Golongan Karbon (IV A)

Oleh : Mufridatul Husna Fahrizal Zulian Pratama Khusnul Chotimah Retno Tri Lidya Ningrum

•Unsur C, Si, dan Ge mempunyai titik leleh tinggi.
•Sn dan Pb mempunyai titik leleh yang rendah.
•Dapat membentuk senyawa katenasi, yaitu dapat membentuk rantai dari atom-atomnya sendiri.
KECENDERUNGAN GOLONGAN KARBON

•Unsur karbon dapat membentuk senyawa organik
•Konfigurasi elektron 1s2 2s2 2p3
•Karena kemampuanya membentuk empat ikatan kovalen tunggal menyaratkan bahwa atom c mengalami hibridisasi sp3 ( tetrahedron)
•Sifat unik atom karbon adalah mampu membentuk ikatan antara dirinya sendiri baik secara kovalen tunggal rangkap dua maupun rangkap tiga menghasilkan rantai tak terbatas baik terbuka maupun tertutup dan dengan atau tanpa cabang.
KARBON (C)
Karbon

•Dilihat dari sifat fisiknya karbon termasuk semi logam sedangkan dilihat dari sifat kimianya karbon termasuk non logam
•Secara ilmiah terdapat dalan bentuk kristalin alotropi yaitu intan (diamond) dan grafit, tetapi dewasa ini ada satu keluarga baru yang telah teridentifikasi yaitu fulerena (fullerene)
KARBON (C)

•Dalam intan tiap atom karbon dihubungkan secara tetrahedral (hibridisasi sp3)
•Intan berupa padatan tak berwarna, jernih, paling keras dengan indeks kekerasan tertinggi, sangat mudah patah menjadi berkeping-keping, dan tidak menghantarkan listrik, terdapat kotoran didalamnya, dapat berwarna misalnya biru dan banyak ditemukan dikanal-kanal batu vulkanik.
•Hasil pembakaran intan adalah karbondioksida
KARBON (C)-INTAN
INTAN

Grafit
•Dalam grafit tiap atom karbon dihubungkan secara (bidang) trigonal terhadap tiga atom karbon lain dan membentuk lingkar enam.sehingga dalam grafit mengalami hibridisasi sp2.
•Grafit berwarana hitam, lunak dan mempunyai rapatan 2,2 g/cm,lebih rendah dri rapatan intan, mempunyai titikleleh yang sangat tinggi, teraba halus dan licin hingga dapat dipakai sebagai pelumas.
•Energi ikat grafit sangat kuat kira-kira 477 kj/mol.
KARBON (C)-GRAFIT

Fulerena
•Fulerena merupakan keluarga suatu struktur dengan atom-atom karbon tersusun dalam struktur bola atau elips,untuk itu atom-atom karbon membentuk lingkar lima anggota (pentagon) dan enam anggota (heksagon), mirip bola sepak (soccer ball)nama asal untuk C60 adalah soccerene.
•Permukaan bola C60 terdiri atas12 pentagon dan duapuluh heksagon, masing-masing pentagon dikelilingi oleh lima heksagon dan masing-masing heksagon dikelilingi oleh tiga pentagon dan tiga heksagon.
KARBON (C)-FULERENA

•Fulerena memilki ikatan-ikatan kovalen dalam unit,tetapi hanya gaya dispersi saja yang mengikat antar unit dalam fase padatnya, akibatnya fulerena mudah larut dalam pelarut nonpolar seperti benzena dan toluena.
•Fulerena berwarna hitam dalam fase padat,tetapi beraneka warna dalam larutanya.
•Semua fulerena menyublim jika dipanaskan, suatu bukti adanya gaya-gaya intermolekuler yang lemah.
•Kegunaan felurena sebagai bahan pelapis kaca mata,sebagai pelindung sinar laser.
KARBON (C)-FULERENA

Berikut adalah beberapa reaksinya:
1. unsur
•C + 2F2  CF4
•C + 2S  CS2
•C + W  CW
•2C + O2  2CO
•C + O2  CO2
•C + 2H2SO4  CO2 + 2SO2 + 2H2O
•C + 4HNO3  CO2 + 4NO2 + 2H2O
KARBON-BEBERAPA REAKSI KIMIA DAN SENYAWA KIMIA KARBON ANORGANIK

