Intan (Diamond)

Intan adalah mineral yang secara kimia merupakan bentuk kristal, atau alotrop, dari karbon. Intan terkenal karena memiliki sifat-sifat fisika yang istimewa, terutama faktor kekerasannya dan kemampuannya mendispersikan cahaya. Sifat-sifat ini yang membuat intan digunakan dalam perhiasan dan berbagai penerapan di dalam dunia industri.

Intan terutama ditambang di Afrika tengah dan selatan, walaupun kandungan intan yang signifikan juga telah ditemukan di Kanada, Rusia, Brazil, danAustralia. Sekitar 130 juta "carat" (26.000 kg) intan ditambang setiap tahun, yang berjumlah kira-kira $9 miliar dolar Amerika. Selain itu, hampir empat kali berat intan dibuat di dalam makmal sebagai intan sintetik (synthetic diamond).

Intan termasuk dalam kelompok bahan galian yang terbentuk secara alami di kedalaman tertentu dari permukaan bumi, termasuk dalam kelompok mineral Carbon sebagai mineral utama penyusun intan (diamond).

Mineral Carbon terdapat di alam dengan 3 bentuk dasar, yaitu sebagai :

1.      Diamond (Intan)- Sangat Keras, dengan kristal (berwarna) jernih

2.      Graphite- Lunak, berwarna hitam, tersusun dari (unsur) carbon murni, struktur molekulernya tidak padat sekuat diamond (intan), hal tersebutlah yang menjadikan graphite lebih lunak dibandingkan diamond.

3.      Fullerite, merupakan mineral yang terbuat dari molekul yang berbentuk bulat sempurna yang tersusun dari 60 atom Carbon

Intan terbentuk pada kedalaman 100 mil (161 Km) di bawah permukaan bumi, pada batuan yang cair pada bagian mantel bumi yang memiliki temperature dan tekanan tertentu yang memungkinkan untuk merubah (mineral) carbon menjadi intan

Tempat Pembentukan Intan

Kebanyakan intan yang kita temukan sekarang merupakan hasil pembentukan proses jutaan-milyar tahun yang lalu, erupsi magma yang sangat kuat membawa intan-intan tersebut ke permukaan, membentuk pipa kimberlite, penamaan kimberlite berasal dari penemuan pertama pipa tempat intan berada tersebut di daerah Kimberley, Afrika Selatan.

Pipa Kimberlite

Intan juga dapat ditemukan di dasar sungai sebagai endapan yang kita sebut sebagai endapan intan alluvial, pada dasarnya intan type alluvial juga berasal dari pipa Kimberlite purba yang kemudian mengalami proses geologi lanjutan berupa pengangkutan oleh air atau glacier yang berlangsung pada jutaan-milyar tahun yang lalu, sehingga intan-intan yang berasal dari pipa kimberlite tersebut terbawa bermil-mil jauhnya dari tempat asalnya dan kemudian terendapkan di dasar sungai.

Intan ditemukan di alam dalam bentuk batu yang masih kasar, sehingga harus melalui beberapa proses terlebih dahulu agar tercipta sebagai perhiasan yang berkilau untuk kemudian menjadi barang yang komersil.

Rough Diamond in Natural Form

Grafit

Grafit, sebagaimana berlian, adalah bentuk alotrop karbon, karena kedua senyawa ini mirip namun struktur atomnya memengaruhi sifat kimiawi danfisikanya.

Grafit terdiri atas lapisan atom karbon, yang dapat menggelincir dengan mudah. Artinya, grafit amat lembut, dan dapat digunakan sebagai minyak pelumasuntuk membuat peralatan mekanis bekerja lebih lancar. Grafit sekarang umum digunakan sebagai "timbal" pada pensil.

Grafit berwarna kelabu. Akibat delokalisasi elektron antarpermukannya, grafit dapat berfungsi sebagai konduktor listrik.

Secara alamiah, grafit ditemukan di Sri Lanka, Kanada dan Amerika Serikat. Grafit juga disebut sebagai timbal hitam.

Grafit dinamai oleh Abraham Gottlob Werner pada tahun 1789 dengan mengambil kata dari bahasa Yunani.

Grafit adalah suatu modifikasi dari karbon dengan sifat yang mirip logam (penghantar panas dan listrik yang baik). Di samping tidak cukup padat, grafit tidak terdapat dalam jumlah banyak di alam. Oleh karena itu,untuk keperluan peralatan teknik serta pembuatan elektroda, grafit harus dibuat secara sintetik. Pembuatan: Grafit alam atau grafit yang dibuat dari kokas diperkecil ukurannya, dicampur dengan ter atau resin sintetik,kemudian dipanaskan sehingga membentuk padatan (sintering) dalam 105 cetakan. Pada proses tersebut, bahan-bahan aditif terbakar menjadi arang. Pemanasan yang dilakukan sekali lagi sampai temperatur 3000°C akan menghasilkan lebih banyak grafit (grafit elektro). Untuk alat-alat seperti penukar panas, setelah pemanasan, grafit perlu diberi bahan aditif impregnasi (misalnya dempul dan serbuk grafit). Setelah proses impregnasi, ketahanan temperaturnya turun menjadi 165°C.

