LAPORAN TETAP
LAPORAN TETAP
PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK 1
PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK 1
Karbon
Karbon
Disusun Oleh Disusun Oleh Kelompok
Kelompok : : 5 5 (lima)(lima) Anggota
Anggota : : 1. 1. Aroma Aroma KarmilaKarmila
2. M Rio Reynaldo Farhandika I 2. M Rio Reynaldo Farhandika I 3. Msy Wulandari 3. Msy Wulandari 4. Sairah 4. Sairah 5. Sari Anggraini 5. Sari Anggraini 6. Siti
6. Siti NurhasanaNurhasanahh
Dosen Pembimbing: Dosen Pembimbing: Drs. M. Hadeli L., M.Si. Drs. M. Hadeli L., M.Si. Maefa Eka Haryani, S.Pd., M.Pd. Maefa Eka Haryani, S.Pd., M.Pd.
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2017
2017
I. Judul Percobaan : Karbon
II. Tujuan Percobaan :
Tujuan Umum
Mahasiswa memahami sifat kovalensi atom karbon
Tujuan Khusus
Diberikan diagram kerangka map heksagon, mahasiswa mampu (a) mengemas bangun geometri bola C60, (b) mengidentifikasi posisi ikatan
rangkap dua, (c) menghitung jumlah atom carbon dalam bangun C60, (d)
menghitung jumlah total ikatan atom karbon, (e) menghitung jumlah masing-masing ikatan tunggal maupun ikatan rangkap dua, dan mengemas bangun geometri C70 dan C80.
III. Dasar Teori
Keberadaan karbon di alam terjadi dalam dua wujud, yang pertama dalam wujud mineral dan yang kedua dalam wujud grafit. Intan merupakan wujud mineral dari karbon. Ikatan C-C dalam intan berupa tetrahedron, sedangkan dalam grafit membentuk lingkar enam dalam bidang datar yang beresonansi. Intan merupakan molekul besar yang melebar dalam tiga dimensi (ruang), sehingga atom-atomnya terikat sangat kuat satu sama lain. Hal ini mengakibatkan intan menjadi sangat keras.
Molekul grafit melebar dalam dua dimensi (bidang) dan bidang tersebut dapat berlapis-lapis. Antara lapisan diikat oleh gaya Van Der Waals yang lemah, sehingga mudah bergeser dan lepas, seperti pensil dapat dituliskan karena ujungnya adalah grafit. Elektron ikatan (dalam ikatan rangkap) dapat berpindah- pindah, maka grafit bersifat konduktor dan dipakai dalam sel elektrolisis.
Selain itu, unsur karbon di alam juga terdapat di dalam kerak bumi dalam bentuk unsur bebas dan senyawa. Senyawa alamiah karbon yang utama adalah
zat-zat organik, misalnya senyawa organik dalam jaringan tubuh makhluk hidup baik tumbuhan maupun hewan. Selain itu, dalam bahan yang berasal dari benda
hidup seperti arang dan minyak bumi. Juga terdapat dalam senyawa organik komersial, misalnya senyawa asam asetat (CH3COOH) dan freon (CFC).
Senyawa karbon lainnya adalah senyawa karbon anorganik, yaitu senyawa karbondioksida (CO2) dan batuan karbonat (CO3) yang dikenal sebagai mineral
seperti karbonat dari unsur IIA (MgCO3, SrCO3, dan BaCO3). Juga kebanyakan
terdapat dalam senyawa karbonat dan bikarbonat, misalnya senyawa natrium karbonat (Na2CO3) dan natrium bikarbonat (NaHCO3).
Di dalam kehidupan sehari-hari, karbon memang sangat berperan, terutama pada mahluk hidup. Sebagian besar mahluk hidup mengandung atom karbon, ini dapat diketahui jika mahluk hidup tersebut dibakar maka akan menyisakan zat yang berwarna hitam, seperti kayu dibakar, binatang dibakar atau bahkan manusia yang terbakar. Zat hitam sisa dari pembakaran itu adalah karbon..
Alotrop adalah sifat sejumlah tertentu unsur dimana unsur ini mampu berada dalam dua atau lebih bentuk, pada setiap alotrop atom-atom unsur tersebut berikatan dengan cara yang berbeda sehingga membentuk modifikasi struktur
yang berbeda pula. Berbagai macam alotrop karbon adalah: 1. Diamond
Diamond adalah salah satu contoh alotrop yang terbaik dari karbon dan memiliki nilai ekonomi yang tinggi, dimana sifatnya yang keras dan memiliki
optikal optis sehingga banyak dipakai dalam berbagai industri dan untuk bahan baku perhiasan. Diamond menjadi mineral alami terkeras yang pernah ada, tidak ada unsur alam yang dapat memotong diamond maupun menarik (merenggangkan) diamond.
