KARBON AMORF: JENIS, SIFAT DAN KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The karbon amorf adalah setiap struktur allotropic diisi dengan cacat molekul karbon dan penyimpangan. Istilah alotrop mengacu pada unsur kimia tunggal, seperti atom karbon, yang membentuk struktur molekul yang berbeda; beberapa kristal, dan lainnya, seperti dalam kasus ini, amorf.

Karbon amorf tidak memiliki struktur kristal jarak jauh yang menjadi ciri berlian dan grafit. Ini berarti bahwa pola struktur tetap sedikit konstan saat melihat daerah padat yang sangat dekat satu sama lain; dan ketika mereka jauh, perbedaan mereka menjadi jelas.

Membakar arang. Sumber: Pixabay

Sifat fisik dan kimiawi atau sifat karbon amorf juga berbeda dengan grafit dan intan. Misalnya, ada arang yang terkenal, hasil pembakaran kayu (gambar atas). Ini tidak melumasi, dan juga tidak mengkilat.

Ada beberapa jenis karbon amorf di alam dan varietas ini juga dapat diperoleh secara sintetis. Di antara berbagai bentuk karbon amorf adalah karbon hitam, karbon aktif, jelaga, dan arang.

Karbon amorf memiliki kegunaan penting dalam industri pembangkit listrik, serta industri tekstil dan kesehatan.

Jenis karbon amorf

Ada beberapa kriteria untuk mengklasifikasikannya, seperti asal usul, komposisi dan strukturnya. Yang terakhir ini tergantung pada hubungan antara karbon dengan hibridisasi sp ² dan sp ³ ; yaitu, yang masing-masing mendefinisikan pesawat atau tetrahedron. Oleh karena itu, matriks anorganik (mineralogi) dari padatan ini dapat menjadi sangat kompleks.

Menurut asalnya

Ada karbon amorf yang berasal dari alam, karena merupakan produk oksidasi dan bentuk dekomposisi senyawa organik. Jenis karbon ini termasuk jelaga, batubara, dan karbon yang berasal dari karbida.

Karbon amorf sintetik dihasilkan dengan teknik deposisi busur katodik, dan sputtering. Secara sintetis, lapisan karbon amorf seperti berlian atau film karbon amorf juga diproduksi.

Struktur

Karbon amorf juga dapat dikelompokkan menjadi tiga tipe besar tergantung pada proporsi ikatan sp ² atau sp ^{3 yang} ada. Ada karbon amorf, yang termasuk dalam apa yang disebut karbon amorf unsur (aC), karbon amorf terhidrogenasi (aC: H), dan karbon amorf tetrahedral (ta-C).

Karbon amorf unsur

Sering disingkat BC atau BC, itu termasuk karbon aktif dan karbon hitam. Varietas kelompok ini diperoleh dengan pembakaran bahan hewani dan nabati yang tidak sempurna; yaitu, mereka terbakar dengan defisit stoikiometri oksigen.

Mereka menyajikan proporsi ikatan sp ^{2 yang} lebih tinggi dalam struktur atau organisasi molekulernya. Mereka dapat dibayangkan sebagai rangkaian bidang berkelompok, dengan orientasi berbeda di ruang angkasa, produk karbon tetrahedron yang membentuk heterogenitas secara keseluruhan.

Dari mereka, nanokomposit telah disintesis dengan aplikasi elektronik dan pengembangan material.

Karbon amorf terhidrogenasi

Disingkat BC: H atau HAC. Ini termasuk jelaga, asap, batubara yang diekstraksi seperti bitumen, dan aspal. Jelaga mudah dibedakan saat terjadi kebakaran di gunung dekat kota atau kota, di mana ia diamati dari aliran udara yang membawanya dalam bentuk daun hitam yang rapuh.

Seperti namanya, ia mengandung hidrogen, tetapi secara kovalen terkait dengan atom karbon, dan bukan tipe molekul (H ₂ ). Artinya, ada ikatan CH. Jika salah satu ikatan ini melepaskan hidrogen, ia akan menjadi orbital dengan elektron tidak berpasangan. Jika dua elektron tidak berpasangan ini sangat dekat satu sama lain, mereka akan berinteraksi, menyebabkan apa yang disebut ikatan menjuntai.