Sifat-sifat: Grafit adalah penghantar listrik dan panas yang cukup baik tetapi bersifat rapuh. Pada temperatur yang lebih tinggi, grafit teroksidasi oleh asam nitrat berasap, khlor atau oksigen. Grafit hanya dapat dilarutkan dalam besi leleh. Ditinjau dari segi ketahanan terhadap korosi, grafit merupakan bahan yang bidang penggunaannya sangat luas.Bahan tersebut tahan terhadap semua asam dan sebagian besar basa hingga di atas 100°C.

Dalam udara, grafit dapat digunakan sampai kira-kira 165oC.Apabila tidak diimpregnasi, grafit dapat digunakan sampai 500oC.Pengolahan dan penggunaan: Gumpalan-gumpalan grafit dipotong menjadi pelat atau dibuat langsung menjadi barang. Pelat-pelat tersebut ditempel pada bagian luar bejana dengan menggunakan bahan perekat, membentuk satu atau beberapa lapisan pada bejana. Celah-celahnya ditutup dempul.

Grafit digunakan sebagai elektroda, bantalan luncur, ring penyekat, dan aditif untuk bahan pe-lumas. Grafit juga mempertinggi kemampuan lumas teflon. Barang yang seluruhnya dibuat dari grafit adalah alat penukar panas, cawan lebur, batu filter, pompa, dan pelat pecah. Grafit juga digunakan sebagai bahan pengisi. Pada alat penyekat dan penghitung volume, sebagian peralatannya dibuat dari grafit (misalnya torak). Serat grafit dimanfaatkan untuk pelepasan muatan elektrostatik pada selubung ventilasi.

Batubara

Batu bara atau batubara adalah salah satu bahan bakar fosil. Pengertian umumnya adalah batuan sedimen yang dapat terbakar, terbentuk dari endapan organik, utamanya adalah sisa-sisa tumbuhan dan terbentuk melalui proses pembatubaraan. Unsur-unsur utamanya terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen.

Batu bara juga adalah batuan organik yang memiliki sifat-sifat fisika dan kimia yang kompleks yang dapat ditemui dalam berbagai bentuk.

Analisa unsur memberikan rumus formula empiris seperti C₁₃₇H₉₇O₉NS untuk bituminus dan C₂₄₀H₉₀O₄NS untuk antrasit.

 Batu bara secara umum

Umur batu bara

Pembentukan batu bara memerlukan kondisi-kondisi tertentu dan hanya terjadi pada era-era tertentu sepanjang sejarah geologi. Zaman Karbon, kira-kira 340 juta tahun yang lalu (jtl), adalah masa pembentukan batu bara yang paling produktif dimana hampir seluruh deposit batu bara (black coal) yang ekonomis di belahan bumi bagian utara terbentuk.

Pada Zaman Permian, kira-kira 270 jtl, juga terbentuk endapan-endapan batu bara yang ekonomis di belahan bumi bagian selatan, seperti Australia, dan berlangsung terus hingga ke Zaman Tersier (70 - 13 jtl) di berbagai belahan bumi lain.

Materi pembentuk batu bara

Hampir seluruh pembentuk batu bara berasal dari tumbuhan. Jenis-jenis tumbuhan pembentuk batu bara dan umurnya menurut Diessel (1981) adalah sebagai berikut:

• Alga, dari Zaman Pre-kambrium hingga Ordovisium dan bersel tunggal. Sangat sedikit endapan batu bara dari perioda ini.
• Silofita, dari Zaman Silur hingga Devon Tengah, merupakan turunan dari alga. Sedikit endapan batu bara dari perioda ini.
• Pteridofita, umur Devon Atas hingga Karbon Atas. Materi utama pembentuk batu bara berumur Karbon di Eropa dan Amerika Utara. Tetumbuhan tanpa bunga dan biji, berkembang biak dengan spora dan tumbuh di iklim hangat.
• Gimnospermae, kurun waktu mulai dari Zaman Permian hingga Kapur Tengah. Tumbuhan heteroseksual, biji terbungkus dalam buah, semisal pinus, mengandung kadar getah (resin) tinggi. Jenis Pteridospermae seperti gangamopteris dan glossopteris adalah penyusun utama batu bara Permian seperti di Australia, India dan Afrika.
• Angiospermae, dari Zaman Kapur Atas hingga kini. Jenis tumbuhan modern, buah yang menutupi biji, jantan dan betina dalam satu bunga, kurang bergetah dibanding gimnospermae sehingga, secara umum, kurang dapat terawetkan.

