Daftar isi
Sebelum membahas mengenai kekhasan atom karbon, perlu dipahami pengertian karbon terlebih dahulu agar semakin mudah memahami ke depan. Karbon merupakan unsur golongan IV A yang mempunyai nomor atom enam. Karbon sendiri disimbolkan dengan huruf C dan termasuk dalam unsur non-logam.
Hal yang menarik lainnya dari karbon adalah menjadi unsur terbanyak nomor empat di alam semesta dan nomor dua di dalam tubuh manusia. Hal tersebut berarti terdapat banyak jumlah unsur karbon dalam tubuh manusia.
Salah satu alasan karbon mudah dijumpai dalam kehidupan sehari-hari dikarenakan karbon mudah berhubungan dengan unsur lain yang dapat membentuk ribuan senyawa. Dalam senyawa karbon harus mempunyai jumlah minimal karbon sebanyak satu.
Namun, sedikit sekali senyawa karbon yang hanya memiliki satu atom karbon. Meskipun demikian jumlah dan bentuk rantai atom karbon tersebut yang membuat atom karbon mempunyai kekhasan yang tidak dimiliki oleh atom-atom lainnya.
Berikut kekhasan atom karbon yang perlu diketahui.
1. Atom karbon mempunyai empat elektron valensi
Atom karbon memiliki empat elektron atau empat elektron di kulit bagian paling luar berdasarkan konfigurasi elektronnya. Eksistensi elektron valensi tersebut lah yang memiliki peran penting sebagai pembentuk ikatan kimia. Setiap atom dapat membentuk kestabilan dan juga atom karbon.
Diperlukan empat elektron lain sebagai cara membentuk ikatan kovalen untuk mencapai kestabilan dalam atom tersebut. Hanya atom karbon yang dapat membentuk ikatan kovalen yang berjumlah empat untuk mencapai keadaan oktet.
Ikatan kovalen merupakan ikatan yang terbentuk antara dua atom atau lebih dengan cara penggunaan elektron secara bersamaan. Adapun contoh ikatan kovalen karbon yang paling umum yakni atom hidrogen.
Elektron valensi karbon tidak akan berjumlah empat melainkan delapan apabila terjadi peristiwa ikatan kovalen dengan hidrogen. Sangat jarang ditemui empat ikatan kovalen karena atom lain tidak dapat membentuk ikatan kovalen sejumlah itu.
Apabila ada atom yang dapat membentuk lima ikatan kovalen maka jumlah elektron valensinya akan lebih dari delapan sehingga akan menyebabkan ketidakstabilan.
2. Jari-jari atom karbon relatif kecil
Berdasarkan tabel periodik unsur, atom karbon berada di periode dua. Hal tersebut berarti, atom karbon hanya memiliki dua kulit paling luar. Oleh karena itu, jari-jari atom juga memiliki ukuran yang sama.
Besar maupun kecil jari-jari atom berpengaruh terhadap kekuatan ikatan yang terbentuk. Jari-jari atom karbon cenderung kecil sehingga ikatan kovalen yang terbentuk juga akan cenderung lebih kuat.
Apabila semakin besar ukuran atom maka semakin jauh jarak orbital atom sehingga menyebabkan orbital akan sulit dalam membentuk ikatan kovalen yang dilakukan dengan overlapping atau tumpang tindih dengan orbital atom lainnya. Selain itu akan menyebabkan terbentuknya satu jenis ikatan kovalen saja yakni ikatan tunggal.
Sebagai contoh, ikatan antar atom hidrogen (H – H) dalam orbital s. Atom tersebut hanya dapat membentuk ikatan tunggal saja sebab jarak antara orbital atom yang berjauhan menyebabkan hanya satu sisi yang dapat bertumpang tindih.
Mengingat atom karbon relatif berukuran kecil maka atom tersebut dapat membentuk bukan hanya ikatan kovalen tunggal namun juga dapat membentuk ikatan kovalen rangkap dua dan rangkap tiga.
Ukuran atom yang kecil tersebut selain dapat membentuk berbagai ikatan kovalen, ukuran atom yang kecil dapat membuatnya mudah untuk membuat ikatan dengan atom-atom lain yang berukuran lebih besar.
Kelebihan atom untuk membentuk senyawa baru dengan atom-atom lainnya membuat unsur karbon dapat sering dijumpai pada setiap barang yang ada di kehidupan sehari-hari, seperti pensil, berlian, dan lain sebagainya.
