti sebuah ion halida ( pseudohalogen ) . Misalnya dapat membentuk nitrida sianogen molekul ( ( CN ) 2 ) , mirip dengan halida diatomik . Oksida jarang lainnya adalah suboksida karbon ( C
3O
2 ) , [ 65 ] yang tidak stabil dicarbon monoksida ( C2O ) , [ 66 ] [ 67 ] trioksida karbon ( CO3 ) , [ 68 ] [ 69 ] cyclopentanepentone ( C5O5 ) [ 70 ] cyclohexanehexone ( C6O6 ) , [ 70 ] dan anhidrida mellitic ( C12O9 ) .
Dengan logam reaktif , seperti tungsten , bentuk karbon baik karbida ( C4 - ) , atau acetylides ( C2 -
2 ) untuk membentuk paduan dengan titik leleh tinggi . Anion ini juga berkaitan dengan metana dan asetilena , kedua asam sangat lemah . Dengan elektronegativitas dari 2,5 , [ 71 ] karbon lebih memilih untuk membentuk ikatan kovalen . Beberapa karbida adalah kisi kovalen , seperti carborundum ( SiC ) , yang menyerupai berlian .
senyawa organologam
Artikel utama: organologam kimia
Senyawa organologam menurut definisi mengandung setidaknya satu ikatan karbon - logam. Berbagai senyawa tersebut ada, kelas utama termasuk senyawa sederhana alkil - logam ( misalnya , tetraethyllead ) , senyawa η2 - alkena ( misalnya , garam Zeise ) , dan senyawa η3 - alil ( misalnya , allylpalladium klorida dimer ) ; Metalosen mengandung ligan siklopentadienil ( misalnya , ferrocene ) , dan kompleks karbena logam transisi . Banyak karbonil logam yang ada ( misalnya , tetracarbonylnickel ) , beberapa pekerja mempertimbangkan ligan karbon monoksida menjadi murni anorganik , dan tidak organologam .
Sementara karbon dipahami untuk membentuk eksklusif empat ikatan , senyawa yang menarik yang mengandung atom karbon hexacoordinated oktahedral telah dilaporkan . Kation dari senyawa adalah [ ( Ph3PAu ) 6C ] 2 + . Fenomena ini telah dikaitkan dengan aurophilicity ligan emas . [ 72 ]
Sejarah dan etimologi
Antoine Lavoisier di masa mudanya
The English Nama karbon berasal dari carbo Latin untuk batubara dan arang , [ 73 ] situ juga datang charbon Perancis , yang berarti arang . Di Jerman, Belanda dan Denmark , nama-nama untuk karbon Kohlenstoff , koolstof dan kulstof masing-masing, semua secara harfiah berarti batu bara - substansi .
Karbon ditemukan pada zaman prasejarah dan dikenal dalam bentuk jelaga dan arang untuk peradaban manusia awal . Diamonds dikenal mungkin sedini 2500 SM di Cina , sedangkan karbon dalam bentuk arang dibuat sekitar zaman Romawi dengan chemistry yang sama seperti saat ini , dengan memanaskan kayu dalam piramida ditutupi dengan tanah liat untuk mengecualikan udara . [ 74 ] [ 75 ]
Carl Wilhelm Scheele
Pada 1722 , René Antoine de Ferchault Réaumur menunjukkan bahwa besi diubah menjadi baja melalui penyerapan zat tertentu, sekarang dikenal sebagai karbon [ 76 ] Pada tahun 1772 , Antoine Lavoisier menunjukkan bahwa berlian adalah bentuk karbon ; . Ketika ia membakar sampel arang dan berlian dan menemukan bahwa tidak menghasilkan air apapun dan bahwa keduanya dirilis dalam jumlah yang sama karbon dioksida per gram . Pada tahun 1779 , [ 77 ] Carl Wilhelm Scheele menunjukkan bahwa grafit , yang telah dianggap sebagai bentuk timbal , itu bukan identik dengan arang tetapi dengan campuran kecil besi , dan bahwa hal itu memberikan " asam udara " ( namanya untuk karbon dioksida ) ketika teroksidasi dengan asam nitrat . [ 78 ] pada tahun 1786 , para ilmuwan Perancis Claude Louis Berthollet , Gaspard Monge dan CA Vandermonde menegaskan bahwa grafit sebagian besar karbon dengan mengoksidasi dalam oksigen dalam banyak cara yang sama Lavoisier telah dilakukan dengan berlian . [ 79 ] Beberapa besi lagi yang tersisa , yang para ilmuwan Perancis pikir itu diperlukan untuk struktur grafit . Namun, dalam publikasi mereka, mereka mengusulkan nama carbone ( carbonum Latin ) untuk elemen dalam grafit yang dilepaskan sebagai gas setelah pembakaran grafit . Antoine Lavoisier kemudian tercatat karbon sebagai unsur dalam 1789 buku teks-nya . [ 80 ]
Sebuah alotrop karbon baru , fullerene , yang ditemukan pada tahun 1985 [ 81 ] termasuk bentuk berstrukturnano seperti buckyballs dan nanotube [ 25 ] penemunya mereka - . Robert Curl , Harold Kroto dan Richard Smalley - menerima Hadiah Nobel dalam Kimia pada tahun 1996 [ . 82 ] minat baru yang dihasilkan dalam bentuk-bentuk baru mengarah pada penemuan alotrop eksotis lanjut , termasuk karbon kaca , dan kesadaran bahwa " amorf karbon " tidak sepenuhnya amorf . [ 32 ]
Formasi di bintang
Formasi di bintang
Artikel utama: Proses Triple- alpha dan siklus CNO
Pembentukan inti atom karbon memerlukan tabrakan tiga hampir simultan partikel alfa ( inti helium ) dalam inti bintang raksasa atau super-raksasa yang dikenal sebagai proses triple- alpha , sebagai produk dari reaksi fusi nuklir lebih lanjut helium dengan hidrogen atau helium lain inti menghasilkan lithium - 5 dan berilium - 8 masing-masing , yang keduanya sangat tidak stabil dan pembusukan hampir seketika kembali ke inti yang lebih kecil . [ 55 ] Hal ini terjadi dalam kondisi suhu lebih dari 100 megakelvin dan helium konsentrasi bahwa ekspansi yang cepat dan pendinginan dari alam semesta awal dilarang , dan karena itu tidak ada karbon yang signifikan telah dibuat selama Big Bang . Sebaliknya , interior bintang di cabang horisontal mengubah tiga inti helium menjadi karbon melalui proses triple- alpha ini . [ 56 ] Agar tersedia untuk pembentukan kehidupan seperti yang kita tahu , karbon ini harus kemudian tersebar ke ruang sebagai debu , dalam ledakan supernova , sebagai bagian dari materi yang kemudian bentuk kedua , sistem bintang generasi ketiga yang memiliki planet bertambah dari debu tersebut . [ 57 ] The Solar system adalah salah satu sistem bintang generasi ketiga tersebut . Lain dari mekanisme fusi bintang powering adalah siklus CNO , di mana tindakan karbon sebagai katalis untuk memungkinkan reaksi untuk melanjutkan .