2. pembakaran
•CH4 +2O2 CO2 + 2H2O
3. pereduksi
•C + H2O  H2 + CO
•CO + H2O  H2 + CO2
•C + ZnO  Zn + CO
•3CO + Fe2O3  3CO2 + 2Fe
4. ion dalam larutan
•CO32- + H2O  HCO3- + OH-
•HCO3- + H2O  H2CO3 + OH-
•CN- + H2O  HCN + OH-
KARBON-BEBERAPA REAKSI KIMIA DAN SENYAWA KIMIA KARBON ANORGANIK

Beberapa senyawa karbon anorganik
Karbon monoksida
•Karbon monoksida berupa gas tak berwarna, tak berbau, tak larut dalam air dan dalam hampir semua cairan, serta beracun sabab bila terhisap akan bergabung dan bersenyawa dengan hemoglobin darah sehingga darah tidak lagi membawa oksigen yang diperlukan oleh sel tubuh.
•Dilaboratorium karbon monoksida dibuat dalam reaksi asam sulfat pekat dengan sam formiat:
H2SO4 + HCCOH  CO + H3O+ + HSO4-
KARBON-BEBERAPA SENYAWAKARBON ANORGANIK

Karbondioksida
Karbondioksida merupakan gas tidak berwarna, tidak beracun, dan mempunyai bentuk molekul linier dengan dua ikatan rangkap dua . Gas ini mengalami kondensasi oleh pendinginan dan tekanan menjadi cairan yang pada pendinginana lebih lanjut diperoleh padatan putih dry ice atau ess kering. Padatan ini tidak meleleh pada pemansan tetapi menyublim pada temperatur -78,50 C. Pada t emperatur diatas 17000C karbondioksida terurai menjadi karbon monoksida dan oksigen, dan pengurain ini bersifat endotermik.

Gas CO2 dapat dihasilkan melalui pembakaran senyawa hidrokarbon, pamansan atau penambahan asam pada senyawa karbonat mupun bikarbonat.
CH4 +2O2 CO2 + 2H2O
2NaHCO3  Na2CO3 + CO2 + H2O
CaCO3 + 2HCl  CaCl2 + CO2 + H2O

Karbon disulfida
Karbondisulfida, CS2 berupa cairan yang mudah menguap, dengan titik leleh -111,60C dan titik didih 46,30C. Senyawa ini dapat dibuat dari arang kayu keras dengan belerang atau reaksi metana dengan lelehan belerang pada temperatur tinggi, kira-kira 7000C, dimana CS2 terkondensasi pada pendinginan, menurut persamaan reaksi:
CH4 + 2S  CS2 + H2
Karbon disulfida

Karbon sulfida
Karbonil sulfida, COS, berupa gas tak berwarna, mempunyai titik leleh -138,2 0C dan titk didih - 50,20C, dan mempunyai struktur molekul analog dengan CO2, yaitu linier O=C=S, senyawa ini dapat dibuat dari reakssi gas CO dengan uap belerang pada temperatur tinggi atau dari hidrolisis tiosianat dengan larutan asam pekt dalam air.
SCN- + 2H+ + H2O  COS + NH4+

Karbonil halida
Karbonil halida COX2 (X = F,Cl, dan Br) mempunyai struktur segitiga, mudah bereaksi dengan spesies protonik misalnya air dan membentuk asam karbonat, dan juga mudah bereaksi dengan amonia membentuk urea:
COX + 2H2O  H2CO3 + 2HX
COX2 + 2 NH3  CO(NH2)2 + 2HX

Karbontetrahalida
Karbon juga membentuk senyawa dengan halogen sebagai tetrahalida, CX4 (X=F,Cl,Br,I). Tetrahalida mempunyai struktur analog dengan metana, yaitu tetrahedron, oleh karena itu halida ini bersifat nonpolar. Karbontetraklorida, CCl4, merupakan senyawa terpenting sebagai pelarut senyawa- senyawa organik atau senyawa nonpolar lain, namun bersifat racun, sifat penting yang lain adalah sifat inert terhadap air.

Karbontetrahalida dapat dibuat melalui klorinasi cairan CS2 dengan katalisator besi (III) klorida, dengan hasil samping disulfur diklorida.
CS2 + 3Cl2  CCl4 + S2Cl2
CS2 + S2Cl2  CCl4 + 6S
Reaksi antara metana dengan klorin juga dapat untuk memproduksi karbontetraklorida:
CH4 + 4Cl2  CCl4 + 4 HCl

Klorofluorokarbon
•Klorofluorokarbon (CFCs) merupakan senyawa yang tidak reaktif dan tidak beracun, dan oleh karena itu banyak digunakan pada sistem pendingin udara, agen peniup busa plastik bahan pemadam kebakaran dan lain sebagainya.
•Kestabilan senyawa CFCs diatmosfir mulai mengancam kesehatan karenaa dapat mengurangi lapisan ozon diatmosfir. Untuk menghindari dampak negatif terhadap lingkungan, pemakian CFCs harus diuasahakan dalam sistem yng benar-benar tertutup.

