Laporan Kimia Anorganik Karbon

LAPORAN TETAP PRAKTIKUM KIMIA ANORGANIK 1 Karbon

Disusun Oleh Kelompok

: 5 (lima)

Anggota

: 1. Aroma Karmila 2. M Rio Reynaldo Farhandika I 3. Msy Wulandari 4. Sairah 5. Sari Anggraini 6. Siti Nurhasanah Nurhasanah

Dosen Pembimbing: Drs. M. Hadeli L., M.Si. Maefa Eka Haryani, S.Pd., M.Pd.

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2017

I.

II. 

Judul Percobaan

: Karbon

Tujuan Percobaan

:

Tujuan Umum

Mahasiswa memahami sifat kovalensi atom karbon



Tujuan Khusus

Diberikan diagram kerangka map heksagon, mahasiswa mampu (a) mengemas bangun geometri bola C 60, (b) mengidentifikasi posisi ikatan rangkap dua, (c) menghitung jumlah atom carbon dalam bangun C 60,  (d) menghitung jumlah total ikatan atom karbon, (e) menghitung jumlah masingmasing 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 (CH 3COOH) dan freon (CFC). Senyawa karbon lainnya adalah senyawa karbon anorganik, yaitu senyawa karbondioksida (CO2) dan batuan karbonat (CO 3) yang dikenal sebagai mineral seperti karbonat dari unsur IIA (MgCO 3, SrCO3, dan BaCO3). Juga kebanyakan terdapat dalam senyawa karbonat dan bikarbonat, misalnya senyawa natrium karbonat (Na2CO3) dan natrium bikarbonat (NaHCO 3). 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 CO 2. 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 sp 2 membentuk susunan seperti sarang lebah (monolayer grafit). Ikatan karbonkarbon 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 seharihari 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 CO 2. 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 H 2CO3. Asam karbonat H2CO3, bila ditambahkan ke dalam minuman (minuman berkarbonasi), akan memberikan rasa tajam yang menyegarkan. Asam karbonat H 2CO3, merupakan  bahan baku untuk pembuatan garam-garam karbonat. CO2  dalam udara berfungsi untuk menjaga suhu permukaan bumi pada malam hari agar tidak terlalu dingin. CO 2 dalam udara dapat menyerap sinar infra merah (sinar yang mengandung energi panas) dari sinar matahari yang dipantulkan bumi. Pada malam hari CO 2  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 C 60

 = 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. Map heksagon untuk pembentukan fulerena C 70

→

= 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. Map heksagon untuk pembentukan fulerena C80

→

= 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 = ⅓ x 120 = 40 ikatan rangkap dua

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 1S 2 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 C 60 , 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 C 60, C70, dan C80, maka diperoleh bahwa setiap bidang pentagon memiliki heksagon yang sama dan selalu dikelilingi oleh C60  = 5 heksagon, C 70  = 5 heksagon, dan C 80  = 5 heksagon. Setiap masing-masing heksagon yang dikelilingi oleh beberapa pentagon yaitu, C 60 = 3 pentagon, C70  = 3 pentagon, dan C80  = 3 pentagon. Dari jumlah pentagon dan heksagon setiap bangun geometri C 60 , 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 C 60 memiliki 60 atom, C 70 memiliki 70 atom, dan C 80 memiliki 80 atom. Dari percobaan yang dilakukan diatas maka bentuk dari heksagon yang memiliki bentuk yang mirip dengan bola soccer adalah C 60. 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 , C 70 , 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 C 60 , 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 C 60  yang terdiri dari 20 heksagon dan 12 pentagon. 5. Suatu bidang pentagon selalu dikelilingi oleh 5 heksagon.

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).

http://coretansowel.blogspot.co.id/2013/02/karbon_738.html.

(Online). (Diakses

 pada tanggal 28 September 2017)

Keenan Kleinfelter, W. 1984. Kimia Untuk Universita. Erlangga: Jakarta.

XI. LAMPIRAN

C60

C70

C70

C80

C70