Transisi rotasi berbagai bentuk isotop karbon monoksida ( misalnya , 12CO , 13CO , dan C18O ) terdeteksi dalam rentang panjang gelombang submillimeter , dan digunakan dalam studi baru membentuk bintang dalam awan molekul . [ 58 ]
siklus karbon
Artikel utama: siklus karbon
Diagram dari siklus karbon . Angka-angka hitam menunjukkan berapa banyak karbon tersimpan dalam berbagai reservoir , dalam milyar ton ( " GtC " singkatan gigaton karbon , angka adalah sekitar tahun 2004) . Angka-angka ungu menunjukkan berapa banyak karbon bergerak antar reservoir setiap tahun . Sedimen , sebagaimana didefinisikan dalam diagram ini , tidak termasuk ~ 70 juta GtC karbonat batu dan kerogen .
Pada kondisi bumi , konversi dari satu elemen yang lain sangat jarang . Oleh karena itu , jumlah karbon di Bumi secara efektif konstan . Dengan demikian , proses yang menggunakan karbon harus mendapatkan suatu tempat dan membuangnya di tempat lain . Jalan yang karbon berikut di lingkungan membentuk siklus karbon . Misalnya, tanaman menarik karbon dioksida dari lingkungan mereka dan menggunakannya untuk membangun biomassa , seperti dalam respirasi karbon atau siklus Calvin , proses fiksasi karbon . Beberapa biomassa ini dimakan oleh hewan , sedangkan beberapa karbon dihembuskan oleh hewan sebagai karbon dioksida . Siklus karbon jauh lebih rumit dari lingkaran singkat ini , misalnya , beberapa karbon dioksida dilarutkan dalam lautan ; mati materi tumbuhan atau hewan dapat menjadi minyak bumi atau batu bara , yang bisa membakar dengan pelepasan karbon , seharusnya bakteri tidak mengkonsumsinya . [ 59 ] [ 60 ]
kejadian bijih grafit
kejadian
bijih grafit
Kristal berlian mentah .
" Hadir day " ( 1990 ) permukaan air laut terlarut konsentrasi karbon anorganik ( dari klimatologi GLODAP )
Karbon adalah unsur kimia yang paling berlimpah keempat dalam alam semesta oleh massa setelah hidrogen , helium , dan oksigen . Karbon berlimpah di matahari , bintang , komet , dan di atmosfer yang paling planet . Beberapa meteorit mengandung berlian mikroskopis yang terbentuk ketika tata surya masih piringan protoplanet . Berlian mikroskopis juga dapat dibentuk oleh tekanan kuat dan suhu tinggi di lokasi dampak meteorit . [ 38 ]
Dalam kombinasi dengan oksigen karbon dioksida , karbon ditemukan dalam atmosfer bumi ( sekitar 810 gigaton karbon ) dan dilarutkan dalam semua badan air ( sekitar 36.000 gigaton karbon ) . Sekitar 1.900 gigaton karbon yang hadir dalam biosfer . Hidrokarbon ( seperti batu bara , minyak bumi , dan gas alam ) mengandung karbon serta batu bara " cadangan " ( bukan " sumber " ) berjumlah sekitar 900 gigaton , dan cadangan minyak sekitar 150 gigaton . Terbukti sumber gas alam sekitar 175 1012 meter kubik ( mewakili sekitar 105 gigaton karbon ) , namun diperkirakan bahwa ada juga sekitar 900 1.012 meter kubik " tidak konvensional " gas seperti gas shale , mewakili sekitar 540 gigaton karbon . [ 39 ] Karbon juga dikurung sebagai hidrat metana di daerah kutub dan di bawah laut . jual tas murah grosir kerudung murah dompet kulit asli jual bibit pepaya jual jilbab murah online dompet kulit pria original jual dompet wanita kaskus Berbagai perkiraan jumlah karbon ini merupakan telah dibuat : . 500-2500 Gt , [ 40 ] atau 3000 Gt [ 41 ] Di masa lalu , jumlah hidrokarbon yang lebih besar . Menurut salah satu sumber , pada periode 1751-2008 sekitar 347 gigaton karbon dilepaskan sebagai karbon dioksida ke atmosfer dari pembakaran bahan bakar fosil . [ 42 ] Namun , sumber lain menempatkan jumlah ditambahkan ke atmosfer untuk periode sejak 1750 di 879 Gt , dan total akan atmosfer , laut , dan darat ( seperti rawa gambut ) di hampir 2.000 Gt . [ 43 ]
Karbon merupakan komponen utama dalam massa yang sangat besar batuan karbonat ( kapur , dolomit , marmer dan sebagainya ) . Batubara adalah sumber komersial terbesar karbon mineral , akuntansi untuk 4.000 gigaton atau 80 % dari bahan bakar karbon fosil [ 44 ] Hal ini juga kaya karbon - . . Misalnya , antrasit mengandung 92-98 % [ 45 ]
Adapun alotrop karbon individu , grafit ditemukan dalam jumlah besar di Amerika Serikat ( terutama di New York dan Texas ) , Rusia , Meksiko , Greenland , dan India . Berlian alami terjadi di kimberlite batu , ditemukan di kuno vulkanik " leher " , atau " pipa " . Sebagian besar deposito berlian di Afrika , terutama di Afrika Selatan , Namibia , Botswana , Republik Kongo , dan Sierra Leone . Ada juga deposito di Arkansas , Kanada , Kutub Utara Rusia , Brazil dan di Utara dan Australia Barat . Diamonds sekarang juga sedang pulih dari dasar laut lepas Tanjung Harapan . Namun, meskipun berlian yang ditemukan secara alami , sekitar 30 % dari seluruh industri berlian yang digunakan di Amerika Serikat sekarang dibuat secara sintetis .
Carbon- 14 terbentuk di lapisan atas dari troposfer dan stratosfer , pada ketinggian 9-15 km , dengan reaksi yang dipicu oleh sinar kosmik . [ 46 ] neutron Thermal diproduksi yang bertabrakan dengan inti nitrogen - 14 , membentuk karbon - 14 dan proton .
isotop
Artikel utama: Isotop karbon
Isotop karbon adalah inti atom yang mengandung enam proton ditambah jumlah neutron ( bervariasi 2-16 ) . Karbon memiliki dua stabil , alami isotop . [ 11 ] Isotop karbon-12 ( 12C ) membentuk 98,93 % dari karbon di Bumi , sementara karbon - 13 ( 13C ) membentuk 1,07 % sisanya . [ 11 ] Konsentrasi 12C adalah lebih meningkat dalam materi biologi karena reaksi biokimia mendiskriminasi 13C . [ 47 ] pada tahun 1961 , International Union of Murni dan Terapan Kimia ( IUPAC ) mengadopsi isotop karbon - 12 sebagai dasar untuk berat atom [ 48 ] Identifikasi karbon . dalam NMR percobaan dilakukan dengan 13C isotop .
Carbon- 14 ( 14C ) adalah radioisotop alami yang terjadi dalam jumlah jejak di Bumi hingga 1 bagian per triliun ( 0,0000000001 % ) , sebagian besar terbatas pada atmosfer dan deposit dangkal , terutama gambut dan bahan organik lainnya . [ 49 ] isotop ini meluruh dengan 0,158 MeV β - emisi . Karena relatif singkat paruhnya dari 5730 tahun , 14C hampir tidak ada dalam batuan kuno , tetapi dibuat di bagian atas atmosfer ( stratosfer bawah dan troposfer atas ) dengan interaksi nitrogen dengan sinar kosmik . [ 50 ] Kelimpahan 14C di atmosfer dan dalam organisme hidup hampir konstan , tetapi menurun diduga dalam tubuh mereka setelah kematian . Prinsip ini digunakan dalam penanggalan radiokarbon , ditemukan pada tahun 1949 , yang telah digunakan secara luas untuk menentukan umur bahan karbon dengan usia sampai sekitar 40.000 tahun . [ 51 ] [ 52 ]
Ada 15 isotop dikenal karbon dan terpendek - hidup ini adalah 8C yang meluruh melalui emisi proton dan peluruhan alfa dan memiliki paruh 1.98739x10 - 21 s . [ 53 ] The 19C eksotis pameran halo nuklir, yang berarti radius adalah lumayan besar dari yang diharapkan jika inti adalah bidang kepadatan konstan. [ 54 ]
bijih grafit
Kristal berlian mentah .
" Hadir day " ( 1990 ) permukaan air laut terlarut konsentrasi karbon anorganik ( dari klimatologi GLODAP )
Karbon adalah unsur kimia yang paling berlimpah keempat dalam alam semesta oleh massa setelah hidrogen , helium , dan oksigen . Karbon berlimpah di matahari , bintang , komet , dan di atmosfer yang paling planet . Beberapa meteorit mengandung berlian mikroskopis yang terbentuk ketika tata surya masih piringan protoplanet . Berlian mikroskopis juga dapat dibentuk oleh tekanan kuat dan suhu tinggi di lokasi dampak meteorit . [ 38 ]
Dalam kombinasi dengan oksigen karbon dioksida , karbon ditemukan dalam atmosfer bumi ( sekitar 810 gigaton karbon ) dan dilarutkan dalam semua badan air ( sekitar 36.000 gigaton karbon ) . Sekitar 1.900 gigaton karbon yang hadir dalam biosfer . Hidrokarbon ( seperti batu bara , minyak bumi , dan gas alam ) mengandung karbon serta batu bara " cadangan " ( bukan " sumber " ) berjumlah sekitar 900 gigaton , dan cadangan minyak sekitar 150 gigaton . Terbukti sumber gas alam sekitar 175 1012 meter kubik ( mewakili sekitar 105 gigaton karbon ) , namun diperkirakan bahwa ada juga sekitar 900 1.012 meter kubik " tidak konvensional " gas seperti gas shale , mewakili sekitar 540 gigaton karbon . [ 39 ] Karbon juga dikurung sebagai hidrat metana di daerah kutub dan di bawah laut . jual tas murah grosir kerudung murah dompet kulit asli jual bibit pepaya jual jilbab murah online dompet kulit pria original jual dompet wanita kaskus Berbagai perkiraan jumlah karbon ini merupakan telah dibuat : . 500-2500 Gt , [ 40 ] atau 3000 Gt [ 41 ] Di masa lalu , jumlah hidrokarbon yang lebih besar . Menurut salah satu sumber , pada periode 1751-2008 sekitar 347 gigaton karbon dilepaskan sebagai karbon dioksida ke atmosfer dari pembakaran bahan bakar fosil . [ 42 ] Namun , sumber lain menempatkan jumlah ditambahkan ke atmosfer untuk periode sejak 1750 di 879 Gt , dan total akan atmosfer , laut , dan darat ( seperti rawa gambut ) di hampir 2.000 Gt . [ 43 ]
Karbon merupakan komponen utama dalam massa yang sangat besar batuan karbonat ( kapur , dolomit , marmer dan sebagainya ) . Batubara adalah sumber komersial terbesar karbon mineral , akuntansi untuk 4.000 gigaton atau 80 % dari bahan bakar karbon fosil [ 44 ] Hal ini juga kaya karbon - . . Misalnya , antrasit mengandung 92-98 % [ 45 ]
Adapun alotrop karbon individu , grafit ditemukan dalam jumlah besar di Amerika Serikat ( terutama di New York dan Texas ) , Rusia , Meksiko , Greenland , dan India . Berlian alami terjadi di kimberlite batu , ditemukan di kuno vulkanik " leher " , atau " pipa " . Sebagian besar deposito berlian di Afrika , terutama di Afrika Selatan , Namibia , Botswana , Republik Kongo , dan Sierra Leone . Ada juga deposito di Arkansas , Kanada , Kutub Utara Rusia , Brazil dan di Utara dan Australia Barat . Diamonds sekarang juga sedang pulih dari dasar laut lepas Tanjung Harapan . Namun, meskipun berlian yang ditemukan secara alami , sekitar 30 % dari seluruh industri berlian yang digunakan di Amerika Serikat sekarang dibuat secara sintetis .
