Apakah itu unsur Karbon? Artikel ini akan membincangkan sifat, sejarah penghasilan Karbon dan kegunaannnya dalam kehidupan seharian kita
Pengenalan
Karbon merupakan sejenis unsur kimia dengan simbol C dan terletak dalam kumpulan 14 jadual berkala unsur. Ia sejenis unsur bukan logam tetravalensi dan wujud dalam bentuk pepejal pada keadaan normal. Ia juga wujud dalam keadaan yang tulen seperti berlian dan grafit.
Atom Karbon juga dapat bergabung dengan unsur lain membentuk molekul. Molekul karbon inilah yang menjadi asas kepada struktur hidupan seperti tumbuhan, haiwan dan juga manusia. Karbon juga mempunyai banyak alotrop seperti berlian, grafit, graphene, fullerene dan banyak lagi.
Alotrop bermaksud unsur kimia yang wujud dalam 2 atau lebih bentuk dan mempunyai sifat fizikal yang sama. Dengan erti kata lain, karbon mempunyai struktur yang berbeza beza namun mempunyai formula kimia yang sama.
Sifat Fizikal dan Sifat Kimia
Setiap unsur Kimia pasti mempunyai sifat-sifat dan ciri-ciri yang tersendiri. Sifat ini dapat dibahagikan kepada sifat fizikal dan sifat kimia.
Sifat fizikal karbon yang paling utama ialah ia wujud dalam keadaan pepejal pada keadaan normal iaitu 1 atm dan 25 ℃. Selain itu, karbon mempunyai banyak alotrop ataupun wujud dalam pelbagai bentuk seperti grafit, amorfus, berlian, dan banyak lagi. Berlian merupakan bahan paling kuat yang pernah ditemui dalam sejarah.
Dari segi kimia, karbon mempunyai takat didih dan takat lebur yang sangat tinggi iaitu melebihi 3000 °C. Ia juga tidak larut di dalam air. Ia mempunyai 15 isotop dan isotop karbon-12 merupakan isotop yang paling banyak ditemui di muka bumi.
Sifat fizikalnya adalah:
- Simbol: C
- Nombor atom: 6
- Berat atom: 12.0096 – 12.0116
- Kumpulan: 12
- Takat lebur: 3550 °C
- Takat didih: 4827 °C
- Ketumpatan: 2.25 g/L (grafit)
- Konfigurasi elektron: 1s2 2s2 2p
Sejarah
Nama karbon datang daripada perkataan Latin iaitu ’carbo’ yang bermaksud arang batu. Di Jerman, Denmark dan Belanda, karbon dikenali dengan nama Kohlenstoff, Klustof dan Koolstof. Dalam lipatan sejarah, karbon pada awalnya dikesan dalam bentuk jelaga wasap dan arang. Oleh kerana sifatnya yang berwarna hitam dan mempunyai banyak kegunaan, Karbon dipercayai telah digunakan ribuan tahun dulu.
Berlian juga merupakan suatu elemen yang diperbuat dari susunan atom karbon. Oleh kerana sifatnya yang sangat keras, manusia pada mulanya mengganggap berlian adalah elemen yang kebal dan tidak dapat dihancurkan. Pada tahun 1694, dua orang ahli sains dari Florence, Itali iaitu Giuseppe Averani dan Cipriano Targioni telah menjumpai kaedah untuk meleburkan berlian dengan mengenakan suhu yang sangat tinggi. Mereka menggunakan cahaya matahari lalu difokuskan pada kanta pembesar. Proses ini menghasilkan suhu yang sangat tinggi dan berjaya meleburkan berlian.
Pada tahun 1796, ahli Kimia Inggris iaitu Smithson Tennant berjaya membuktikan bahawa berlian terbina dari unsur karbon sahaja. Apabila dibakar menggunakan oksigen, produk yang dihasilkan hanyalah karbon dioksida seterusnya membuktikan teori ini.
Kegunaan dan Aplikasi dalam Kehidupan
1. Bahan Bakar
Karbon merupakan suatu elemen penting dalam bahan bakar yang manusia gunakan. Ia wujud dalam pertroleum dalam bentuk hidrokarbon. Sebagai contoh, petrol yang kita gunakan pada kenderaan merupakan campuran hidrokarbon yang mengandungi rantaian panjang karbon. Selain itu, gas yang digunakan di dapur rumah kita mengandungi gas metana yang mengandungi unsur karbon.
Di pusat dan stesen janakuasa misalnya, arang batu digunakan sebagai bahan bakarnya bagi menghasilkan elektrik. Arang batu ini sememangnya mempunyai kandungan karbon yang sangat tinggi. Sebab itulah ia mempunyai warna yang hitam legam.
2. Rawatan Air
Bermula dari mesin Coway di rumah kita, hingga rawatan air di industri. Karbon merupakan suatu bahan yang sangat versatil terutamanya dalam proses rawatan air. Ia sebenarnya telah digunakan sejak zaman dahulu lagi bagi menapis air minuman. Pada masa kini, karbon digunakan secara meluas dalam proses rawatan air. Di dalam mesin Coway di rumah kita, terdapat sejenis karbon yang dinamakan sebagai karbon aktifan (activated carbon). Karbon aktifan merupakan unsur karbon yang mempunyai liang liang pori yang banyak pada strukturnya. Liang-liang pori inilah yang akan memerangkap bendasing, bau, pigmen warna dan lain lain bahan cemar.
Di industri juga, karbon aktifan ini sangat popular dan digunakan dalam rawatan air sisa. Sebelum air sisa ini dilepaskan, ia akan menjalani proses rawatan air menggunakan karbon aktifan ini bagi merawat air tadi. Setelah rawatan selesai, barulah air sis aini dapat dilepaskan ataupun digunakan semula dalam proses tertentu.
3. Arkeologi
Karbon-14 merupakan isotop karbon yang mempunyai setengah hayat yang paling lama. Isotop ini digunakan dalam bidang arkeologi bagi menentukan usia sesuatu artifak atau barang sejarah.
Kaedah ini telah ditemui oleh Sir Willard F. Libby pada tahun 1940 dan melalui penemuannya ini, telah membawa kepada hadiah Nobel dalam bidang kimia 1960. Dalam menentukan usia sesuatu bahan, saintis akan mengenalpasti jumlah karbon-14 yang terdapat pada bahan tersebut. Dari situ, pengesanan usia yang tepat dapat dilakukan. Ia sememangnya amat berguna dalam bidang arkeologi dan sejarah masa silam.
Unsur yang lain
Rujukan: