-
5/27/2018 Isi Karbon
1/26
1
BAB I
PENDAHULUAN
1. 1. Latar BelakangKarbon merupakan salah satu unsur dari
unsur-unsur yang terdapat dalam
golongan IVA dan merupakan salah satu unsur terpenting dalam
kehidupan sehari-
hari karena terdapat lebih banyak senyawaan yang terbentuk dari
unsur karbon.
Keistimewaan karbon yang unik adalah kecenderungannya secara
alamiah
untuk mengikat dirinya sendiri dalam rantai-rantai atau
cincin-cincin, tidak hanyadengan ikatan tunggal C-C, tetapi juga
mengandung ikaran ganda C=C, serta rangkap
3. Akibarnya, jenis senyawa karbon dan jumlah itu makin
meningkat dengan laju
kira-kira lima persen per tahun. Alasan bagi kestabilan termal
rantai-rantai karbon
adalah kekuatan hakiki yang tinggi dari ikatan tunggal C-C.
Konfigurasi electron karbon dalam keadaan dasar adalah (1s2 2s2
2p2)
mudah terhibridasi menghasilkan perangkat orbital sp3, atau
sp2+2, atau sp+p2.
Lebih dari Sembilan puluh persen senyawa karbon merupakan
senyawa sintetik,
sedangkan sisanya diperoleh dari mahluk hidup (tumbuh-tumbuhan,
hewan, jamur,
dan mikroorganisme) serta fosil mereka (batubara dan minyak
bumi).
1. 2. Tujuan PenulisanTujuan makalah ini dibuat adalah untuk
memberi tahu masyarakat luas
untuk mengerti apa karbon itu, khususnya di dalam bidang
permesinan.
-
5/27/2018 Isi Karbon
2/26
2
BAB II
LANDASAN TEORI
2. 1. Definisi KarbonKarbon merupakan unsure kimia yang
mempunyai simbol C dengan nomor
atom 6 dan termasuk unsur golongan IV A pada tabel periodik.
Karbon merupakan
unsure non-logan dan bervalensi 4 (tetravalen), yang berarti
bahwa terdapat empat
electron yang dapat digunakan untuk membentuk ikatan kovalen.
Terdapat tiga
macam isotop karbon yang ditemukan secara alami, yakni 12C dan
13C yang stabil,
dan 14C yang bersifat radioaktif dengan paruh peluruhannya
sekitar 5730 tahun.
Karbon merupakan salah satu dari di antara beberapa unsure yang
diketahui
keberadaannya sejak zaman kuno. Istilah karbon berasal dari
bahasa latin carbo,
yang berarti batubara.
Karbon adalah unsur paling berlimpah ke-15 di kerak Bumi dan
ke-4 di
alam semesta. Karbon terdapat pada semua jenis mahluk hidup, dan
pada manusia,
karbon merupakan unsur palng berlimpah kedua (sekitar 18,5%)
setelah oksigen.
Keberlimpahan karbon ini, bersamaan keanekaragaman senyawa
organic dan
kemampuannya membentuk polimer membuat karbon sebagai unsur
dasar kimiawi
kehidupan. Unsur ini adalah unsur yang paling stabil diantara
unsur-unsur yang lain,
sehingga dijadikan patokan dalam mengukur satuan massa atom.
Sumber karbon anorganik terbesar terdapat pada batu kapur,
dolomite, dan
karbondioksida, sedangkan sumber organic terdapat pada batu
bara, tanah gambut,
minyak bumi, dan klatrat metana. Karbon dapat membentuk lebih
banyak senyawa
daripada unsure-unsur lainnya, dengan hampir 10 juta senyawa
organic murni yangtelah didekripsikan sampai sekarang.
Karbon berasal dari bahasa latin yaitu carbo yang berarti batu
bara. Karbon
merupakan suatu unsure yang telah ditemukan sejak jaman
pra-sejarah sangat banyak
ditemukan di alam. Karbon juga banyak terkandung di matahari,
bintang-bintang,
-
5/27/2018 Isi Karbon
3/26
3
komet, dan atmosfir kebanyakan planet. Karbon dalam bentuk
berlian mikroskopik
telah ditemukan di dalam beberapa meteor yang jatuh ke bumi.
Berlian alami juga
ditemukan di kimberlite pipa gunung berapi, di Afrika Selatan,
Arkansas dan
beberapa tempat lainnya. Berlian sekarang ini diambil dari dasar
samudera di lepas
pantai Cape of Good Hope. Sekitar 30% berlian industry yang
dipakai di AS sekarang
ini merupakan hasil sintesis. Energy dari matahari dan
bintang-bintang dapat
diatribusikan setidaknya pada siklus karbon-nitrogen.
2. 2. Keunikan Atom KarbonMeskipun karbon hanyalah salah satu
unsure dari sekian banyak unsure
dalam system periodik, tetapi atom karbon dapat terikat secara
kovalen dengan atom
karbon yang lain dan terhadap unsure-unsur lain menurut beragam
cara sehingga
dapat membentuk begitu banyak senyawa yang jumlahnya hampir tak
terhingga.