Setiap karbon yang terdapat dalam diamond berikatan secara kovalen pada empat atom karbon yang lain dalam bentuk geometri tetrahedarl. Dan tetrahedarl ini membentuk 6 cincin karbon seperti sikloheksana dalam bentuk konformasi “kursi” sehingga hal ini mengakibatkan tidak adanya sudut ikatan yang mengalami ketegangan. Jalinan struktur kovalen yang stabil inilah membuat sifat diamond menjadi keras.
Panjang ikatan tunggal pada diamond adalah 0,154 nm. Dengan struktur kristal kubus perbusat muka dan densitasnya sekitar 3,51 g/cm3. Diamond yang murni memiliki indeks refraktori sebesar 2,465 pada 397 nm, 2.427 at 527 nm, 2.417 at 589 nm, 2.408 at 670 nm, and 2.402 at 763 nm.
2. Grafit
Grafit berstruktur lapisan yang terdiri atas cincin atom karbon beranggotakan 6 yang mirip cincin benzen yang terkondensasi tanpa atom
hidrogen (Gambar 4.4). Jarak karbon-karbon dalam lapisan adalah 142 pm dan ikatannya memiliki karakter ikatan rangkap analog dengan senyawa aromatik. Karena jarak antar lapisan adalah 335 pm dan lapis-lapis tersebut diikat oleh ikatan yang relatif lemah yakni gaya van der Waals, lapisan-lapisan ini dengan mudah akan saling menggelincir bila dikenai gaya. Hal inilah yang merupakan asal mula sifat lubrikasi grafit. Berbagai molekul, seperti logam alkali, halogen,
halida logam, dan senyawa organik dapat menginterkalasi lapisan grafit dan membentuk senyawa interkalasi. Grafit memiliki sifat semi-logam, konduktivitasnya (10-3 Ωcm paralel dengan lapisan dan hantarannya sekitar 100 kali lebih kecil dalam arah tegak lurus lapisan).
Grafit lebih reaktif dibandingkan dengan karbon, disebabkan reaktan dapat menetrasi diantara lapisan heksagonal grafit. Tidak bereaksi dengan asam encer atau basa dan dapat dioksidasi oleh asam kromat menjadi CO2. Grafit tidak
mencair akan tetapi mengalami sublimasi pada suhu 3500 C. Kristal grafit memiliki dua bentuk yaitu alfa-grafit dengan bentuk heksagonal dan beta grafit dengan bentuk rombohedral.
3. Grafena
Grafena merupakan lapisan tunggal dari grafit dengan ikatan karbon sp2 membentuk susunan seperti sarang lebah (monolayer grafit). Ikatan karbon-karbon memiliki panjang 0,142 nm. Grafena merupakan struktur dasar dari grafit, karbon nano, dan fuleren, dan dapat didiskripsikan sebagai lapisan molekul aromatic.
4. Karbon Amorfos
Karbon amorfos atau disebut sebagai karbon reaktif, merupakan alotop karbon dimana tidak memiliki struktur kristalin. Karbon amorfos biasa disingkat sebagai aC untuk karbon amorfos yang biasa, aC:H untuk karbon amorfos yang terhidrogenasi, dan ta-C untuk tetrahedral karbon amorfos (seperti diamond). Dalam bidang mineralogy, karbon amorfos biasa digunakan untuk istilah coal dan jenis karbon yang tak murni selain grafit dan diamond.
5. Fuleren
Fuleren merupakan molekul yang keseluruhannya dibangun oleh atom karbon dalam bentuk hollow, bulatan (sphere), ellipsoidal, atau tube. Fuleren yang berbentuk spherical disebut buckyballs, dan yang berbentuk silinder disebut sebagai karbon nanotube atau buckytubes. Fuleren memiliki struktur seperti grafit akan tetapi hanya dibangun dari grafena yang saling berhubungan satu sama lain. Penemuan fuleren menjadikan alotrop karbon semakin bervariasi dan menjadi subyek penelitan yang penting untuk elektronik, ilmu bahan, dan nanoteknoligi. Kegunaan unsur karbon :
Karbon bersifat sangat istimewa karena kemudahannya berikatan dengan unsur-unsur lain. Keistimewaan karbon ini menyebabkannya mampu membentuk banyak senyawa. Unsur karbon yang sering di gunakan dalam kehidupan
sehari-hari merupakan karbon dalam bentuk intan, grafit, dan amorf .