Karbida
Karbida adalah senyawa biner bukan karbon dengan logam dan unsur-unsur semikonduktor.
Karbida ionik merupakan senyawa mirip garam, dibentuk oleh kation alkali dan alkali tanah, dan dalam banyak hal mengandung ion C22- .
Karbida yang mengandung ion C22- yang sering disebut asetilida seperti K2C2 dan CaC2, mudah bereaksi dengan air menghasilkan gas etilen.
CaC2 (s) + 2H2O (l)  Ca(OH)2 (aq) + C2H2 (g)
a. Kalsium karbida
Karbida mirip garam , berupa kristal putih , dan dalam industri sering dibuat melalui reduksi kalsium oksida dengan karbon kokas pada temperatur tinggi
CaO (s) + 3 C(s)  CaC2 (s)+ CO (g)
b. Karbida metanida
Be2C, Mg2C, Al4C3 menghasilkan metana pada hidrolisis
Be2C (s) + 4 H2O (l)  CH4 (g) + 2Be(OH)2 (aq)

Karbida Metalik Dapat diperoleh jika atom-atom karbon mengisi tempat atau spasi terbuka dalam kubus atau heksagonal-kemas- tertutup dari logam-logam transisi.
Karbida Ti, Zr, Hf, V, Mo, Ta, W, dan Nb bersifat sangat keras, tahan panas , mempunyai titik leleh sangat tinggi, penghantar listrik yang baik.
Karbida kovalen,tersusun dengan ikatan kovalen total, bersifat inert dan paling keras dibanding dengan kedua tipe karbida diatas, yang termasuk tipe ini adalah boron karbida dan silikon karbida. Keduanya dikenal sebagai karborundum dan mempunyai kekerasan mirip intan.

Sianida
HCN , berupa cairan yang sangat beracun, mudah menguap dengan titik didih ~26⁰ C,dan bersifat asam lemah.
Senyawa ini dapat terbentuk pada pemanasan 800⁰ C campuran amoniak, metana, dan udara denga suatu katalisator CH4 (g) + 2NH3 (g) + 3O2 (g)  2HCN (g) + 6H2O (l)
Larutan asam sianida dalam air (asam hidrosianat) bereaksi dengan basa membentuk garam HCN (aq) + NaOH (aq)  NaCN (s) + H2O (l)
Garam sianida juga dapat diperoleh dari reduksi amida oleh karbon NaNH2 (s) + C (s)  NaCN (s) + H2 (aq)

Sianogen
Sianogen, (CN)2 berupa gas tak berwarna dengan titik leleh - 27,9⁰ C dan titik didih -21,21⁰ C, dan bersifat racun.
Sianogen mempunyai sifat kimiawi mirip I2 . Oleh karena itu dapat dibuat dari oksidasi sianida oleh tembaga (II) 4CN- (aq) + 2Cu2+ (aq)  2 CuCN (s) + (CN)2 (g)
Dalam larutan basa alkali, sianogen mengalami disproporsionasi atau swa-redoks menjadi sianida dan sianat (CN)2 (g) + 2OH- (aq)  CN- (aq) + OCN- (aq) + H2O (I)

Sianat (OCN-)
Tiosianat (SCN-)
Dapat diperoleh dari oksidasi sianida oleh oksidator moderat seperti PbO KCN (aq) + PbO (s)  KOCN (aq) + Pb (s)
Asam sianat bersifat lemah moderat, Ka = 1,2 x 10-4, dan terurai dalam larutan air menjadi asam karbonat dan amoniak HOCN (aq) + 2H2O (l)  H2CO3 (aq) + NH3 (g)
Dapat dibuat dari reaksi sianida dengan belerang KCN (aq) + S (s)  KSCN (s)
Larutan tiosianat dalam air mudah teroksidasi menjadi tiosianogen 2SCN-  (SCN)2 + 2e

Sianamida (CN2)2-
Dapat diperoleh dari reaksi antara kalsium karbida dengan nitrogen pada temperatur 1000⁰ C CaC2 (s) + N2 (g)  CaCN2 (l) + C (s)
Kalsium sianamida padatan dengan tiitk leleh 46⁰ C, mudah larut dalam air, alkohol, dan eter. Reaksinya dengan air adalah : CaCN2 (s) + 2H2O (l)  H2N-CN (aq) + Ca(OH)2 (aq)