Atom karbon dan senyawanya dapat dibedakan menjadi empat jenis
yaitu :
1. Atom C primer : atom C yang mengikat 1 atom C yang lain2.
Atom C primer : atom C yang mengikat 2 atom C yang lain3. Atom C
primer : atom C yang mengikat 3 atom C yang lain4.
Atom C primer : atom C yang mengikat 4 atom C yang lain
Karbon dapat membentuk lebih banyak senyawa dibandingkan unsur
lain
sebab atom karbon tidak hanya membentuk ikatan-ikatan karbon
tunggal, rangkap
dua dan rangkap tiga, tetapi juga bias terkait satu sama lain
membentuk struktur
rantai dan cincin.
Gambar 2. 1. Keunikan Atom C
-
5/27/2018 Isi Karbon
4/26
4
2. 3. Bentuk KarbonKarbon ditemukan di alam dalam tiga bentuk
alotropik: amorphous, grafit
dan berlian. Diperkirakan ada bentuk keempat, yang disebut
karbon putih .
Ceraphite (serafit) merupakan bahan terlunak, sedangkan belian
bahan yang
terkeras. Grafit ditemukan dalam dua bentuk: alfa dan beta.
Mereka memiliki sifat
identik., kecuali struktur kristal mereka. Grafit alami
dilaporkan mengandung
sebanyak 30% bentuk beta, sedangkan bahan sintesis memiliki
bentuk alfa. Bentuk
alfa hexagonal dapat dikonversi ke beta melalui proses
mekanikal, dan bentuk beta
kembali menjadi bentuk alfa dengan cara memanaskannya pada suhu
di atas 1000
derajat Celcius.
Pada tahun 1969, ada bentuk alotropik baru karbon yang
diproduksi pada
saat sublimasi grafit pirolotik (pyrolytic graphite) pada
tekanan rendah. Di bawah
kondisi free-vaporization (vaporisasi bebas) di atas 2550K,
karbon putih
terbentuk sebagai kristal-kristal tranparan kecil pada tepian
grafit. Saat ini sangat
sedikit informasi yang tersedia mengenai karbon putih.
1. Alotropi karbon
Alotropi karbon ada tiga, yaitu intan, grafit dan
fullurene.Semua alotrop
karbon berbentuk padat dalam kondisi normal, tetapi grafit
merupakan alotrop yang
paling stabil secara termodinamik di antara alotrop-alotrop
lainnya.
A. Grafit
Grafit merupakan alotrop karbon yang dapat menghantarkan arus
listrik dan
panas dengan baik.Karena sifat inilah grafit biasanya digunakan
sebagai elektroda
pada sel elektrolisis.
Dalam struktur grafit setiap atom karbon membentuk ikatan
kovalen dengan
tiga atom karbon lainnya membentuk susunan heksagonal dengan
struktur berlapis
seperti tumpukan kartu.Karena atom karbon memiliki 4 elektron
valensi maka pada
-
5/27/2018 Isi Karbon
5/26
5
setiap atom karbon masih terdapat satu elektron yang belum
berikatan (elektron
bebas).
Sifat daya hantar listrik yang dimiliki oleh grafit dipengaruhi
oleh elektron-
elektron yang tidak digunakan untuk membentuk ikatan
kovalen.Elektron-elektron ini
tersebar secara merata pada setiap atom C karena terjadi tumpang
tindih orbital
seperti pada ikatan logam yang membentuk awan atau lautan
elektron. Oleh sebab itu
ketika diberi beda potensial, elektron-elektron yang
terdelokaslisasi sebagian besar
akan mengalir menuju anoda (kutub positif), aliran elektron
inilah yang menyebabkan
arus listrik dapat mengalir. Sedangkan ketika salah satu ujung
dipanaskan maka
elektron-elektron ini akan segera berpindah menuju bagian yang
memiliki suhu lebih
rendah. Akibatnya panas tersebut akan menyebar ke bagian grafit
yang memiliki suhulebih rendah. Struktur grafit seperti yang
tertera pada Gambar.
Gambar 2. 2. Struktur Grafit
Ikatan kovalen antar lapisan pada grafit relatif lebih lemah
bila dibanding
ikatan kovalen antar antar atom dalam satu lapisan.Dengan adanya
hal ini
menyebabkan grafit bersifat licin, karena lapisan yang berada
dibagian atas mudah
tergelincir atau mudah tergeser.
-
5/27/2018 Isi Karbon
6/26
6
1) Sifat dan Kegunaan Grafita) Memiliki titik leleh tinggi, sama
seperti intan. Hal ini disebabkan ikatan kovalenyang terbentuk
sangat kuat sehingga diperlukan energi yang tinggi untuk
memutuskannya.
b) Memiliki sifat lunak, terasa licin dan digunakan pada pensil
setelah dicamputanah liat.
c) Tidak larut dalam air dan pelarut organik, karena tidak mampu
mensolvasimolekul grafit yang sangat besar.
d) Dibanding intan, grafit memiliki massa jenis yang lebih
kecil, karena padastrukturnya terdapat ruang-ruang kosong antar
lipatannya.
e)
Berupa konduktor listrik dan panas yang baik. Karena sifat ini
grafit digunakansebagai anoda pada baterai (sel Leclanche) dan
sebagai elektroda pada sel elektrolisis.