Dengan jenis karbon amorf terhidrogenasi ini, film atau lapisan dengan kekerasan lebih rendah diperoleh daripada yang dibuat dengan ta-C.

Karbon amorf tetrahedral

Disingkat ta-C, juga disebut karbon mirip berlian. Ini mengandung proporsi tinggi dari ikatan hibridisasi sp ³ .

Film karbon amorf atau lapisan dengan struktur tetrahedral amorf termasuk dalam klasifikasi ini. Mereka kekurangan hidrogen, memiliki kekerasan tinggi, dan banyak dari sifat fisiknya yang mirip dengan berlian.

Secara molekuler, ia terdiri dari karbon tetrahedral yang tidak memiliki pola struktur jarak jauh; sedangkan pada intan, urutannya tetap konstan di berbagai wilayah kristal. Ta-C dapat menunjukkan tatanan atau pola karakteristik kristal tertentu, tetapi hanya pada jarak pendek.

Komposisi

Batubara disusun sebagai lapisan batuan hitam, mengandung unsur lain seperti sulfur, hidrogen, nitrogen, dan oksigen. Dari sini muncul karbon amorf seperti batubara, gambut, antrasit, dan lignit. Antrasit merupakan salah satu yang memiliki komposisi karbon tertinggi dari semuanya.

Properti

Karbon amorf sejati memiliki ikatan π terlokalisasi dengan deviasi dalam jarak antar atom dan variasi sudut ikatan. Ia memiliki ikatan hibridisasi sp ² dan sp ³ yang hubungannya bervariasi sesuai dengan jenis karbon amorf.

Sifat fisik dan kimianya berkaitan dengan organisasi molekuler dan mikrostrukturnya.

Secara umum memiliki sifat stabilitas tinggi dan kekerasan mekanik tinggi, ketahanan terhadap panas dan ketahanan terhadap keausan. Selain itu, ia dicirikan oleh transparansi optiknya yang tinggi, koefisien gesekan yang rendah, dan ketahanan terhadap berbagai zat korosif.

Karbon amorf sensitif terhadap efek iradiasi, memiliki stabilitas elektrokimia dan konduktivitas listrik yang tinggi, di antara sifat-sifat lainnya.

Aplikasi

Setiap jenis karbon amorf memiliki karakteristik atau sifatnya sendiri, dan kegunaan yang sangat khusus.

Arang

Batubara adalah bahan bakar fosil, dan oleh karena itu merupakan sumber energi penting, yang juga digunakan untuk menghasilkan listrik. Dampak lingkungan dari industri pertambangan batu bara dan penggunaannya dalam pembangkit listrik diperdebatkan dengan hangat saat ini.

Karbon aktif

Ini berguna untuk penyerapan selektif atau penyaringan kontaminan dari air minum, larutan penghilang warna, dan bahkan dapat menyerap gas belerang.

Karbon hitam

Karbon hitam banyak digunakan dalam pembuatan pigmen, tinta cetak, dan berbagai macam cat. Karbon ini umumnya meningkatkan kekuatan dan ketahanan barang karet.

Sebagai pengisi pelek atau ban, ini meningkatkan ketahanannya terhadap keausan, dan melindungi bahan dari degradasi yang disebabkan oleh sinar matahari.

Film Karbon Amorf

Penggunaan teknologi film karbon amorf atau pelapis dalam varietas layar panel datar dan mikroelektronika sedang berkembang. Proporsi ikatan sp ² dan sp ³ berarti bahwa film karbon amorf memiliki sifat optik dan mekanik dengan kerapatan dan kekerasan variabel.

Demikian juga, mereka digunakan dalam pelapis anti-reflektif, dalam pelapis untuk perlindungan radiologis, di antara kegunaan lainnya.

Referensi

1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2018). Batubara amorf. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Kouchi A. (2014) Karbon Amorf. Dalam: Amils R. et al. (eds) Ensiklopedia Astrobiology. Springer, Berlin, Heidelberg.
4. Yami. (21 Mei 2012). Bentuk alotropik karbon. Diperoleh dari: quimicaorganica-mky-yamile.blogspot.com
5. Science Direct. (2019). Karbon amorf. Diperoleh dari: sciencedirect.com
6. Rubio-Roy, M., Corbella, C. dan Bertran, E. (2011). Sifat Tribologis dari Film Tipis Karbon Amorf Fluor. Diperoleh dari: researchgate.net