Unsur silikon dengna kemurnian 98% dapat diperoleh dari reduksi pasir, yang mengandung sebagian besar SiO2, dengan kokas (C) atau kalsium karbida (CaC2) dalam tanur listrik pada ~3000⁰ C SiO2 (s) + 2C (s)  Si (l) + 2 CO (g) Silkon semacam ini digunakan sebagai paduan logam atau aloi misalnya per baja (~22 % Si), aloi besi tahan korosi (~15 % Si), dan aloi aluminium (~17 % Si) untuk keperluan cor halus Germanium terdapat terutama pada senyawa sulfida ynag terasosiasi dengan logam sulfida lain seperti Pb dan Zn Germanium murni mempunyai beberapa bentuk kristalin dengan kenampakan metalik tetapi sangat rapuh seperti gelas Pertama kali alat semikonduktor dibuat dari unsur Ge, dewasa ini Ge banyak digunakan dalam industri elektronik. Ge digunakan sebagai gelang penerus pada peralatan spektrofotometer IR
SILIKON DAN GERMANIUM

Untuk keperluan alat semikonduktor, pemurnian silikon dan germanium melalui proses zone refining.
Pada proses ini batangan unsur digerakkan melewati sumber panas sedemikian hingga lelehan bergeser dari ujung batangan satu ke ujung batang lain, karena kotoran lebih mudah larut dalam lelahan daripada dalam padatan maka kotoran ini akan tetap tinggal dalam salah satu ujung lelehan. Proses ini diulang beberapaa kali dan kotoran dapat dipisahkan. Hasilnya konsentrasi zat pengotor dapat ditekan hingga <~ 10 %. Unsur germanium dapat diperoleh dengan reduksi GeO2 GeO2 (s) + 2C (s)  Ge (s) + 2 CO (g)
SILIKON DAN GERMANIUM

SILIKON DAN GERMANIUM-SENYAWA OKSIDA
Si dan Ge keduanya membentuk mono dan dioksida, tetapi hanya dioksidasinya saja yang stabil. GeO2 berupa padatan dalam dua bentuk kristalin, saunya lebih inert dan lebih sukar larut daripada yang lain, tetapi keduanya meleleh pada temperatur lebih dari ~1000 ⁰ C
Silika Bentuk umumnya adalah quartz (kwarsa), yang terdapat pada sebagian besar batu-batuan sedimen alam dari batu-batuan metaforik , pasir juga merupakan bentuk lain dari silika. Pada suhu ~1600⁰ C untuk kwarsa, silika meleleh membentuk cairan kental yang cenderung mendingin terlambat membentuk gelas atau kaca. Volume gelas kwarsa berubah sangat kecil dengan berubahnya temperatur dan sangat transparan, tidak menyerap, baik terhadap sinar ultraviolet, jadi sangat penting untuk keperluan optik.

Silika
Berupa padatan yang meleleh kira-kira 1600 ⁰ C dan mendidih kira-kira 2230 ⁰ C
Semua modifikasi kristal silika berupa senyawa polimerik tiga dimensi dengan jaringan ikatan kovalen Si-O membentuk suatu molekul raksasa. Jarigan ni mengandung spesies penghubung tetrahedral SiO4
Karbon dioksida
Berupa gas tak berwarna
Berbentuk linear. Tersusun oleh unit molekular triatomik yang lebih kecil ukurannya dan bersifat nonpolar, dan hubungan antara unit-unt ini dipertahankan oleh gaya- gaya dispersi
Pada suhu kamar, silika terdapat dalam tiga bentuk krisatlin,quartz- kwarsa, tridimit, dan kristobalit. Ketiganya tidak dapaat saling terbentuk.

Silika bersifat inert terhadap halogen kecuali fluorin dan juga inert terhadap semua asam kecuali HF SiO2 (s) + 6 HF (aq)  [SiF6]2- (aq) + 2 H3O+ (aq) Basa pekat dan panas NaOH secara perlahan dapat mengubah silika menjadi silikat yang larut dalam air. SiO2 (s) + 2NaOH (aq)  Na2O. X SiO2 (aq) + H2O (l) Pada temperatur tinggi, silika dapat direduksi oleh logam dan karbon SiO2 (s) + 3C (s)  SiC (s) + 2CO (g)

Silika Gel Silika Gel adalah bentuk hidrat silikon dioksida yang digunakan sebagai agen pengering terhadap kelembaban uadara baik dalam laboratorium maupun dalam penyimpanan obat-obatan dan alat-alat elektronik. Silika gel mempunyai kemempuan menyerap sangat besar terhadap molekul-molekul air dan menjadi berwarna merah muda, teteapi molekul air ini dapat dilepaskan kembali pada pemanasan hinga diperoleh silika gel berwarna biru yang dapat dipakai ulang sebagai agen pengering.