B. IntanStrukturnya disebut struktur intan (Gambar 4.5). Sel
satuan intan terdiri atas 8
atom karbon dan setiap atom karbon berkoordinasi 4 berbentuk
tetrahedral. Intan
adalah zat terkeras yang dikenal, dengan kekerasan 10 Mhos.
Intan dengan hantaran
panas sangat tinggi walaupun secara listrik bersifat insulator.
Walaupun dulunya
sumber padatan yang berharga ini hanya yang terbentuk secara
alami, intan industrial
kini secara komersial banyak dihasilkan dengan proses pada suhu
tinggi (1200o
C
atau lebih tinggi) dan tekanan tinggi (5 GPa atau lebih) dari
grafit dengan katalis
logam. Akhir-akhir ini, lapis tipis intan telah dibuat dengan
pirolisis hidrokarbon
pada suhu relatif rendah (sekitar 900oC) dan tekanan yang juga
relatif rendah (sekitar
102 Pa), dan digunakan untuk penggunaan sebagai pelapis,
dsb.
-
5/27/2018 Isi Karbon
7/26
7
Gambar 2. 3. Struktur Intan
1) Sifat dan pemakaian Intana) Intan merupakan mineral alami
yang paling keras, sehingga intan banyak
digunakan sebagai alat untuk memotong, mengasah dan sebagai mata
bor.
b) Memiliki titik leleh yang sangat tinggi yakni 4827 C). Hal
ini disebabkan Ikatankovalen karbon-karbon yang terbentuk pada
struktur intan sangat kuat bahkan
lebih kuat dari ikatan ionik.
c) Berupa isolator namun dapat menyerap panas dengan sangat
baik. Daya hantarlistrik intan berkaitan dengan elektron yang
digunakan untuk membentuk ikatan,
dimana pada intan elektron-elektron berikatan sangat kuat
sehingga tidak ada
elektron yang bebas bergerak ketika diberi beda potensial. Sifat
penyerap panas
yang baik dari intan diaplikasikan pada peralatan elektonik
untuk menyerap panas
yang dihasilkan ketika peralatan elektronik digunakan. Dengan
melapisi intan
pada konduktor dalam peralatan elektronik maka suhu peralatan
tersebut dapat
dijaga relatif konstan sehingga peralatan tersebut dapat
berfungsi secara normal.
d) Tidak larut dalam air dan pelarut organik. Dalam hal ini
tidak memungkinkanterjadinya daya tarik antara molekul pelarut dan
atom karbon yang dapat
membongkar dayatarik antara atom-atom karbon yang berikatan
secara kovalen.Akibat pelarut tidak mampu mensolvasi molekul
intan.
-
5/27/2018 Isi Karbon
8/26
8
Dalam struktur intan setiap atom karbon berikatan secara kovalen
dengan
atom 4 karbon lain dalam bentuk tetrahedral dan panjang setiap
ikatan karbon-karbon
adalah 0,154 nm.
Intan kini dapat produksi secara komersial dalam skala
laboratorium maupun
skala industri.Bahan dasar pembuatan intan yaitu grafit dengan
katalis logam. Proses
pembuatan intan dari grafit dilakukan pada suhu tinggi yakni
sekitar 3500 C bahkan
dapat lebih tinggi dan tekanan tinggi pula yakni sekitar 140.000
atm atau lebih. Selain
menggunakan cara tersebut, intan dapat dihasilkan dengan
pirolisis hidrokarbon pada
suhu relatif rendah ( 900 C) dan tekanan realtif lebih rendah
pula yakni sekitar 102
Pa.
Gambar 2. 4. Intan
Namun dalam kehidupan sehari-hari intan yang sering dijumpai
terdiri dari
berbagai macam warna. Berbagai warna yang dihasilkan intan
dipengaruhi oleh 3 hal
yaitu:
1. Adanya pengotor dalam struktur intan sehingga pengotor
tersebut dapatmengubah spektrum absorbsi intan. Spektrum intan yang
berubah akibat adanya
pengotor tergantung pada jenis dan konsentrasi pengotor yang ada
Misalnya intan
kuning dan oranye mengandung nitrogen, intan biru mengandung
boron, intan
abu-abu, ungu dan hijau mengandung hidrogen.
http://wanibesak.files.wordpress.com/2010/10/diamond_b.jpg
-
5/27/2018 Isi Karbon
9/26
9
2. Intan hijau disebabkan oleh radiasi alam, yang terjadi selama
berjuta-juta tahunsehingga dapat mengubah struktur atom dalam
intan. Akibat berubahnya struktur
intan menyebabkan sektrum absorpsi intanpun berubah.