1. Grafit, baik yang alamiah maupun sintetik mempunyai banyak kegunaan. Kegunaannya itu di antaranya untuk bahan hitam dalam pensil biasa, pigmen dalam cat hitam, bahan pembuatan krus (mangkok untuk bahan kimia), elektode untuk penggunaan pada suhu yang sangat tinggi, pelumas kering, bila serbuk grafit di dispersikan dengan minyak akan dihasilkan pelumas cair. 2. Intan, terutama yang bernoda dan kecil-kecil digunakan dalam industri untuk
membuat bubuk penggosok yang paling keras untuk roda pengasah, ujung mata bor dan gigi gergaji.
3. Amorf, karbon dalam bentuk amorf, seperti arang, kokas, batu bara, dan karbon hitam memiliki sifat yang rapuh. Karbon amorf ini, antara lain
digunakan sebagai bahan bakar (batu bara), zat warna hitam, tinta cetak, dan sebagai pereduksi pada proses peleburan logam. Karbon amorf yang diaktifkan (karbon aktif) digunakan sebagai adsorben (penjerap) yang dapat menyerap bau-bauan, gas beracun, mikroorganisme, dan kotoran dalam larutan. Obat sakit perut dan norit merupakan contoh karbon amorf yang dapat menyerap mikroorganisme.
Selain itu, karbon juga diperlukan untuk pigmen hitam di dalam tinta cetak untuk buku, majalah dan surat kabar, kertas karbon, bahan bakar mobil, semir sepatu, penguat dan pengeras bahan karet, ban dalam dan barang-barang karet, dan sebagai unsur penting untuk konstruksi bermacam-macam peralatan listrik dan nuklir, mulai dari sapu penyedot debu untuk rumah tangga sampai dinamo yang paling besar dan rektor nuklir. Busur karbon digunakan untuk membuat radiasi tampak dan ultraviolet dalam sejumlah besar proses industri yang bergantung pada reaksi fotokimia.
Karbon juga memiliki manfaat dibidang pertanian yaitu sebagai pembangun bahan organik karena sebagian besar bahan kering tanaman terdiri dari bahan organik, diambil tanaman berupa CO2. Karbon juga berperan dalam
pembuatan baja. Baja adalah logam paduan, logam besi sebagai unsur dasar dengan karbon sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal (crystal lattice) atom besi. Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah (titanium), krom (chromium), nikel, vanadium,
cobalt dan tungsten (wolfram). Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan kekuatan tariknya (tensile strength), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (ductility).
Sedangkan kegunaan karbon berdasarkan persenyawaannya, yaitu:
Gas CO2 dalam air akan membentuk senyawa H2CO3. Asam karbonat
H2CO3, bila ditambahkan ke dalam minuman (minuman berkarbonasi), akan
memberikan rasa tajam yang menyegarkan. Asam karbonat H2CO3, merupakan
bahan baku untuk pembuatan garam-garam karbonat.
CO2 dalam udara berfungsi untuk menjaga suhu permukaan bumi pada
malam hari agar tidak terlalu dingin. CO2 dalam udara dapat menyerap sinar infra
merah (sinar yang mengandung energi panas) dari sinar matahari yang dipantulkan bumi. Pada malam hari CO2 melepaskan infra merah tersebut ke
permukaan bumi yang dingin sehingga permukaan bumi menjadi hangat.