Carbon- 14 terbentuk di lapisan atas dari troposfer dan stratosfer , pada ketinggian 9-15 km , dengan reaksi yang dipicu oleh sinar kosmik . [ 46 ] neutron Thermal diproduksi yang bertabrakan dengan inti nitrogen - 14 , membentuk karbon - 14 dan proton .
isotop
Artikel utama: Isotop karbon
Isotop karbon adalah inti atom yang mengandung enam proton ditambah jumlah neutron ( bervariasi 2-16 ) . Karbon memiliki dua stabil , alami isotop . [ 11 ] Isotop karbon-12 ( 12C ) membentuk 98,93 % dari karbon di Bumi , sementara karbon - 13 ( 13C ) membentuk 1,07 % sisanya . [ 11 ] Konsentrasi 12C adalah lebih meningkat dalam materi biologi karena reaksi biokimia mendiskriminasi 13C . [ 47 ] pada tahun 1961 , International Union of Murni dan Terapan Kimia ( IUPAC ) mengadopsi isotop karbon - 12 sebagai dasar untuk berat atom [ 48 ] Identifikasi karbon . dalam NMR percobaan dilakukan dengan 13C isotop .
Carbon- 14 ( 14C ) adalah radioisotop alami yang terjadi dalam jumlah jejak di Bumi hingga 1 bagian per triliun ( 0,0000000001 % ) , sebagian besar terbatas pada atmosfer dan deposit dangkal , terutama gambut dan bahan organik lainnya . [ 49 ] isotop ini meluruh dengan 0,158 MeV β - emisi . Karena relatif singkat paruhnya dari 5730 tahun , 14C hampir tidak ada dalam batuan kuno , tetapi dibuat di bagian atas atmosfer ( stratosfer bawah dan troposfer atas ) dengan interaksi nitrogen dengan sinar kosmik . [ 50 ] Kelimpahan 14C di atmosfer dan dalam organisme hidup hampir konstan , tetapi menurun diduga dalam tubuh mereka setelah kematian . Prinsip ini digunakan dalam penanggalan radiokarbon , ditemukan pada tahun 1949 , yang telah digunakan secara luas untuk menentukan umur bahan karbon dengan usia sampai sekitar 40.000 tahun . [ 51 ] [ 52 ]
Ada 15 isotop dikenal karbon dan terpendek - hidup ini adalah 8C yang meluruh melalui emisi proton dan peluruhan alfa dan memiliki paruh 1.98739x10 - 21 s . [ 53 ] The 19C eksotis pameran halo nuklir, yang berarti radius adalah lumayan besar dari yang diharapkan jika inti adalah bidang kepadatan konstan. [ 54 ]
Alotrop karbon
alotrop
Artikel utama: Alotrop karbon
Karbon atom adalah spesies yang sangat pendek - hidup dan , oleh karena itu, karbon stabil pada berbagai struktur multi- atom dengan konfigurasi molekul yang berbeda disebut alotrop . Tiga alotrop relatif terkenal karbon adalah karbon amorf , grafit , dan intan . Setelah dianggap eksotis , fullerene yang saat ini sering disintesis dan digunakan dalam penelitian , mereka termasuk bulky balls , [ 25 ] [ 26 ] karbon nanotube , [ 27 ] nanobuds karbon [ 28 ] dan nanofibers [ 29 ] [ 30 ] Beberapa alotrop eksotis lainnya juga . telah ditemukan , seperti Lonsdaleite , [ 31 ] kaca karbon , [ 32 ] nanofoam karbon [ 33 ] dan karbon acetylenic linear ( carbyne ) . [ 34 ]
Bentuk amorf adalah bermacam-macam atom karbon dalam non - kristal , tidak teratur , fase kaca , yang pada dasarnya adalah grafit tetapi tidak diadakan di macrostructure kristal . Hal ini hadir sebagai bubuk , dan merupakan konstituen utama dari zat-zat seperti arang , jelaga ( jelaga ) dan karbon aktif . Pada tekanan yang normal karbon berbentuk grafit , di mana setiap atom terikat trigonally untuk tiga orang lainnya dalam sebuah pesawat yang terdiri dari cincin heksagonal menyatu , seperti orang-orang dalam hidrokarbon aromatik . [ 35 ] jaringan yang dihasilkan adalah 2 - dimensi , dan yang dihasilkan lembaran datar ditumpuk dan longgar terikat melalui kekuatan lemah van der Waals . Hal ini memberikan grafit kelembutan dan sifat membelah nya ( lembar menyelinap dengan mudah melewati satu sama lain ) . Karena delokalisasi dari salah satu elektron terluar dari setiap atom untuk membentuk π - awan , grafit melakukan listrik , tetapi hanya pada bidang masing-masing lembar kovalen . Hal ini menghasilkan konduktivitas listrik yang lebih rendah massal untuk karbon daripada kebanyakan logam . Delokalisasi juga menyumbang stabilitas energik grafit atas berlian pada suhu kamar .
Beberapa alotrop karbon : a) diamond ; b ) grafit ; c ) Lonsdaleite ; d - f ) fullerenes ( C60 , C540 , C70 ) ; g ) karbon amorf ; h) nanotube karbon.
Pada tekanan yang sangat tinggi karbon membentuk berlian alotrop lebih kompak , memiliki hampir dua kali kepadatan grafit . Di sini , setiap atom terikat tetrahedrally empat orang lain , sehingga membuat jaringan 3 - dimensi mengerut cincin beranggota enam atom . Diamond memiliki struktur kubik yang sama seperti silikon dan germanium dan karena kekuatan ikatan karbon - karbon , itu adalah substansi yang paling sulit alami dalam hal ketahanan terhadap goresan . Berlawanan dengan kepercayaan populer bahwa " berlian adalah selamanya " , mereka sebenarnya termodinamika tidak stabil dalam kondisi normal dan berubah menjadi grafit . [ 13 ] Namun , karena hambatan energi aktivasi yang tinggi , transisi ke grafit begitu sangat lambat pada suhu kamar untuk menjadi kentara . Dalam beberapa kondisi , karbon mengkristal sebagai Lonsdaleite . Formulir ini memiliki kisi kristal heksagonal di mana semua atom yang terikat secara kovalen . Oleh karena itu , semua sifat-sifat Lonsdaleite yang dekat dengan orang-orang dari berlian . [ 31 ]
Fullerenes memiliki struktur grafit - seperti, tapi bukannya packing murni heksagonal , mereka juga mengandung segilima ( atau bahkan heptagons ) dari atom karbon , yang tikungan lembar menjadi bola , elips atau silinder . Sifat-sifat fullerenes ( dibagi menjadi buckyballs , buckytubes dan nanobuds ) belum dianalisis secara penuh dan mewakili daerah intens penelitian di Nanomaterials . Nama " fullerene " dan " buckyball " diberikan setelah Richard Buckminster Fuller , popularizer kubah geodesik , yang menyerupai struktur fullerene . The bulky balls adalah molekul cukup besar terbentuk sepenuhnya karbon terikat trigonally , membentuk spheroids ( yang paling terkenal dan paling sederhana adalah soccerball berbentuk C60 Buckminsterfullerene ) . [ 25 ] Karbon nanotube secara struktural mirip dengan buckyballs , kecuali bahwa setiap atom terikat trigonally di lembaran melengkung yang membentuk silinder berongga . [ 26 ] [ 27 ] nanobuds pertama kali dilaporkan pada tahun 2007 dan Bucky hibrida bahan tabung / buckyball ( bulky balls secara kovalen terikat pada dinding luar nanotube a) yang menggabungkan sifat-sifat baik dalam struktur tunggal . [ 28 ]
Dari alotrop ditemukan lainnya , nanofoam karbon adalah alotrop feromagnetik ditemukan pada tahun 1997 . Ini terdiri dari low-density cluster perakitan atom karbon dirangkai dalam web tiga dimensi longgar , di mana atom terikat trigonally dalam enam - tujuh dan cincin beranggota . Ini adalah salah satu yang paling ringan padatan dikenal , dengan kepadatan sekitar 2 kg/m3 . [ 36 ] Demikian pula , karbon kaca mengandung proporsi yang tinggi porositas tertutup , [ 32 ] tetapi bertentangan dengan grafit normal, lapisan graphitic tidak ditumpuk seperti halaman dalam sebuah buku , tetapi memiliki pengaturan yang lebih acak . Linear acetylenic karbon [ 34 ] memiliki struktur kimia [ 34 ] - ( C ::: C ) n - . Karbon dalam modifikasi ini adalah linier dengan hibridisasi orbital sp , dan merupakan polimer dengan ikatan tunggal dan tiga . Jenis carbyne adalah kepentingan yang cukup besar untuk nanoteknologi sebagai modulus Young adalah empat puluh kali bahwa bahan yang paling sulit dikenal - . Berlian [ 37 ]
Artikel utama: Alotrop karbon
Karbon atom adalah spesies yang sangat pendek - hidup dan , oleh karena itu, karbon stabil pada berbagai struktur multi- atom dengan konfigurasi molekul yang berbeda disebut alotrop . Tiga alotrop relatif terkenal karbon adalah karbon amorf , grafit , dan intan . Setelah dianggap eksotis , fullerene yang saat ini sering disintesis dan digunakan dalam penelitian , mereka termasuk bulky balls , [ 25 ] [ 26 ] karbon nanotube , [ 27 ] nanobuds karbon [ 28 ] dan nanofibers [ 29 ] [ 30 ] Beberapa alotrop eksotis lainnya juga . telah ditemukan , seperti Lonsdaleite , [ 31 ] kaca karbon , [ 32 ] nanofoam karbon [ 33 ] dan karbon acetylenic linear ( carbyne ) . [ 34 ]
Bentuk amorf adalah bermacam-macam atom karbon dalam non - kristal , tidak teratur , fase kaca , yang pada dasarnya adalah grafit tetapi tidak diadakan di macrostructure kristal . Hal ini hadir sebagai bubuk , dan merupakan konstituen utama dari zat-zat seperti arang , jelaga ( jelaga ) dan karbon aktif . Pada tekanan yang normal karbon berbentuk grafit , di mana setiap atom terikat trigonally untuk tiga orang lainnya dalam sebuah pesawat yang terdiri dari cincin heksagonal menyatu , seperti orang-orang dalam hidrokarbon aromatik . [ 35 ] jaringan yang dihasilkan adalah 2 - dimensi , dan yang dihasilkan lembaran datar ditumpuk dan longgar terikat melalui kekuatan lemah van der Waals . Hal ini memberikan grafit kelembutan dan sifat membelah nya ( lembar menyelinap dengan mudah melewati satu sama lain ) . Karena delokalisasi dari salah satu elektron terluar dari setiap atom untuk membentuk π - awan , grafit melakukan listrik , tetapi hanya pada bidang masing-masing lembar kovalen . Hal ini menghasilkan konduktivitas listrik yang lebih rendah massal untuk karbon daripada kebanyakan logam . Delokalisasi juga menyumbang stabilitas energik grafit atas berlian pada suhu kamar .