SILIKAT ALAM
SILIKAT SINTETIS
SILIKAT
SILIKON DAN GERMANIUM-SILIKAT

SILIKAT ALAM Senyawa silikat yang paling sederhana mengandung ion SiO44- yang dikenal ortosilikat Contoh :
1.batu gem zirkon (ZrSiO4)
2.Olivine (Mg2SiO4.Fe2SiO4)
3. fenasit (Be2SiO4)
4. grosular (Ca3Al2(SiO4)3) Atom Si dalam SiO44- merupakan atom pusat dari sebuah tetrahedron yang keempat sudutnya ditempati oleh atom oksigen.

Karena atom-atom O yang mengelilingi atom Si membentuk bangun tetrahedron, maka rantai SiO4 tidak lurus, tetapi zig-zag

Persekutuan tiap unit tetrahedron SiO4 melalui tiga atom O akan menghasilkan lapisan yang membentuk struktur jaringan perluasan dua dimensi Apabila keempat atom O dari semua unit SiO4 dipakai untuk persekutuan, maka hasilnya adalah struktur kerangka silika, SiO2, dan jika beberapa atom Si diganti oleh atom Al atau logam lain, hal ini mengakibatkan ketidakseimbangan

SILIKAT SINTESIS Silikat yang bersifat jika sekali meleleh tidak membentuk kristal kembali bila didinginkan, tetapi mengeras-non- kristalin dan transparan-tembus cahaya. Contoh : gelas atau kaca

Silikona adalah polimer sintetis dengan rumus umum (R2SiO)n- dengan R adalah gugus hidrokarbon seperti metil, etil, dan fenil.
Silikona paling sederhana mempunyai bentuk linear (I), tetapi mungkin juga siklik atau sambung silang (II)
SILIKON DAN GERMANIUM-SILIKONA

Sintesis silikona, klorometana, CH3Cl, dilewatkan dalam aloi Cu-Si pada temperatur 300°C,senyawa campuran diperoleh, termasuk (CH3)2SiCl2 menurut reaksi:
2CH3Cl(g) + Si(g)  (CH3)2SiCl2(l)
Selanjutnya hidrolisis oleh air dihasilkan senyawa hidrokso menurut persamaan reaksi :
(CH3)2SiCl2(l) + 2 H2O(l)  (CH3)2Si(OH)2(l) + 2 HCl(g)
Senyawa hidrokso ini kemudian membentuk polimer dengan melepas molekul air
n(CH3)2Si(OH)2(l)  [-O-Si(CH3)2-]n(l) + H2O(l)

Hidrolisis alkil silikon-halida tersubstitusi, yaitu (CH3)3SiCl(l), (CH3)2SiCl2(l), (CH3)SiCl3(l), SiCl4, akan diperoleh empat macam silikon, yaitu sebagai gugus terminal (I), gugus rantai (II), dan dua macam gugus cabang (III dan IV) berikut :

Silikon tetrahedron yang dibuat dari reaksi antara silikondengan halogen yang bersangkutan.
Sifat reaktivitas SiCl4 dan CCl4 keduanya sangat mirip.
Gaya kendali (driving force) CCl4 lebih besar dibandingkan dengan SiCl4, namun CCl4 bersifat inert terhadap air pada temperatur kamar, sedangkan SiCl4 bereaksi cepat.
SILIKON DAN GERMANIUM-HALIDA SILIKON

•Rumus umum senyawa biner silikon dengan hidrogen adalah hidrida MnH2n+2.
•Hidrida germanium, germana, lebih sukar terbakar dan lebih sukar pula terhidrolisis daripada silana.
SILIKON DAN GERMANIUM-HIDRIDA SILIKON DAN GERMANIUM

•Dalam senyawa-senyawa atom Ge terikat secatara tetrahedral dengan empat O.
•Banyak senyawa-senyawa oksi-germanium seperti BeGeO4, Zn2GeO4,Sc2GeO7, mempunyai struktur yang sama (isostrutural) dengan senyawa silikatnya.
•Germanium dihalida bersifat stabil.
SILIKON DAN GERMANIUM-SENYAWA GERMANIUM

Golongan Karbon (IV A)

More Related Content

What's hot

Similar to Golongan Karbon (IV A)

More from Eno Lidya

Golongan Karbon (IV A)