IV. Prosedur Percobaan
1. Fotokopilah map heksagon (lihat lembar map) di atas kertas manila ukuran A4.
2. Gunting pada bagian (salah satu sisi heksagon), yang sudah ditandai “gunting” (ada 8 sisi yang digunting)
3. Guntinglah bagian heksagon secara utuh yang sudah dinomori 1-8, hingga diperoleh lubang-lubang heksagon (ada 8 lubang heksagon)
4. Tumpang tindihkan (dan kemudian rekatkan dengan lem) setiap dua heksagon yang digunting satu sisi penghubungan di sekitar tiap lubang
heksagon sehingga membentuk lubang pentagon hingga memperoleh sebuah bangun bola
Map heksagon untuk pembentukan fulurena C60
→ = gunting di sini → = arah lipat
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, dan 8 = bidang heksgon yang harus dilubangi/dibuang
V. Tugas
Bentuklah map heksagon yang telah digunting tersebut menjadi bangun bola C60 yang tesusun oleh heksagon dan lubang pentagon. Jika setiap titik susud heksagon maupun pentagon mewakili atom karbon, hitung jumlah heksagon dan lubang pentagon, jumlah atom C persekutuan antara satu lubang pentagon dan dua heksagon, tandai ikatan rangkap dua dengan garis spidol merah (ikatan tunggal tidak usah ditandai), hitung jumlah ikatan tunggal dan rangkap dua. Secara sama bentuk lah fulerena C70 dari map heksagon yang tersedia menurut pola berikut ini.
→ = gunting di sini → = arah lipat
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, dan 8 = bidang heksgon yang harus dilubangi/dibuang
Demikian juga bentuklah fulerena C80 dari map heksagon yang tersedia menurut pola berikut ini.
→ = gunting di sini dan arah lipat
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, dan 8 = bidang heksagon yang harus dilubangi/ dibuang
VI. Hasil Pengamatan
1. Bangun yang mendekati bentuk bola soccer ini terdiri dari bidang heksagon dan (lubang) pentagon sejumlah : 20 heksagon dan 12 pentagon.
2. Setiap bidang pentagon dikelilingi oleh C60 : 5 heksagon, C70 : 5 heksagon, dan C80 : 5 heksagon. Dan setiap bidang heksagon selalu dikelilingi oleh C60 : 3 pentagon, C70 : 3 pentagon, dan C80 : 3 pentagon.
3. Setiap atom C (titik sudut bidang) selalu merupakan titik persekutuan dari sejumlah 1 bidang pentagon dan 2 bidang heksagon ; jadi setiap atom C ini selalu membentuk ikatan dengan sejumlah 3 atom C lainnya.
4. Jumlah atom C penyusun bola soccer ini yaitu sebanyak 60+70+80 = 210 atom. Berdasarkan data (1) dan (3), jumlah atom C ini dapat dihitung menurut cara perhitungan sebagai berikut :
[n x h] + [m x p] / z = [6 x 20]+[5 x 12] / 3 = 60 atom (untuk C60) Sehingga :
= 70 atom (untuk C70) = 80 atom (untuk C80)
Dimana, n = jumlah bidang heksagon, h = jumlah atom C, m = jumlah bidang pentagon, p = jumlah atom C tiap bidang pentagon, dan z = jumlah
ikatan untuk tiap atom C.
5. Jumlah total ikatan C-C yaitu 315 ikatan. Hal ini dapat diperoleh menurut cara perhitungan sebagai berikut :
Jumlah ikatan C-C = ½ (q x z) = ½ (210 x 3) = 315 ikatan
Dimana angka ½ diperoleh dari kenyataan bahwa setiap ikatan C-C selalu merupakan sisi persekutuan antara dua bidang (baik heksagon- heksagon maupun heksagon-pentagon), q = jumlah atom C total, dan z = jumlah ikatan tiap atom.
C60 = ½ (60 x 3) = 90 ikatan C70 = ½ (70 x 3) = 105 ikatan C80 = ½ (80 x 3) = 120 ikatan
6. Jumlah ikatan rangkap dua C=C (yang diatandai dengan garis spidol merah) yaitu sebanyak 105 ikatan dan jumlah ikatan tunggal C-C (yang tidak ditandai apapun) yaitu 120 ikatan. Hal ini juga dapat dilakukan dengan perhitungan sebagai berikut : a. Jumlah ikatan tunggal C- C = ⅔ x jumlah ikatan total = ... b. Jumlah ikatan rangkap C=C = ⅓ x jumlah
ikatan total = ...
C60 = ⅔ x 90 = 60 ikatan atom tunggal = ⅓ x 90 = 30 ikatan rangkap dua C70 = ⅔ x 105 = 70 ikatan tunggal
= ⅓ x 105 = 35 ikatan rangkap dua C80 = ⅔ x 120 = 80 ikatan tunggal
VII. Pembahasan
Pada praktikum kali ini praktikan melakukan percobaan mengenai karbon, Karbon adalah suatu unsur kimia yang memiliki nomor atom 6 dan nomor massa 12 sehingga aton karbon memiliki konfigurasi elektron 1S2 2S2 2P2 .Atom karbon berada pada golongan IVA dan pada periode 2 pada sistem periodik, sehingga atom karbon memiliki sifat- sifat kovalensi karbon. Atom karbon memiliki tiga bentuk allotrop karbon yang dikenal dengan intan, grafit dan satu lagi ialah dari kelas fulerena. Oleh karena itu maka atom karbon membentuk suatu jaringan yang sangart kuat sehingga tiap atom tiap atom karbon tersebut dapat bergerak secara bebas.
Melalui percobaan yang dilakukan praktikan dengan salah satu allotrop karbon yakni dari kelas fulerena, yaitu dengan menggunakan diagram kerangka heksagon dengan atom karbon dalam bangun C60 , C70 , dan C80 .
Melalui masing-masing bentuk atom karbon atom tersebut memiliki heksagon dan lubang heksagon yang diperoleh dari setiap dua heksagon yang digunting satu sisi penghubungnya disetiap sisi lubang heksagon tersebut. Maka dikemaslah atom geometrinya untuk mendapatkan suatu bentuk seperti bola yang mana atom tersebut memiliki ikatan tunggal dan ikatan rangkap. Setelah dirangkai bentuk dari masing-masing C60, C70, dan C80, maka diperoleh bahwa
setiap bidang pentagon memiliki heksagon yang sama dan selalu dikelilingi oleh C60 = 5 heksagon, C70 = 5 heksagon, dan C80 = 5 heksagon. Setiap
masing-masing heksagon yang dikelilingi oleh beberapa pentagon yaitu, C60 =
3 pentagon, C70 = 3 pentagon, dan C80 = 3 pentagon. Dari jumlah pentagon
dan heksagon setiap bangun geometri C60 , C70 , dan C 80 , maka kita dapat
menghitung jumlah atom yang menyusun bola dengan menggunakan rumus yaitu untuk membuktikan bahwa setiap bangun geometri yang dilakukan dengan praktek maupun secara teori adalah sama yaitu C60 memiliki 60 atom,
C 70 memiliki 70 atom, dan C80 memiliki 80 atom.
Dari percobaan yang dilakukan diatas maka bentuk dari heksagon yang memiliki bentuk yang mirip dengan bola soccer adalah C60. Karena memiliki
bidang heksagon sebanyak 20 buah dan memiliki lubang pentagonnya yaitu 12 buah. Dengan menggunakan perhitungan dari percobaan yang telah didapatkan yaitu dengan mendapatkan bangunan berbentuk bola dari bidang heksagon C60 , C70 , dan C80 maka didapatkan bahwa setiap ikatan C-C selalu
merupakan sisi persekutuan antara dua bidang (baik heksagon- pentagon maupun pentagon- heksagon) yang dapat dilihat dari lingkaran bentuk bola yang diperooleh dari bangun geometri C60 , C70 , dan C80. Bentuk geometri
C60 , C70 , dan C80 . Yang telah diperoleh bangunnya maka dapat dikenali
yang mana ikatan tunggal dan yang mana ikatan rangkap. Ikatan tunggal ditandai dengan tidak ada bentuk tumpang tindih dari dua heksagon yang direkatkan dengan lem, dan sebaliknya ikatang rangkap ditandai dengan tumpang tindih dari dua heksagon yang direlatkan dengan lem.
VIII. Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan:
1. Setiap ikatan C-C selalu merupakan sisi persekutuan antara dua bidang (baik heksagon-pentagon maupun pentagon-heksagon.
2. Jumlah atom suatu karbon sama dengan jumlah bangun geometri atom karbonnya.
3. Ikatan rangkap pada bangun geometri ditandai dengan tumpang tindih 2 heksagon yang direkatkan dengan lem.
4. Bangun yang mendekati bangun bola soccer adalah C60 yang terdiri dari
20 heksagon dan 12 pentagon.
IX. Daftar Pustaka
Cotton, F.A. dan Wilkinson, G. 1989. Kimia anorganik I. Universitas Indonesia:Jakarta
Gulo, Fakhili dan Desi. 2014. Panduan Praktikum Kimia Anorganik I . Indralaya : Laboratorium PSB Ki mia Universitas Sriwijaya.
Ilhami,S.2012. Makalah Karbon (Kimia Anorganik). (Online). http://coretansowel.blogspot.co.id/2013/02/karbon_738.html. (Diakses pada tanggal 28 September 2017)
XI. LAMPIRAN
C60 C70 C80