Fakta unik dari karbon adalah meskipun karbon dalam Bahasa Latin memiliki arti arang yang memiliki pigmen berwarna hitam pekat, bukan berarti makhluk hidup yang tersusun dari atom juga akan berwarna hitam.
3. Atom karbon dapat membentuk rantai karbon
Keberadaan empat elektron dalam atom karbon memiliki beberapa manfaat. Melalui empat elektron valensi tersebut atom karbon mampu membentuk ikatan kovalen dengan rantai karbon yang sangat panjang.
Mulai dari ikatan kovalen tunggal, rangkap dua, hingga rangkap tiga. Bahkan karbon juga dapat membentuk rantai siklik atau melingkar. Sifat kekhasan atom karbon salah satunya dapat membentuk suatu rantai.
Dengan kemampuan ini menjadikan atom karbon dapat memiliki lebih dari 10 juta senyawa baru. Oleh karena kekhasan atom tersebut maka karbon dijuluki sebagai “Raja Elemen”. Rantai karbon terbagi menjadi dua jenis yaitu rantai lurus dan rantai cabang.
Mengingat atom karbon mampu membentuk rantai dengan atom karbon lainnya maka terdapat penamaan khusus bagi atom karbon di dalam rantai tersebut. Penamaan atom karbon terbagi menjadi empat, yakni C primer (1*), C sekunder (2*), C tersier (3*), dan C kuartener (4*).
Adapun arti dari masing-masing penamaan tersebut, berikut diantaranya.
Kekhasan atom karbon mampu membentuk bermacam jenis ikatan kovalen sehingga menghasilkan dua jenis rantai karbon yang berbeda. Apabila ikatan antar karbon berupa ikatan tunggal, maka ikatan tersebut dapat disebut dengan rantai ikatan jenuh.
Sementara itu, apabila terdapat hanya satu ikatan antar karbon yang terbentuk rangkap dua atau rangkap tiga maka dapat disebut dengan rantai ikatan tak jenuh. Hal tersebut dikarenakan atom karbon belum mencapai batas maksimum ikatan kovalennya.
Selain itu, sifat kekhasan atom karbon lainnya adalah mampu membentuk rantai dengan atom karbon lainnya sehingga atom tersebut juga dapat membentuk alotrop karbon. Alotrop karbon merupakan eksistensi unsur yang sama dalam dua wujud struktur yang berbeda.
Struktur yang berbeda tersebut memiliki peluang atom karbon yang dapat membentuk benda yang berbeda dan ciri-ciri yang berbeda pula. Sebagai contoh, berlian yang terbentuk dari zat karbon yang paling keras, selain itu grafit dalam pensil.
Adapun jenis atom menurut ikatan antar atom dapat dibedakan menjadi dua, berikut diantaranya.
1. Ikatan Jenuh
Ikatan jenuh atau ikatan tunggal memiliki cara kerja apabila masing-masing atom karbon memberikan sebuah elektron maka akan menyebabkan terjadinya ikatan jenuh. Hal tersebut akan mendorong pembentukan sepasang elektron milik bersama.
2. Ikatan tidak jenuh
Ikatan tidak jenuh atau ikatan rangkap merupakan jenis ikatan dimana dua atom karbon memberikan lebih dari satu elektron. Hal ini akan mengakibatkan jumlah pasangan elektron yang dimiliki bersama menjadi lebih dari satu pasang.
Selain ikatan antar atom, jenis karbon atau senyawa hidrokarbon juga dapat dibedakan menjadi tiga berdasarkan bentuk rantai atom karbonnya, berikut diantaranya.
1. Rantai karbon alifatik
Rantai karbon alifatik adalah contoh rantai atom terbuka yang dapat berwujud rantai lurus dan bercabang. Sebagai contoh senyawa yang memiliki rantai karbon alifatik merupakan n-butana dengan rumus molekul C4H10.
2. Rantai karbon siklik
Apabila pada rantai karbon alifatik memiliki sifat terbuka, maka pada rantai karbon siklik memiliki sifat tertutup. Di dalam rantai karbon siklik memiliki ikatan rangkap, berdasarkan komponen penyusunnya ikatan karbon siklik dapat dibedakan menjadi dua, yakni karbosiklik dan heterosiklik.
Karbosiklik merupakan senyawa karbon siklik yang mempunyai satu atom C dalam rantai lingkarnya. Sedangkan, heterosiklik merupakan senyawa yang mempunyai atom lain selain C di dalam rantai lingkarnya.
