Karbon di alam di mana ia ditemukan dan bagaimana, sifat, penggunaannya



itu karbon di alam dapat ditemukan dalam berlian, minyak dan grafiti, di antara banyak skenario lainnya. Unsur kimia ini menempati tempat keenam dalam tabel periodik dan terletak di baris horizontal atau periode 2 dan kolom 14. Unsur ini non-logam dan tetravalen; yaitu, Anda dapat membangun 4 ikatan kimia elektron bersama atau ikatan kovalen.

Karbon adalah unsur dengan kelimpahan terbesar di kerak bumi. Kelimpahan ini, keanekaragamannya yang unik dalam pembentukan senyawa organik dan kemampuannya yang luar biasa untuk membentuk makromolekul atau polimer pada suhu yang biasa ditemukan di Bumi, menjadikannya sebagai elemen umum dari semua bentuk kehidupan yang diketahui..

Karbon ada di alam sebagai elemen kimia tanpa menggabungkan dalam bentuk grafit dan berlian. Namun, sebagian besar dikombinasikan untuk membentuk senyawa karbon kimia, seperti kalsium karbonat (CaCO).3) dan senyawa lain dalam minyak bumi dan gas alam.

Ini juga membentuk beberapa mineral seperti antrasit, batubara, lignit dan gambut. Pentingnya karbon yang terbesar adalah bahwa karbon membentuk apa yang disebut "blok kehidupan" dan hadir di semua organisme hidup.

Indeks

  • 1 Di mana karbon ditemukan dan dalam bentuk apa?
    • 1.1 Bentuk kristal
    • 1.2 Bentuk-bentuk amorf
    • 1.3 Minyak, gas alam dan bitumen
  • 2 Sifat fisik dan kimia
    • 2.1 Simbol kimia
    • 2.2 Nomor atom
    • 2.3 Keadaan fisik
    • 2.4 Warna
    • 2.5 Massa atom
    • 2.6 Titik lebur
    • 2.7 Titik didih
    • 2,8 Kepadatan
    • 2.9 Kelarutan
    • 2.10 Konfigurasi elektronik
    • 2.11 Jumlah elektron di lapisan luar atau valensi
    • 2.12 Kapasitas tautan
    • 2.13 Catenación
  • 3 Siklus biogeokimia
    • 3.1 Fotosintesis
    • 3.2 Pernapasan dan penguraian
    • 3.3 Proses geologis
    • 3.4. Gangguan aktivitas manusia
  • 4 Penggunaan
    • 4.1 Minyak dan gas alam
    • 4.2 Grafit
    • 4.3 Berlian
    • 4.4 Antrasit
    • 4.5 Batubara keras
    • 4.6 Lignit
    • 4.7 Gambut
  • 5 Referensi

Di mana karbon ditemukan dan dalam bentuk apa?

Selain menjadi komponen kimia yang umum untuk semua bentuk kehidupan, karbon di alam hadir dalam tiga bentuk kristal: berlian, grafit dan fullerene.

Ada juga beberapa bentuk mineral amorf batubara (antrasit, lignit, batubara, gambut), bentuk cair (varietas minyak) dan soda (gas alam).

Bentuk kristal

Dalam bentuk kristal, atom karbon bergabung membentuk pola teratur dengan pengaturan spasial geometris.

Grafit

Ini adalah padatan lunak warna hitam dengan kilau atau kilau logam dan tahan terhadap panas (refraktori). Struktur kristalnya menghadirkan atom karbon yang tergabung dalam cincin heksagonal yang, pada gilirannya, bergabung bersama membentuk lembaran.

Deposito grafit langka dan telah ditemukan di Cina, India, Brasil, Korea Utara, dan Kanada.

Intan

Ini adalah padatan yang sangat keras, transparan pada bagian cahaya dan jauh lebih padat daripada grafit: nilai densitas berlian setara dengan hampir dua kali lipat grafit..

Atom karbon dalam berlian bergabung dalam geometri tetrahedral. Demikian juga, berlian terbentuk dari grafit yang mengalami kondisi suhu dan tekanan yang sangat tinggi (3000) °C dan 100.000 atm).

Sebagian besar berlian terletak antara 140 dan 190 km di dalam mantel. Melalui letusan gunung berapi yang dalam, magma dapat memindahkannya ke jarak yang dekat dengan permukaan.

Ada ladang berlian di Afrika (Namibia, Ghana, Republik Demokratik Kongo, Sierra Leone, dan Afrika Selatan), Amerika (Brasil, Kolombia, Venezuela, Guyana, Peru), Oseania (Australia), dan Asia (India).