3. Intan merah muda, merah dan coklat disebabkan oleh adanya
deformasi plastik.Struktur atom karbon yang memutar selama
pembentukan intan dalam tanah
sehingga mengubah sektrum absorpsi intan. Hal ini tampak pada
intan sebagai
garis urat yang menyerupai urat kayu. Garis inilah yang
memberikan spektrum
warna yang berbeda.
C. FulerenFuleren adalah alotrop karbon dimana 1 molekul karbon
terdiri dari 60 atom
karbon sehingga sering disebut sebagai C60. Pada struktur
fulleren setiap atom karbon
berikatan dengan tiga atom karbon lain dengan pola membentuk
susunan pentagonal
membentuk struktur berongga seperti bola sepak. Struktur
fulleren seperti yang
tertera pada Gambar.
Gambar 2. 5. Struktur Fuleren
2) Sifat dan pemakaiana) Tidak larut dalam air, tetapi dapat
larut dalam pelarut organik.
http://wanibesak.files.wordpress.com/2010/10/fullerenes.jpg
-
5/27/2018 Isi Karbon
10/26
10
b) Sebagai superkonduktor dan penyerap panas yang baik. Sifat
superkonduktor danmenyerap panas ini berkaitan 1 elektron yang
tidak digunakan untuk membentuk
ikatan kovalen, seperti pada grafit. Salah satu senyawaan C60
yang merupakan
semikonduktor adalah K3C60.
D. KarbidaInteraksi langsung karbon dengan logam atau oksida
logam pada suhu tinggi
memberikan senyawaan yang disebut karbida.
Logam transisi memberikan interstisi dimana atom karbon mengisi
lubang
oktahedral dalam deretan kemasan rapat atom logam.logam yang
lebih kecil
Cr,Mn,Fe,Co, dan Ni memberikan karbida yang bersifat antara
jenis ionik dan
karbida interstisi dan ini terhidrolisis oleh air.
2. 4. Sifat Fisika & Kimia Karbon2. 4. 1. Sifat
Fisika2.4.1.1. Free Swelling Index (FSI)
Free swelling index (FSI) merupakan suatu parameter seberapa
jauhbatubara akan memuai apabila dipanaskan. FSI ditentukan
dengan
memanaskan batubara yang telah digerus dan dicetak berbentuk
kancing-
kancing kemeja sampai 800dejarat celcius di dalam cawan selama
waktu
tertentu. Setelah zat terbang habis kancing kokas yang lebih
kecil dari
ukuran semula tetap berada dalam cawan. Penambang sisa kokas
dibandingkan dengan penampang baku bernomor 1-10.
1) Pengaruh FSI pada batubara :a. Bila pemuaian kokas
mengakibatkan ia sama dengan ukuran panjang
nomor 0-2 maka bukan dikategorikan batubara kokas yang baik
karena
poriporinya terlalu rendah.
-
5/27/2018 Isi Karbon
11/26
11
b. Bila FSI-nya 8-10 berarti tingkat pemuaiannya terlalu tinggi
berarti biladijadikan kokas terlalu berpori-pori bersar sangat
rapuh.
c. Barubara bengan nomor FSI 4-6 adalah ideal untuk diproses
menjadikokas.
2.4.1.2. Hardgrove Grindability Index (HGI)
Hardgrove Gridability Index (HGI) adalah indeks
kemampugerusan
atau indeks kekerasan hardgrove, yakni ukuran/tingkat mudah atau
sukarnya
batubara digerus menjadi tepung batubara sebagai bahan bakar
khususnya
pada PLTU. Indeks ini terdiri dari angka 0-100.
1) Pengaruh Nilai HGI pada batu bara:a. Batubara denga indeks
hardgrove kurang dari 50 adalah keras sehingga
sukar digerus menjadi tepung batubara yang memerlukan
serangkaian alat
alat penggerus yang mahal.
b. Batubara yang mempunyai indeks hardgrove 50 keatas adalah
batubaralunak sehingga mudah digerus menjadi tepung batubara.
Harga Hardgrove Grindability index diperoleh denan rumus:
HGI = 13,6 + 6,93 WW adalah berat dalam gram dari batubara
lembut berukuran 200 mesh.
Makin tinggi harga HGI makin lunak batubara tersebut.
2.4.1.3. Specific Heat
Specific heat merupakan indikasi kandungan nilai energy yang
terdapat pada batubara, dan merepresentasikan kombinasi
pembakaran dari
karbon, hydrogen, nitrogen, dan sulfur. Specific Heat sangat
berpengaruh
terhadap pengoperasian pulveriser/mill, pipa batubara dan
windbox, serta
burner.
1) Pengaruh Specific Heat pada batubara :
-
5/27/2018 Isi Karbon
12/26
12
a. Semakin tinggi specific heat maka aliran batubara setiap
jam-nya semakinrenda sehingga kecepatan coal feeder harus
disesuaikan.
b. Untuk batubara dengan kada kelembaban dan tingkat ketegerusan
yangsama, maka dengan specific heat yang tinggi menyebabkan
pulveriser
akan beroperasi di bawah kapasitas normalnya, atau dengan kata
lain
operating rationya menjadi lebih rendah.