3. Rantai karbon aromatis
Rantai karbon aromatis adalah salah satu bentuk kekhasan atom karbon yang tidak dapat dijumpai dalam atom-atom lain. Dalam rantai karbon aromatis, terdapat enam atom karbon yang dapat membentuk rantai siklik melalui ikatan rangkap yang tersusun selang-seling.
Ikatan rangkap yang tersusun selang-seling dapat menimbulkan terbentuknya awan-awan elektron di sekeliling ikatan rangkap. Kemudian, senyawa yang mempunyai rantai karbon aromatis dapat disebut dengan benzena. Contoh benzena yakni natrium benzoat yang terdapat dalam bahan pengawet makanan.
Berikut beberapa contoh soal dan pembahasan mengenai kekhasan atom karbon.
1. Dari pernyataan berikut ini yang bukan merupakan kekhasan atom karbon adalah…
A. Dapat membentuk rantai hidrokarbon lurus maupun bercabang.
B. Ikatan kovalen yang terbentuk sangat kuat sebab jari-jari atom karbon termasuk kecil.
C. Mampu membentuk ikatan kovalen rangkap.
D. Mampu membentuk paling banyak empat ikatan kovalen.
E. Disebut rantai karbon jenuh ketika terdapat rangkap di dalamnya.
Jawaban dan Pembahasan
Jawaban yang benar dalam soal nomor satu adalah E. Disebut rantai karbon jenuh ketika terdapat rangkap di dalamnya.
Pembahasan : Dalam pernyataan E telah disebutkan bahwa ikatan rangkap dapat membentuk rantai karbon yang jenuh. Padahal ikatan rangkap masih memiliki ikatan dengan atom karbon yang sama. Hal tersebut dapat dikatakan jenuh sebab ikatannya bisa saja terputus untuk membentuk ikatan baru dengan atom lain.
Oleh karena itu, pernyataan yang paling tepat mengenai kekhasan atom karbon yakni disebut rantai karbon jenuh ketika terdapat ikatan tunggal di dalamnya.
2. Pilihlah penjelasan yang kurang tepat dari pernyataan-pernyataan mengenai posisi atom C dalam rantai karbon…
A. Apabila suatu atom C semua tangannya mengikat empat atom C lain maka atom C ini adalah atom C kuartener.
B. Apabila suatu atom C mengikat dua atom C lain, satu atom O, dan satu atom H, maka atom C ini adalah atom C tersier.
C. Apabila suatu atom C mengikat tiga atom C lain, dan satu atom H, maka atom C ini adalah atom C tersier.
D. Apabila suatu atom C mengikat dua atom C lain, dan dua atom H, maka atom C ini adalah atom C sekunder.
E. Apabila suatu atom C mengikat satu atom C lain, dan tiga atom H, maka atom C ini adalah atom C primer.
Jawaban dan Pembahasan
Jawabannya adalah pernyataan B. Berikut penjelasan satu persatu pernyataannya.
Pada pilihan A. Apabila suatu atom C semua tangannya mengikat empat atom C lain maka atom C ini adalah atom C kuartener, adalah benar. Apabila keempat tangan atom C mengikat empat atom C lainnya dinamakan kuartener.
Pada pilihan B. Apabila suatu atom C mengikat dua atom C lain, satu atom O, dan satu atom H, maka atom C ini adalah atom C tersier. Terdapat dua atom karbon yang terikat oleh suatu karbon, Atom lainnya yang diikat yaitu oksigen dan hidrogen.
Sebab hanya dapat mengikat dua atom C maka lebih tepatnya dinamakan atom C sekunder. Oleh karena itu, pernyataan B kurang tepat.
Pada pilihan C. Apabila suatu atom C mengikat tiga atom C lain, dan satu atom H, maka atom C ini adalah atom C tersier. Pernyataan tersebut adalah tepat sebab jumlah atom C yang diikat terdapat tiga.
Pada pilihan D. Apabila suatu atom C mengikat dua atom C lain, dan dua atom H, maka atom C ini adalah atom C sekunder. Pernyataan ini adalah tepat sebab terdapat dua atom karbon yang diikat sehingga namanya atom C sekunder.
Pada pilihan E. Apabila suatu atom C mengikat satu atom C lain, dan tiga atom H, maka atom C ini adalah atom C primer. Pernyataan ini adalah benar sebab satu atom hanya mengikat satu atom karbon dan yang lain atom hidrogen. Oleh karena itu dinamakan atom primer.