Fulerenos

Mereka adalah bentuk molekul karbon yang membentuk kelompok 60 dan 70 atom karbon di molekul hampir bulat, mirip dengan bola sepak.

Ada juga fullerene yang lebih kecil dari 20 atom karbon. Beberapa bentuk fullerene termasuk nanotube karbon dan serat karbon.

Bentuk amorf

Dalam bentuk amorf, atom karbon tidak bersatu, membentuk struktur kristal teratur dan teratur. Sebaliknya, mereka bahkan mengandung kotoran dari elemen lain.

Antrasit

Ini adalah batu bara mineral metamorf tertua (yang berasal dari modifikasi batuan oleh efek suhu, tekanan atau aksi kimia cairan), sejak pembentukannya berasal dari era primer atau Paleozoikum, periode Karbon..

Antrasit adalah bentuk karbon amorf yang memiliki kandungan unsur ini lebih tinggi: antara 86 dan 95%. Ini abu-abu dan kilap metalik, dan berat dan kompak.

Secara umum, antrasit ditemukan di daerah deformasi geologi dan merupakan sekitar 1% dari cadangan batubara dunia.

Secara geografis ditemukan di Kanada, Amerika Serikat, Afrika Selatan, Prancis, Inggris, Jerman, Rusia, Cina, Australia dan Kolombia.

Batubara keras

Ini adalah batu bara mineral, batuan sedimen yang berasal dari organik, yang pembentukannya berasal dari era Paleozoikum dan Mesozoikum. Ini memiliki kandungan karbon antara 75 dan 85%.

Warnanya hitam, ditandai dengan buram dan memiliki penampilan matt dan berminyak, karena memiliki kandungan zat bitumen yang tinggi. Ini dibentuk oleh kompresi lignit pada era Paleozoikum, pada periode Karbon dan Permian.

Ini adalah bentuk batu bara paling berlimpah di planet ini. Ada cadangan batu bara besar di Amerika Serikat, Inggris, Jerman, Rusia dan Cina.

Lignit

Ini adalah batu bara mineral fosil yang terbentuk pada usia tersier dari gambut dengan kompresi (tekanan tinggi). Ini memiliki kandungan karbon lebih rendah dari batubara, antara 70 dan 80%.

Ini adalah bahan kecil yang kompak, rapuh (karakteristik yang membedakannya dari mineral karbon lainnya), coklat atau hitam. Teksturnya mirip dengan kayu dan kandungan karbonnya berkisar antara 60 hingga 75%.

Ini adalah bahan bakar pengapian yang mudah, dengan nilai kalori rendah dan kadar air lebih rendah dari gambut.

Ada tambang lignit penting di Jerman, Rusia, Republik Ceko, Italia (wilayah Veneto, Tuscany, Umbria) dan Sardinia. Di Spanyol deposit lignit berada di Asturias, Andorra, Zaragoza, dan La Coruña.

Gambut

Ini adalah bahan yang berasal dari organik yang formasinya berasal dari era Kuarter, jauh lebih baru daripada batu bara sebelumnya.

Ini adalah warna kuning kecoklatan dan muncul sebagai massa sepon kepadatan rendah, di mana Anda dapat melihat sisa-sisa tanaman dari tempat asalnya..

Berbeda dengan batubara yang disebutkan di atas, gambut tidak berasal dari proses karbonisasi bahan kayu atau kayu, tetapi telah dibentuk oleh akumulasi tanaman - terutama tumbuhan dan lumut - di daerah berawa melalui proses karbonisasi yang belum selesai..

Gambut memiliki kandungan air yang tinggi; untuk alasan ini diperlukan pengeringan dan pemadatan sebelum digunakan.

Ini memiliki kandungan karbon rendah (hanya 55%); oleh karena itu, ia memiliki nilai energi yang rendah. Ketika mengalami pembakaran, residunya abu berlimpah dan mengeluarkan banyak asap.

Ada deposit gambut penting di Chili, Argentina (Tierra del Fuego), Spanyol (Espinosa de Cerrato, Palencia), Jerman, Denmark, Belanda, Rusia, Prancis.

Minyak, gas alam, dan bitumen

Minyak (dari bahasa Latin petrae, yang berarti "batu"; dan oleum, yang berarti "minyak": "minyak batu") adalah campuran dari banyak senyawa organik - kebanyakan hidrokarbon - yang dihasilkan oleh dekomposisi bakteri anaerob (tanpa oksigen) bahan organik.