2.4.1.4. Size Stability
Ukuran butir batubara dibatasi pada rentang butir halus
(pulverized
coal atau dust coal) dan butir kasar ( lump coal). Butir paling
halus untuk
ukuran maksimum 3mm, sedangkan butir paling kasar sampai ukuran
50mm.
Pengaruh specific heat pada batubara yaitu semakin kecil ukuran
partikel
batubara maka semakin besar luas permukaannya.
2.4.1.5. Bulk Density
Bulk Density (kepadatan massal) adalah nilai massa suatu
bahan
padat yang dibagi dengan total volume mereka tempati. Total
volume meliputi
volume partikel, volume void (kosong) antar-partikel dan volume
internalpori-pori bahan.
Pengaruh Bulk Density terhadap kualitas batubara adalah
semakin
besar nilai bulk densitynya maka kualitan batubara itu semakin
besar atau
tingi, sebar dengan bulk density yang lebih besar maka jumlah
massa batubara
dalam volume tersebut lebih banyak jumlahnya pada total volume
yang
ditempati bernilai sama. Bulk Khas Kepadatan Batubara:
a. Batubara antrasit : 800-929 (kg/m3)
b. Batubara bitumen : 673-913 (kg/m3)
c. Batubara lignit : 641-865 (kg/m3)
-
5/27/2018 Isi Karbon
13/26
13
2. 4. 2. Sifat KimiaKarbon sangat tak reaktif pada suhu biasa.
Apabila karbon bereaksi,
tidak ada kecenderungan dari atom-atom karbon untuk kehilangan
electron-
elektron terluar dan membentuk kation sederhana seperti C4+. Ion
in akan
mempunyai rapatan-rapatan muatan begitu tinggi sehingga
eksistensinya
tidaklah mungkin.
-
5/27/2018 Isi Karbon
14/26
14
BAB III
PEMBAHASAN
3. 1. Pengolahan KarbonKarbon adalah salah satu unsure yang
paling stabil yang dikenal manusia.
Sumber utama karbon di dunia saat ini adalah deposit batubara
yang ditambang. Ada
3 alotrop karbon yang ditemukan secara alami grafit, berlian,
dan karbon bentuk
amorf. Kualitas yang menyoroti banyak kegunaan adalah bahwa,
unsure ini dapat
dikombinasikan dengan hampir semua elemen lain dan dapat
membentuk berbagaisenyawa berguna. Berikut beberapa contoh senyawa
yang dikombinasikan dengan
karbon:
Alkohol : Metanol, Etanol. Eter : Dietil eter, Metil tersier
butil eter. Aldehid : Formaldehida. Keton : Aseton, Asetofenon.
Asam Karbosiklat : Asam asetat, Asam Format. Ester
Gambar 3. 1. Batubara / Karbon
-
5/27/2018 Isi Karbon
15/26
15
Ada pula proses pengolahan karbon, yaitu proses karbonisasi.
Karbonisasi
merupakan suatu pross untuk mengkoncersi bahan organic menjadi
arang. Pada
proses karbonisasi akan melepaskan zat yang mudah terbakar
seperti CO, CH4, H2,
Formaldehid, metana, formic dan acetil acid serta zat yang tidak
terbakat seperti CO2,
H2O dan tar cair. Gas-gas yang dilepaskan pada proses ini
mempunyai nilai kalor
yang tinggi dan dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan kalor
pada proses
karbonisasi
Proses Karbonisasi batubara merupakan reaksi endoterm atau
eksoterm
tergantung pada temperatur dan proses reaksi yang sedang
terjadi. Secara umum hal
ini dipengaruhi oleh hubungan temperatur karbonisasi, sifat
reaksi, perubahan
fisik/kimiawi yang terjadi. Perubahan fisika terdiri atas
pelunakan, aliran material,penggabungan dan pengerasan, sedangkan
perubahan kimia terdiri atas perekahan
polimerisasi dan penguapan.
Karbonisasi batubara adalah proses peanasan batubara dengan
keadaan
anaerob (tanpaoksigen) pada temperatur beberapa ratus derajat
menghasilkan
material-material:
1. Karbon padat (solid residu)Disebut semikokas/kokas jika
bersifat kompak dan padat, atau disebut char jika lebih
berpori dan tidak kompak.
2. Hasil cairTerbuat dari campuran hidrokarbon (zat arang cair)
disebut tar dan larutan yang
mengandung air yang mengandung jenis bahan-bahan terlarut yang
disebut zat
amoniak.
3. Hidrokarbon dan campuran lainDalam bentuk gas yang
didinginkan ke temperatur normal.
1) Berdasarkan perbedaan besarnya temperatur pemanasan, proses
karbonisasiterdiri atas:
- Low temperature carbonization pada suhu 500-700 derajat
Celcius.- Medium temperature carbonization pada suhu 700-900
derajat Celcius.
-
5/27/2018 Isi Karbon
16/26
16
- High temperature carbonization pada suhu >900 derajat
Celcius.
