Karbon
Karakteristik

Alotrop karbon termasuk grafit, salah satu zat paling lembut yang diketahui, dan intan, zat alami yang paling keras. Ia mudah mengikat dengan atom kecil lainnya, termasuk atom karbon lainnya, dan mampu membentuk beberapa ikatan kovalen stabil dengan atom multivalen yang sesuai. Karbon diketahui membentuk hampir sepuluh juta senyawa, sebagian besar dari semua senyawa kimia. Karbon juga memiliki titik sublimasi tertinggi dari semua unsur. Pada tekanan atmosfer ia tidak memiliki titik leleh, karena titik tripelnya berada pada suhu 108 ± 02 megapascal (1.066 ± 20 atm; 15.660 ± 290 psi) dan 4.600 ± 300 K (4.330 ± 300 °C; 7.820 ± 540 °F), sehingga ia menyublim pada suhu sekitar 3.900 K (3.630 °C; 6.560 °F). Grafit jauh lebih reaktif daripada intan pada kondisi standar, meskipun lebih stabil secara termodinamika, karena sistem pi yang terdelokalisasinya jauh lebih rentan terhadap serangan. Sebagai contoh, grafit dapat dioksidasi oleh asam nitrat pekat panas pada kondisi standar menjadi asam melitat, C6(CO2H)6, yang mempertahankan unit heksagonal grafit sambil memecah struktur yang lebih besar.
Karbon menyublim dalam busur karbon, yang memiliki suhu sekitar 5.800 K (5.530 °C atau 9.980 °F). Jadi, terlepas dari bentuk alotropisnya, karbon akan tetap padat pada suhu yang lebih tinggi daripada logam dengan titik lebur tertinggi seperti wolfram atau renium. Meskipun secara termodinamika rentan terhadap oksidasi, karbon menahan oksidasi lebih efektif daripada unsur-unsur seperti besi dan tembaga, yang merupakan zat pereduksi yang lebih lemah pada suhu kamar.
Karbon adalah unsur keenam, dengan konfigurasi elektron keadaan dasar 1s22s22p2, di mana empat elektron terluarnya adalah elektron valensi. Empat energi ionisasi pertamanya, 1086,5, 2352,6, 4620,5 dan 6222,7 kJ/mol, jauh lebih tinggi daripada unsur golongan 14 yang lebih berat. Keelektronegatifan karbon adalah 2,5, jauh lebih tinggi daripada unsur golongan 14 yang lebih berat (1,8–1,9), tetapi dekat dengan sebagian besar nonlogam terdekat, serta beberapa logam transisi baris kedua dan ketiga. Jari-jari kovalen karbon biasanya diambil sebagai 77,2 pm (C−C), 66,7 pm (C=C) dan 60,3 pm (C≡C), meskipun nilai ini dapat bervariasi tergantung pada bilangan koordinasi dan pada apa karbon terikat. Secara umum, jari-jari kovalen berkurang dengan bilangan koordinasi yang lebih rendah dan orde ikatan yang lebih tinggi.
Senyawa berbasis karbon membentuk dasar dari semua kehidupan yang diketahui di Bumi, dan siklus karbon–nitrogen menyediakan sebagian energi yang dihasilkan oleh Matahari dan bintang-bintang lainnya. Meskipun ia membentuk berbagai senyawa yang luar biasa, sebagian besar bentuk karbon relatif tidak reaktif dalam kondisi normal. Pada suhu dan tekanan standar, ia menolak semuanya kecuali oksidator terkuat. Ia tidak bereaksi dengan asam sulfat, asam klorida, klorin, atau alkali apa pun. Pada suhu tinggi, karbon bereaksi dengan oksigen untuk membentuk oksida karbon dan akan merampas oksigen dari oksida logam untuk meninggalkan unsur logam tadi. Reaksi eksotermik ini digunakan dalam industri besi dan baja untuk melebur besi dan untuk mengontrol kandungan karbon pada baja:
Karbon bereaksi dengan belerang untuk membentuk karbon disulfida, dan bereaksi dengan uap dalam reaksi gas-batu bara yang digunakan dalam gasifikasi batu bara:
Karbon bergabung dengan beberapa logam pada suhu tinggi untuk membentuk karbida logam, seperti besi karbida (sementit) dalam baja dan wolfram karbida, banyak digunakan sebagai ampelas dan untuk membuat ujung yang keras untuk alat pemotong.
Sistem alotrop karbon mencakup berbagai ekstrem:
| --- | --- |
Grafit adalah salah satu bahan paling lembut yang diketahui.: Intan nanokristalin sintetis adalah bahan paling keras yang diketahui.
Grafit adalah pelumas yang sangat baik, menampilkan superlubrisitas.: Intan adalah ampelas utama.
Grafit adalah sebuah konduktor listrik.: Intan adalah sebuah insulator listrik yang sangat baik, dan memiliki medan listrik rusak tertinggi dari semua bahan yang diketahui.
Beberapa bentuk grafit digunakan untuk insulasi termal (yaitu sekat bakar dan pelindung panas), tetapi beberapa bentuk lain merupakan konduktor termal yang baik.: Intan adalah konduktor termal alami yang paling baik
Grafit tidak tembus cahaya.: Intan sangat transparan.
Grafit mengkristal dalam sistem heksagon.: Intan mengkristal dalam sistem kubik.
Karbon amorf benar-benar isotropis.: Tabung nano karbon adalah salah satu bahan yang paling anisotropis yang diketahui.