Beberapa alotrop karbon : a) diamond ; b ) grafit ; c ) Lonsdaleite ; d - f ) fullerenes ( C60 , C540 , C70 ) ; g ) karbon amorf ; h) nanotube karbon.
Pada tekanan yang sangat tinggi karbon membentuk berlian alotrop lebih kompak , memiliki hampir dua kali kepadatan grafit . Di sini , setiap atom terikat tetrahedrally empat orang lain , sehingga membuat jaringan 3 - dimensi mengerut cincin beranggota enam atom . Diamond memiliki struktur kubik yang sama seperti silikon dan germanium dan karena kekuatan ikatan karbon - karbon , itu adalah substansi yang paling sulit alami dalam hal ketahanan terhadap goresan . Berlawanan dengan kepercayaan populer bahwa " berlian adalah selamanya " , mereka sebenarnya termodinamika tidak stabil dalam kondisi normal dan berubah menjadi grafit . [ 13 ] Namun , karena hambatan energi aktivasi yang tinggi , transisi ke grafit begitu sangat lambat pada suhu kamar untuk menjadi kentara . Dalam beberapa kondisi , karbon mengkristal sebagai Lonsdaleite . Formulir ini memiliki kisi kristal heksagonal di mana semua atom yang terikat secara kovalen . Oleh karena itu , semua sifat-sifat Lonsdaleite yang dekat dengan orang-orang dari berlian . [ 31 ]
Fullerenes memiliki struktur grafit - seperti, tapi bukannya packing murni heksagonal , mereka juga mengandung segilima ( atau bahkan heptagons ) dari atom karbon , yang tikungan lembar menjadi bola , elips atau silinder . Sifat-sifat fullerenes ( dibagi menjadi buckyballs , buckytubes dan nanobuds ) belum dianalisis secara penuh dan mewakili daerah intens penelitian di Nanomaterials . Nama " fullerene " dan " buckyball " diberikan setelah Richard Buckminster Fuller , popularizer kubah geodesik , yang menyerupai struktur fullerene . The bulky balls adalah molekul cukup besar terbentuk sepenuhnya karbon terikat trigonally , membentuk spheroids ( yang paling terkenal dan paling sederhana adalah soccerball berbentuk C60 Buckminsterfullerene ) . [ 25 ] Karbon nanotube secara struktural mirip dengan buckyballs , kecuali bahwa setiap atom terikat trigonally di lembaran melengkung yang membentuk silinder berongga . [ 26 ] [ 27 ] nanobuds pertama kali dilaporkan pada tahun 2007 dan Bucky hibrida bahan tabung / buckyball ( bulky balls secara kovalen terikat pada dinding luar nanotube a) yang menggabungkan sifat-sifat baik dalam struktur tunggal . [ 28 ]
Dari alotrop ditemukan lainnya , nanofoam karbon adalah alotrop feromagnetik ditemukan pada tahun 1997 . Ini terdiri dari low-density cluster perakitan atom karbon dirangkai dalam web tiga dimensi longgar , di mana atom terikat trigonally dalam enam - tujuh dan cincin beranggota . Ini adalah salah satu yang paling ringan padatan dikenal , dengan kepadatan sekitar 2 kg/m3 . [ 36 ] Demikian pula , karbon kaca mengandung proporsi yang tinggi porositas tertutup , [ 32 ] tetapi bertentangan dengan grafit normal, lapisan graphitic tidak ditumpuk seperti halaman dalam sebuah buku , tetapi memiliki pengaturan yang lebih acak . Linear acetylenic karbon [ 34 ] memiliki struktur kimia [ 34 ] - ( C ::: C ) n - . Karbon dalam modifikasi ini adalah linier dengan hibridisasi orbital sp , dan merupakan polimer dengan ikatan tunggal dan tiga . Jenis carbyne adalah kepentingan yang cukup besar untuk nanoteknologi sebagai modulus Young adalah empat puluh kali bahwa bahan yang paling sulit dikenal - . Berlian [ 37 ]
Prediksi teoritis diagram fase karbon
karakteristik
Prediksi teoritis diagram fase karbon
Bentuk-bentuk atau alotrop karbon yang berbeda ( lihat di bawah ) mencakup substansi yang paling sulit alami , berlian , dan juga salah satu zat yang paling lembut diketahui, grafit . Selain itu, memiliki afinitas untuk ikatan dengan atom kecil lainnya , termasuk atom karbon lainnya , dan mampu membentuk beberapa ikatan kovalen stabil dengan atom tersebut . Akibatnya , karbon dikenal untuk membentuk hampir sepuluh juta senyawa yang berbeda , sebagian besar dari semua senyawa kimia [ 14 ] Karbon juga memiliki titik sublimasi tertinggi dari semua elemen . . Pada tekanan atmosfer tidak memiliki titik leleh sebagai titik triple adalah pada 10,8 ± 0,2 MPa dan 4.600 ± 300 K ( ~ 4.330 ° C atau 7.820 ° F ) , [ 4 ] [ 5 ] sehingga tersublimasi sekitar 3.900 K. [ 16 ] [ 17 ]
Menyublim karbon dalam busur karbon yang memiliki suhu sekitar 5.800 K ( 5.530 ° C , 9980 ° F ) . Dengan demikian , terlepas dari bentuk allotropic nya , karbon tetap padat pada suhu yang lebih tinggi dari yang tertinggi logam titik leleh seperti tungsten atau renium . Meskipun termodinamika rentan terhadap oksidasi , karbon tahan oksidasi lebih efektif daripada elemen seperti besi dan tembaga yang lebih lemah pereduksi pada suhu kamar .