Tujuan Karbonisasi adalah menaikkan kadar karbon padat dan
menghilangkan
zat terbang (volatile matter) yang terkandung dalam batubara
serendah mungkin
sehingga dihasilkan semi kokas atau kokas dengan kandungan zat
terbang yang ideal
8-15% dengan nilai kalori yang cukup tinggi diatas 6000 kkal/kg.
kandungan zat
terbang berhubungan erat dengan kelas batubara, makin tinggi zat
terbangnya maka
makin rendah kelas batubara, karena zat terbang akan mempercepat
pembakaran
karbon padatnya. Dengan karbonisasi juga akan menghasilkan
produk akhir yang
tidak berbau dan berasap.
2) Proses Karbonisasi dilakukan melalui dua cara:a) Proses
Karbonisasi dengan pemanasan secara langsung dalam tungku
Beehive
yang berbentuk Kubah. Tungku Beehive merupakan tungku yang
paling tua
dimana batubara dibakar pada kondisi udara terbatas sehingga
hanya zat terbang
saja yang akan terbakar. Jika zat terbang terbakar habis, proses
pemanasan
dihentikan. Kelemahannya antara lain terdapat produk samping
berupa gas dan
cairan yang tidak dapat dimanfaatkan atau habis terbakar,
disamping itu
produktivitas sangat rendah.
b) Karbonisasi batubara dengan pemanasan tidak langung atau
proses destilasikering dimana sirkulasi udara dikontrol seminimal
mungkin melalui dinding baja,
panas disalurkan kedalam tanur bakar yang memuat batubara. Pada
suhu sekitar
375-475 derajat celcius, batubara mengalami dekomposisi
membentuk lapisan
plastis disekitar dinding.
Ketika suhu mencapai 475-600 derajat celcius terlhat kemunculan
cairan tar
dan senyawa hidrokarbon (minyak), dilanjutkan dengan pemadatan
massa plastis
menjadi semi kokas. Pada suhu 600-1100 derajat celcius, proses
stabilisasi kokas
dimulai. Ketika lapisan plastis ini sudah bertemu di tengah
oven, berarti seluruh
batubara telah terkarbonasi menjadi kokas, dilanjutkan dengan
proses pendinginan
-
5/27/2018 Isi Karbon
17/26
17
(quenching). Setelah kokas selesai dibuat di oven, perlu
pendinginan secepatnya
supaya kokas tersebut tidak berubah menjadi abu. Cara ini selain
menghasilkan kokas
juga diperoleh produk samping berupa tar, amoniak, gas metana,
gas hydrogen dan
gas lainnya. Gas-gas tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan
bakar, sedangkan
produk cair berupa tar, amoniak dan lain-lain dapat diproses
lebih lanjut untuk
menghasilkan bahan-bahan kimia, umumnya berupa senyawa
aromatic.
3. 2. Kegunaan Karbon Secara UmumDalam bentuk unsurnya, karbon
mungkin memiliki kegunaan yang terbatas.
Tapi unsure ini memiliki kemampuan untuk mewujudkan dirinya
menjadi zat yang
sangat berguna untuk beberapa hal setelah menggabungkan dengan
unsure-unsur lain.
1) Berikut adalah beberapa penggunaan umum ditemukan unsure ini:
Dipakai sebagai alat dekoratif dalam barang-barang perhiasan.
Digunakan sebagai dasar untuk tinta yang digunakan dalam printer
inkjet. Digunakan dalam rims mobil sebagai pigmen asap hitam.
Sayuran karbon atau karbon aktif, kadang-kadang digunakan sebagai
aden
pemutih atau gas penyerap. Hal ini juga banyak digunakan dalam
system filtrasi.
Karbon dalam bentuk karbondioksida, juga digunakan dalam minuman
bersoda,alat pemadam kebakaran, dan juga sebagai es kering bila
dalam keadaan padat.
Dalam metalurgi, karbon monoksida digunakan sebagai agen reduksi
dalamrangka untuk memperoleh unsure dan senyawa lainnya.
Karbon dalam bentuk Freon, digunakan dalam perangkat pendingin
dan system. Banyak pemotong logam dan alat-alat tahan panas dan
perangkat juga diproduksi
dengan karbon.
Salah satu bahan yang paling berlimpah digunakan di Bumi,
plastic, dihasilkandari polimer karbon sintetik.
Bentuk sintetis dari grafit digunakan dalam reactor nuklir.
Digunakan dalam baterai.
-
5/27/2018 Isi Karbon
18/26
18
3. 3. Pengaplikasian Pada PermesinanAda banyak pengaplikasian
karbon pada permesinan. Selain karena
melimpahnya unsure ini, tetapi juga karena struktur karbonnya
stabil dan hasil dari
senyawa karbon yang sangat banyak, dan sebagian sangat berguna
di banyak bidang.
Berikut beberapa pengaplikasian karbon dalam permesinan :
3. 3. 1. Senyawa Hidrokarbon Sebagai Bahan BakarSenyawa
hidrokarbon merupakan senyawa yang sederhana. Dari namanya
saja, kita bisa tahu itu merupakan senyawa hydrogen dan karbon.