Ini terbentuk di lapisan tanah, pada kedalaman yang luar biasa dan dalam kondisi khusus baik fisik (tekanan tinggi dan suhu) dan kimia (adanya senyawa katalis khusus) dalam proses yang memakan waktu jutaan tahun..

Selama proses ini, C dan H dilepaskan dari jaringan organik dan bergabung kembali lagi, untuk membentuk sejumlah besar hidrokarbon yang dicampur sesuai dengan sifat-sifatnya, membentuk gas alam, minyak dan aspal..

Ladang minyak planet ini terutama terletak di Venezuela, Arab Saudi, Irak, Iran, Kuwait, Uni Emirat Arab, Rusia, Libya, Nigeria, dan Kanada.

Ada cadangan gas alam di Rusia, Iran, Venezuela, Qatar, Amerika Serikat, Arab Saudi dan Uni Emirat Arab.

Sifat fisik dan kimia

Di antara sifat-sifat karbon kita dapat menyebutkan yang berikut:

Simbol kimia

C.

Nomor atom

6.

Keadaan fisik

Padat, dalam kondisi tekanan dan suhu normal (1 atmosfer dan 25) °C).

Warna

Abu-abu (grafit) dan transparan (berlian).

Massa atom

12,011 g / mol.

Titik lebur

500 °C.

Titik didih

827 °C.

Kepadatan

2,62 g / cm3.

Kelarutan

Tidak larut dalam air, larut dalam karbon tetraklorida CCl4.

Konfigurasi elektronik

1s2 2s2 2p2.

Jumlah elektron di lapisan luar atau valensi

4.

Kapasitas tautan

4.

Catenation

Ia memiliki kemampuan untuk membentuk senyawa kimia dalam rantai panjang.

Siklus biogeokimia

Siklus karbon adalah proses biogeokimia melingkar yang melaluinya karbon dapat dipertukarkan antara biosfer, atmosfer, hidrosfer, dan litosfer terestrial..

Pengetahuan tentang proses karbon siklik di Bumi ini memungkinkan untuk menunjukkan tindakan manusia pada siklus ini dan konsekuensinya terhadap perubahan iklim global.

Karbon dapat bersirkulasi antara lautan dan badan air lainnya, serta antara litosfer, di tanah dan di bawah tanah, di atmosfer dan di biosfer. Di atmosfer dan hidrosfer, karbon ada dalam bentuk gas sebagai CO2 (karbon dioksida).

Fotosintesis

Karbon di atmosfer ditangkap oleh organisme darat dan akuatik dari ekosistem (organisme fotosintetik).

Fotosintesis memungkinkan terjadinya reaksi kimia antara CO2 dan air, yang dimediasi oleh energi matahari dan klorofil dari tanaman, untuk menghasilkan karbohidrat atau gula. Proses ini mengubah molekul sederhana dengan kandungan energi CO yang rendah2, H2O dan oksigen O2, dalam bentuk molekul kompleks energi tinggi, yang merupakan gula.

Organisme heterotrof - yang tidak dapat melakukan fotosintesis dan merupakan konsumen dalam ekosistem - memperoleh karbon dan energi ketika memberi makan diri sendiri dari produsen dan konsumen lain.

Pernapasan dan penguraian

Breathing and decomposition adalah proses biologis yang melepaskan karbon ke lingkungan dalam bentuk CO2 atau CH4 (metana diproduksi dalam dekomposisi anaerob, yaitu tanpa oksigen).

Proses geologi

Melalui proses geologis dan sebagai konsekuensi dari berlalunya waktu, karbon dekomposisi anaerob dapat ditransformasikan menjadi bahan bakar fosil seperti minyak, gas alam, dan batubara. Demikian juga, karbon juga merupakan bagian dari mineral dan batuan lainnya.

Gangguan aktivitas manusia

Ketika manusia menggunakan pembakaran bahan bakar fosil untuk energi, karbon akan kembali ke atmosfer dalam bentuk CO2 yang tidak dapat berasimilasi dengan siklus biogeokimia alami karbon.

Kelebihan CO ini2 diproduksi oleh aktivitas manusia berdampak negatif terhadap keseimbangan siklus karbon dan merupakan penyebab utama pemanasan global.

Penggunaan

Penggunaan karbon dan senyawanya sangat bervariasi. Yang paling menonjol dengan yang berikut:

Minyak dan gas alam

Penggunaan ekonomi utama karbon direpresentasikan dalam penggunaannya sebagai bahan bakar fosil hidrokarbon, seperti gas metana dan minyak bumi..