Senyawa karbon membentuk dasar dari semua kehidupan yang dikenal di Bumi , dan siklus karbon - nitrogen menyediakan beberapa energi yang dihasilkan oleh matahari dan bintang-bintang lainnya . Meskipun membentuk berbagai senyawa yang luar biasa , sebagian besar bentuk karbon yang relatif tidak aktif dalam kondisi normal . Pada suhu dan tekanan standar, menolak semua tapi pengoksidasi kuat . Ia tidak bereaksi dengan asam sulfat , asam klorida , klorin atau alkali . Pada suhu yang tinggi karbon bereaksi dengan oksigen membentuk oksida karbon , dan akan mengurangi oksida logam seperti oksida besi dengan logam . Reaksi eksotermis ini digunakan dalam industri besi dan baja untuk mengontrol kandungan karbon baja :
Fe
3O
4 + 4 C ( s ) → 3 Fe ( s ) + 4 CO ( g )
dengan sulfur untuk membentuk karbon disulfida dan dengan uap dalam reaksi - gas batubara :
C ( s ) + H2O ( g ) → CO ( g ) + H2 ( g ) .
Karbon menggabungkan dengan beberapa logam pada suhu tinggi untuk membentuk karbida logam , seperti besi karbida sementit dalam baja , dan tungsten karbida , banyak digunakan sebagai bahan abrasif dan untuk membuat tips sulit bagi alat pemotong .
Pada 2009, graphene tampaknya menjadi bahan terkuat yang pernah diuji . [ 18 ] Namun , proses pemisahan dari grafit akan membutuhkan beberapa perkembangan teknologi sebelum itu cukup ekonomis untuk digunakan dalam proses industri . [ 19 ]
Sistem alotrop karbon mencakup berbagai ekstrem :
Sintetis nanokristalin berlian adalah bahan yang paling sulit dikenal . [ 20 ] Grafit adalah salah satu bahan terlembut dikenal .
Diamond adalah abrasif utama . Grafit adalah pelumas yang sangat baik , menampilkan superlubricity . [ 21 ]
Diamond adalah isolator listrik yang baik , [ 22 ] dan memiliki tertinggi rincian medan listrik dari berbagai bahan diketahui . Grafit adalah konduktor listrik . [ 23 ]
Diamond adalah konduktor alami yang paling dikenal termal Beberapa bentuk grafit yang digunakan untuk isolasi termal ( yaitu sekat bakar dan perisai panas ) , tetapi beberapa bentuk lain konduktor termal yang baik .
Diamond adalah sangat transparan . Grafit adalah buram .
Berlian mengkristal dalam sistem kubik . Grafit mengkristal dalam sistem heksagonal . [ 24 ]
Karbon amorf benar-benar isotropik . Carbon nanotube adalah salah bahan anisotropik paling yang pernah diproduksi .
alotrop
Prediksi teoritis diagram fase karbon
Bentuk-bentuk atau alotrop karbon yang berbeda ( lihat di bawah ) mencakup substansi yang paling sulit alami , berlian , dan juga salah satu zat yang paling lembut diketahui, grafit . Selain itu, memiliki afinitas untuk ikatan dengan atom kecil lainnya , termasuk atom karbon lainnya , dan mampu membentuk beberapa ikatan kovalen stabil dengan atom tersebut . Akibatnya , karbon dikenal untuk membentuk hampir sepuluh juta senyawa yang berbeda , sebagian besar dari semua senyawa kimia [ 14 ] Karbon juga memiliki titik sublimasi tertinggi dari semua elemen . . Pada tekanan atmosfer tidak memiliki titik leleh sebagai titik triple adalah pada 10,8 ± 0,2 MPa dan 4.600 ± 300 K ( ~ 4.330 ° C atau 7.820 ° F ) , [ 4 ] [ 5 ] sehingga tersublimasi sekitar 3.900 K. [ 16 ] [ 17 ]
Menyublim karbon dalam busur karbon yang memiliki suhu sekitar 5.800 K ( 5.530 ° C , 9980 ° F ) . Dengan demikian , terlepas dari bentuk allotropic nya , karbon tetap padat pada suhu yang lebih tinggi dari yang tertinggi logam titik leleh seperti tungsten atau renium . Meskipun termodinamika rentan terhadap oksidasi , karbon tahan oksidasi lebih efektif daripada elemen seperti besi dan tembaga yang lebih lemah pereduksi pada suhu kamar .
Senyawa karbon membentuk dasar dari semua kehidupan yang dikenal di Bumi , dan siklus karbon - nitrogen menyediakan beberapa energi yang dihasilkan oleh matahari dan bintang-bintang lainnya . Meskipun membentuk berbagai senyawa yang luar biasa , sebagian besar bentuk karbon yang relatif tidak aktif dalam kondisi normal . Pada suhu dan tekanan standar, menolak semua tapi pengoksidasi kuat . Ia tidak bereaksi dengan asam sulfat , asam klorida , klorin atau alkali . Pada suhu yang tinggi karbon bereaksi dengan oksigen membentuk oksida karbon , dan akan mengurangi oksida logam seperti oksida besi dengan logam . Reaksi eksotermis ini digunakan dalam industri besi dan baja untuk mengontrol kandungan karbon baja :
Fe
3O
4 + 4 C ( s ) → 3 Fe ( s ) + 4 CO ( g )
dengan sulfur untuk membentuk karbon disulfida dan dengan uap dalam reaksi - gas batubara :
C ( s ) + H2O ( g ) → CO ( g ) + H2 ( g ) .
Karbon menggabungkan dengan beberapa logam pada suhu tinggi untuk membentuk karbida logam , seperti besi karbida sementit dalam baja , dan tungsten karbida , banyak digunakan sebagai bahan abrasif dan untuk membuat tips sulit bagi alat pemotong .
Pada 2009, graphene tampaknya menjadi bahan terkuat yang pernah diuji . [ 18 ] Namun , proses pemisahan dari grafit akan membutuhkan beberapa perkembangan teknologi sebelum itu cukup ekonomis untuk digunakan dalam proses industri . [ 19 ]
Sistem alotrop karbon mencakup berbagai ekstrem :
Sintetis nanokristalin berlian adalah bahan yang paling sulit dikenal . [ 20 ] Grafit adalah salah satu bahan terlembut dikenal .
Diamond adalah abrasif utama . Grafit adalah pelumas yang sangat baik , menampilkan superlubricity . [ 21 ]
Diamond adalah isolator listrik yang baik , [ 22 ] dan memiliki tertinggi rincian medan listrik dari berbagai bahan diketahui . Grafit adalah konduktor listrik . [ 23 ]
Diamond adalah konduktor alami yang paling dikenal termal Beberapa bentuk grafit yang digunakan untuk isolasi termal ( yaitu sekat bakar dan perisai panas ) , tetapi beberapa bentuk lain konduktor termal yang baik .