Dalam hal ini
pengaplikasiannya dalam permesinan, salah satu dari senyawa
hidrokarbon yang
paling penting dan vital penggunaannya di muka bumi adalah
minyak bumi. Karena
hasil destilasi minyak mentah menghasilkan berbagai macam fraksi
hidrokarbon dan
digunakan sebagai berbagai macam alat mesin. Destilasi minyak
sendiri merupakan
proses memisahkan fraksi-fraksi hidrokarbon dalam minyak mentah.
Proses destilasi
kolom sendiri dilakukan ditempat yang disebut kilang minyak.
Gambar 3. 2. Macam Hasil Destilasi
-
5/27/2018 Isi Karbon
19/26
19
1) Berikut adalah beberapa fakta tentang minyak bumi/minyak
mentah :- Merupakan campuran berbagai macam fraksi hidrokarbon.-
Fraksi hidrokarbon minyak bumi yang paling banyak dipakai didunia
adalah
bensin.
- Pemisahan fraksi-fraksi hidrokarbon dilakukan dengan proses
destilasi kolom.- Selain fungsinya vitalnya sebagai bahan bakal,
hasil destilasinya dapat digunakan
sebagai bahan membentuk zat lain seperti : plastic, pestisida,
herbisida, parfum,
zatpengawet, antibiotic, stimulant, depresan, dan detergen.
Gambar 3. 3. Kilang Minyak
Dari hasil proses destilasi, beberapa hasilnya yang banyak
digunakan adalah sebagai
berikut:
1. BensinBensin adalah salah satu jenis bahan bakar minyak yang
digunakan pada
kendaraan bermotor roda dua,tiga, dan empat.
-
5/27/2018 Isi Karbon
20/26
20
Gambar 3. 4. Bensin
Bensin bekerja didalam mesin pembakaran yang ditemukan oleh
Nikolaus Otto.
Mesin pembakaran dikenal pula dengan nama Mesin Otto. Cara kerja
bensin dalam
mesin pembakaran :
1. Bensin dari tangki masuk ke dalam karburator. Kemudian
bercampur denganudara. Pada mesin modern, peran karburator
digantikan oleh system injeksi.
Sebuah system pembakaran baru yang bias meminimalisir emisi gas
buang
kendaraan.
2. Campuran bensin dan udara kemudian dimasukkan kedalam ruang
bakar.3. Selanjutnya, campuran bensin dan udara yang sudah
berbentuk gas ditekan oleh
piston hingga mencapai volume yang sangat kecil.
4. Gas ini kemudian dibakar oleh percikan api dari busi.5. Hasil
pembakaran inilah yang menghasilkan tenaga untuk menggerakkan
kendaraan.
-
5/27/2018 Isi Karbon
21/26
21
Gambar 3. 5. Mekanisme Pembakaran
2. Solar
Solar merupakan salah satu hasil destilasi fraksi hidrokarbon
dan digunakan
sebagai bahan bahan mesin diesel. Sebuah mesin yang diciptakan
oleh Rudolf Diesel
dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering.
Gambar 3. 6. Solar
-
5/27/2018 Isi Karbon
22/26
22
Solar digunakan dalam mesin diesel (mobil, kapal, sepeda motor,
dll), sejenis
mesin pembakaran dalam. Rudolf Diesel awalnya mendesain mesin
diesel untuk
menggunakan batu bara sebagai bahan bakar, namun ternyata minyak
lebih efektif.
Solar ini juga digunakanan sebagai bahan bakar di dalam alat
kendaraan berat yang
beroperasi di tambang seperti loader, hauler, grader, dan
trailer.
1) Beberapa factor yang menyebabkan digunakannya engine diesel
pada kendaraanberat :
Engine diesel mempunyai efisiensi panas yang lebih besar.
Berarti bahwapenggunaannya bahan bakarnya lebih ekonomis daripada
engine bensin.
Mesin diesel bias lebih lama dan tidak memerlukan electric
igniter. Hal ini berartibahwa kemungkinan kesulitan lebih kecil
daripada engine bensin.
Momen pada engine diesel tidak berubah pada jenjang tingkat
kecepatan yangluas. Hal ini berarti bahwa engine diesel lebih
fleksibel dan lebih mudah
dioperasikan dari pada engine bensin.
Tekanan pembakaran maksimum lebih besar.
3. 3. 2. Baja KarbonBaja pada dasarnya ialah besi (Fe) dengan
tambahan unsure karbon (C)
sampai dengan 1,67% maksimal. Bila kadar unsure karbon lebih
dari 1,67%, maka
material tersebut biasanya disebut dengan besi cor (Cast Iron).
Makin tinggi kadar
karbon dalam baja, maka akan mengakibatkan hal-hal sebagai
berikut:
- Kuat leleh dan kuat tarik bajak akan naik.- Keliatan /
elongasi baja berkurang.- Semakin sukar dilas.