Minyak tersebut didistilasi di kilang untuk memperoleh banyak turunan seperti bensin, solar, minyak tanah, aspal, pelumas, pelarut dan lainnya, yang pada gilirannya digunakan dalam industri petrokimia yang menghasilkan bahan baku untuk industri plastik, pupuk, farmasi dan cat. antara lain.

Grafit

Graphite digunakan dalam tindakan berikut:

- Ini digunakan dalam pembuatan pensil, dicampur dengan tanah liat.

- Itu adalah bagian dari pembuatan batu bata tahan api dan cawan lebur, tahan panas.

- Dalam berbagai perangkat mekanis seperti mesin cuci, bantalan, piston, dan gasket.

- Ini adalah pelumas padat yang sangat baik.

- Karena konduktivitas listrik dan kelembaman kimianya, digunakan dalam pembuatan elektroda, batubara motor listrik.

- Ini digunakan sebagai moderator di pembangkit listrik tenaga nuklir.

Intan

Berlian memiliki sifat fisik yang luar biasa, seperti tingkat kekerasan dan konduktivitas termal yang lebih tinggi yang diketahui hingga saat ini.

Fitur-fitur ini memungkinkan aplikasi industri dalam alat yang digunakan untuk membuat potongan dan memoles instrumen untuk abrasivitas tinggi.

Sifat optisnya - seperti transparansi dan kemampuan memecah cahaya putih dan membiaskan cahaya - memberinya banyak aplikasi dalam instrumen optik, seperti dalam pembuatan lensa dan prisma.

Kecerahan karakteristik yang berasal dari sifat optiknya juga sangat dihargai di industri perhiasan.

Antrasit

Antrasit sulit terbakar, lambat terbakar dan membutuhkan banyak oksigen. Pembakarannya menghasilkan sedikit nyala warna biru pucat dan emisi banyak panas.

Beberapa tahun yang lalu, antrasit digunakan pada pabrik termoelektrik dan untuk pemanasan domestik. Penggunaannya memiliki kelebihan seperti produksi sedikit abu atau debu, sedikit asap dan proses pembakaran yang lambat.

Karena biaya ekonomi yang tinggi dan kelangkaan, antrasit telah digantikan oleh gas alam di pabrik thermoelectric dan oleh tenaga listrik di rumah-rumah.

Batubara keras

Batubara digunakan sebagai bahan baku untuk mendapatkan:

- Kokas, bahan bakar dari tanur tinggi di pabrik baja.

- Creosote, diperoleh dengan mencampur sulingan tar dari batubara keras dan digunakan sebagai pelindung untuk kayu yang terpapar cuaca.

- Cresol (secara kimia methylphenol) diekstraksi dari batubara dan digunakan sebagai desinfektan dan antiseptik,

- Derivatif lain seperti gas, tar atau pitch, dan senyawa yang digunakan dalam pembuatan parfum, insektisida, plastik, cat, ban dan trotoar jalan, antara lain.

Lignit

Lignite mewakili bahan bakar berkualitas sedang. Jet, variasi lignit, dicirikan dengan sangat padat oleh proses karbonisasi yang panjang dan tekanan tinggi, dan digunakan dalam perhiasan dan ornamen.

Gambut

Gambut digunakan dalam kegiatan berikut;

- Untuk pertumbuhan, dukungan dan transportasi spesies tanaman.

- Sebagai pupuk organik.

- Seperti tempat tidur hewan di kandang.

- Sebagai bahan bakar berkualitas rendah.

Referensi

  1. Burrows, A., Holman, J., Parsons, A., Pilling, G. dan Price, G. (2017). Chemistry3: Memperkenalkan Kimia Anorganik, Organik dan Fisik. Oxford University Press.
  2. Deming, A. (2010). Raja elemen? Nanoteknologi 21 (30): 300201. doi: 10.1088
  3. Dienwiebel, M., Verhoeven, G., Pradeep, N., Frenken, J., Heimberg, J. dan Zandbergen, H. (2004). Superlubricity dari Graphite. Surat Tinjauan Fisik. 92 (12): 126101. doi: 10.1103
  4. Irifune, T., Kurio, A., Sakamoto, S., Inoue, T. dan Sumiya, H. (2003). Bahan: Berlian polikristalin Ultrahard dari grafit. Alam 421 (6923): 599-600. doi: 10.1038
  5. Savvatimskiy, A. (2005). Pengukuran titik lebur grafit dan sifat-sifat karbon cair (ulasan untuk 1963-2003). Karbon. 43 (6): 1115. doi: 10.1016