Diamond adalah sangat transparan . Grafit adalah buram .
Berlian mengkristal dalam sistem kubik . Grafit mengkristal dalam sistem heksagonal . [ 24 ]
Karbon amorf benar-benar isotropik . Carbon nanotube adalah salah bahan anisotropik paling yang pernah diproduksi .
alotrop
Karbon
Karbon ( dari bahasa Latin : carbo " batubara " ) adalah unsur kimia dengan simbol C dan nomor atom 6 . Sebagai anggota kelompok 14 pada tabel periodik , itu bukan logam dan empat elektron yang tersedia untuk membentuk ikatan kimia kovalen membuat tetravalen . Ada tiga isotop alami , dengan 12C dan 13C yang stabil, sementara 14C adalah radioaktif , membusuk dengan waktu paruh sekitar 5.730 tahun . [ 11 ] Karbon adalah salah satu dari beberapa unsur yang dikenal sejak jaman dahulu . [ 12 ]
Ada beberapa alotrop karbon yang paling dikenal adalah grafit , berlian, dan karbon amorf . [ 13 ] Sifat fisik karbon bervariasi dengan bentuk allotropic . Sebagai contoh, berlian sangat transparan , sedangkan grafit adalah buram dan hitam . Diamond adalah bahan yang paling sulit terjadi secara alamiah dikenal , sedangkan grafit cukup lunak untuk membentuk beruntun atas kertas (sesuai namanya , dari kata Yunani " γράφω " yang berarti " untuk menulis " ) . Diamond memiliki konduktivitas listrik yang sangat rendah , sedangkan grafit adalah konduktor yang sangat baik . Dalam kondisi normal , berlian , nanotube karbon dan graphene memiliki konduktivitas termal tertinggi dari semua bahan yang dikenal .
Semua alotrop karbon padat dalam kondisi normal dengan grafit menjadi bentuk yang paling termodinamika stabil . Mereka tahan bahan kimia dan membutuhkan suhu tinggi untuk bereaksi bahkan dengan oksigen . Keadaan oksidasi yang paling umum dari karbon dalam senyawa anorganik adalah +4 , sementara +2 ditemukan dalam karbon monoksida dan kompleks karbonil logam transisi lainnya . Sumber terbesar dari karbon anorganik batugamping , dolomit dan karbon dioksida , tetapi jumlah yang signifikan terjadi pada deposito organik batubara , gambut , minyak dan metana clathrates . Karbon membentuk senyawa lebih dari unsur lainnya , dengan hampir sepuluh juta senyawa organik murni dijelaskan sampai saat ini , yang pada gilirannya adalah sebagian kecil dari senyawa tersebut yang secara teoritis mungkin dalam kondisi standar. [ 14 ]
Karbon adalah tanggal 15 elemen yang paling melimpah di kerak bumi , dan faktor yang paling berlimpah keempat dalam alam semesta oleh massa setelah hidrogen , helium , dan oksigen . Hal ini hadir dalam semua bentuk kehidupan yang dikenal , dan karbon tubuh manusia adalah kedua unsur yang paling berlimpah massa (sekitar 18,5 % ) setelah oksigen . [ 15 ] kelimpahan ini , bersama dengan keragaman unik dari senyawa organik dan mereka biasa -polimer kemampuan pada suhu biasa ditemui di Bumi membentuk, membuat unsur ini dasar kimia semua kehidupan yang dikenal .
Ada beberapa alotrop karbon yang paling dikenal adalah grafit , berlian, dan karbon amorf . [ 13 ] Sifat fisik karbon bervariasi dengan bentuk allotropic . Sebagai contoh, berlian sangat transparan , sedangkan grafit adalah buram dan hitam . Diamond adalah bahan yang paling sulit terjadi secara alamiah dikenal , sedangkan grafit cukup lunak untuk membentuk beruntun atas kertas (sesuai namanya , dari kata Yunani " γράφω " yang berarti " untuk menulis " ) . Diamond memiliki konduktivitas listrik yang sangat rendah , sedangkan grafit adalah konduktor yang sangat baik . Dalam kondisi normal , berlian , nanotube karbon dan graphene memiliki konduktivitas termal tertinggi dari semua bahan yang dikenal .
Semua alotrop karbon padat dalam kondisi normal dengan grafit menjadi bentuk yang paling termodinamika stabil . Mereka tahan bahan kimia dan membutuhkan suhu tinggi untuk bereaksi bahkan dengan oksigen . Keadaan oksidasi yang paling umum dari karbon dalam senyawa anorganik adalah +4 , sementara +2 ditemukan dalam karbon monoksida dan kompleks karbonil logam transisi lainnya . Sumber terbesar dari karbon anorganik batugamping , dolomit dan karbon dioksida , tetapi jumlah yang signifikan terjadi pada deposito organik batubara , gambut , minyak dan metana clathrates . Karbon membentuk senyawa lebih dari unsur lainnya , dengan hampir sepuluh juta senyawa organik murni dijelaskan sampai saat ini , yang pada gilirannya adalah sebagian kecil dari senyawa tersebut yang secara teoritis mungkin dalam kondisi standar. [ 14 ]
Karbon adalah tanggal 15 elemen yang paling melimpah di kerak bumi , dan faktor yang paling berlimpah keempat dalam alam semesta oleh massa setelah hidrogen , helium , dan oksigen . Hal ini hadir dalam semua bentuk kehidupan yang dikenal , dan karbon tubuh manusia adalah kedua unsur yang paling berlimpah massa (sekitar 18,5 % ) setelah oksigen . [ 15 ] kelimpahan ini , bersama dengan keragaman unik dari senyawa organik dan mereka biasa -polimer kemampuan pada suhu biasa ditemui di Bumi membentuk, membuat unsur ini dasar kimia semua kehidupan yang dikenal .
Langganan:
Komentar (Atom)