Oleh karena itu adalah penting agar kita dapat menekan kandungan
karbon
pada kadar serendah mungkin untuk dapat mengantisipasi
berkurangnya keliatan dan
sifat sulit di las diatas, tetapi sifat kuat leleh dan kuat
tariknya tetap tinggi.
-
5/27/2018 Isi Karbon
23/26
23
Secara umum baja karbon digolongkan menjadi tiga kelompok
berdasarkan
banyaknya karbon yang terkandung dalam baja tersebut yaitu :
1. Baja Karbon RendahBaja karbon rendah (low carbon steel)
mengandung karbon antara 0,025% -
0,25% C. setiap satu ton baja karbon rendah mengandung 10-30 kg
karbon. Baja
karbon ini dalam perdagangan dibuat dalam plat baja, baja strip
dan baja batangan
atau profil. Berdasarkan jumlah karbon yang terkandung dalam
baja, maka baja
karbon rendah dapat digunakan atau dijadikan baja-baja sebagai
berikut :
Baja karbon rendah (low carbon steel) yang mengandung
0,04%-0.10/% Cuntuk dijadikan baja-baja plat atau strip.
Baja karbon rendah yang mendandung 0.05% C dignakan untuk
keperluanbadan kendaraan.
Baja karbon rendah yang mengandung 0.15% - 0.20% C digunakan
untukkontruksi jembatan, bangunan, membuat baut, atau dijadikan
bahan
kkonstruksi,
2. Baja Karbon MenengahBaja karbn mengengah (medium carbon
steel) mengandung karbon antara
0,25%-0.555 Cdan setiap satu ton baja mengandung karbon antara
30-60. Baja
kerbon menengah ini banyak digunakan untuk keperluan alat-alat
perkakas bagian
mesin, berdasarkan jumlah karbon yang terkandung dalam baja maka
baja
karboini dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti untuk
keperluan
industry. Roda gigi , pegas. Dan sebagainya.
3. Baja Karbon TinggiBaja karbon tinggi (high carbon steel)
mengandung kadar karbon antara 056%
- 1,7% C dan setiap satu ton baja karbon tinggi mengandung
antara 70-130 kg.
baja ini mempunyai kekuatan paling tinggi dan banyak digunakan
untuk material
-
5/27/2018 Isi Karbon
24/26
24
tools. Salah satu aplkasi dari baja ini adalah dalam pembuatan
kawat baja dan
kabel baja. Berdasarkan jumlah karbon yang terkandung didalam
baja-maka baja
karbon ini banyak digunakan dalam pembuatan pegas, alat-alat
perkakas seperti
palu., gergaji atau pahat potong. Selain itu baja jenis ini
banyak digunakan untuk
keperluan industry lainnya seperti pembuatan kikir, pisau cukur,
mata gergaji dan
lain sebagainya
Gambar 3. 7. Baja Karbon
-
5/27/2018 Isi Karbon
25/26
25
BAB IV
KESIMPULAN & SARAN
4. 1. Kesimpulan1. Karbon merupakan unsure utama dalam senyawa
organic dan anorganik yang
begitu banyak jumlah dan jenisnya.
2. Karbon mengisi tempat khusus diantaranya unsure-unsur dalam
keragamandan kekompleksan dalam senyawa yang dapat dibentuknya.
3.
Karbon juga merupakan zat padat yang tegar, yang biasa dianggap
molekulraksasa yang terdiri dari banyak sekali atom.
4. Karbon terbentuk dalam Grafit dan Intan.5. Berikatan dengan
unsure lain, karbon memiliki banyak sekali penggunaan
segala bidang kehidupan.
4. 2. Saran1.
Dengan mengetahui lebih dalam tentang karbon, agar dapat
memanfaatkannyalebih baik lagi.
2. Diharapkan dapat menemukan inovasi dan temuan khususnya
dibidangpermesinan yang memberi pengaruh besar khususnya berkaitan
dengan unsure
karbon.
3. Dapat memanfaatkan karbon dengan baik setelah tau banyaknya
danpentingnya penggunaannya di berbagai aspek.
-
5/27/2018 Isi Karbon
26/26
26
DAFTAR PUSTAKA
Cotton, F.A. dan Wilkinson, G. 1989.Kimia anorganik I. Jakarta,
UniversitasIndonesia.
Farida, Ida. 2009.Kimia Anorganik I. Bandung. Fakultas Tarbiyah
dan Keguruan UIN
Sunan Gunung Djati.
H Petruci, Ralph.1987.Kimia Dasar Prinsip dan Terapan
Modern.Bogor.
Keenan Kleinfelter,W. 1991.Kimia Untuk Universitas. Penerbit
Erlangga.
S.Sukri.1999.Kimia Dasar III.Bandung. ITB.
http://wikipedia.com
www.chem-is-try.com
http://google.com/
http://wikipedia.com/http://wikipedia.com/http://www.chem-is-try.com/http://www.chem-is-try.com/http://google.com/http://google.com/http://google.com/http://www.chem-is-try.com/http://wikipedia.com/