Penambangan

Penambangan batu bara adalah penambangan batu bara dari bumi. Batu bara digunakan sebagai bahan bakar. Batu bara juga dapat digunakan untuk membuat coke untuk pembuatan baja.

Tambang batu bara tertua terletak di Tower Colliery di Inggris.

Kelas dan jenis batu bara

Berdasarkan tingkat proses pembentukannya yang dikontrol oleh tekanan, panas dan waktu, batu bara umumnya dibagi dalam lima kelas: antrasit, bituminus, sub-bituminus, lignit dan gambut.

• Antrasit adalah kelas batu bara tertinggi, dengan warna hitam berkilauan (luster) metalik, mengandung antara 86% - 98% unsur karbon (C) dengan kadar air kurang dari 8%.
• Bituminus mengandung 68 - 86% unsur karbon (C) dan berkadar air 8-10% dari beratnya. Kelas batu bara yang paling banyak ditambang di Australia.
• Sub-bituminus mengandung sedikit karbon dan banyak air, dan oleh karenanya menjadi sumber panas yang kurang efisien dibandingkan dengan bituminus.
• Lignit atau batu bara coklat adalah batu bara yang sangat lunak yang mengandung air 35-75% dari beratnya.
• Gambut, berpori dan memiliki kadar air di atas 75% serta nilai kalori yang paling rendah.

Pembentukan batu bara

Proses perubahan sisa-sisa tanaman menjadi gambut hingga batu bara disebut dengan istilah pembatu baraan (coalification). Secara ringkas ada 2 tahap proses yang terjadi, yakni:

• Tahap Diagenetik atau Biokimia, dimulai pada saat material tanaman terdeposisi hingga lignit terbentuk. Agen utama yang berperan dalam proses perubahan ini adalah kadar air, tingkat oksidasi dan gangguan biologis yang dapat menyebabkan proses pembusukan (dekomposisi) dan kompaksi material organik serta membentuk gambut.
• Tahap Malihan atau Geokimia, meliputi proses perubahan dari lignit menjadi bituminus dan akhirnya antrasit.

(from wikipedia.org)

Karbon

Karbon atau zat arang merupakan unsur kimia yang mempunyai simbol C dan nomor atom 6 pada tabel periodik. Sebagai unsur golongan 14 padatabel periodik, karbon merupakan unsur non-logam dan bervalensi 4 (tetravalen), yang berarti bahwa terdapat empat elektron 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 waktu paruh peluruhannya sekitar 5730 tahun. Karbon merupakan salah satu dari di antara beberapa unsur yang diketahui keberadaannya sejak zaman kuno. Istilah "karbon" berasal dari bahasa Latin carbo, yang berarti batu bara.

Karbon memiliki beberapa jenis alotrop, yang paling terkenal adalah grafit, intan, dan karbon amorf. Sifat-sifat fisika karbon bervariasi bergantung pada jenis alotropnya. Sebagai contohnya, intan berwarna transparan, manakala grafit berwarna hitam dan kusam. Intan merupakan salah satu materi terkeras di dunia, manakala grafit cukup lunak untuk meninggalkan bekasnya pada kertas. Intan memiliki konduktivitas listik yang sangat rendah, sedangkan grafit adalah konduktor listrik yang sangat baik. Di bawah kondisi normal, intan memiliki konduktivitas termal yang tertinggi di antara materi-materi lain yang diketahui. Semua alotrop karbon berbentuk padat dalam kondisi normal, tetapi grafit merupakan alotrop yang paling stabil secara termodinamik di antara alotrop-alotrop lainnya.

Semua alotrop karbon sangat stabil dan memerlukan suhu yang sangat tinggi untuk bereaksi, bahkan dengan oksigen. Keadaan oksidasi karbon yang paling umumnya ditemukan adalah +4, manakala +2 dijumpai pada karbon monoksida dan senyawa kompleks logam transisi lainnya. Sumber karbon anorganik terbesar terdapat pada batu kapur, dolomit, dan karbon dioksida, sedangkan sumber organik terdapat pada batu bara, tanahgambut, minyak bumi, dan klatrat metana. Karbon dapat membentuk lebih banyak senyawa daripada unsur-unsur lainnya, dengan hampir 10 jutasenyawa organik murni yang telah dideskripsikan sampai sekarang.

Karbon adalah unsur paling berlimpah ke-15 di kerak Bumi dan ke-4 di alam semesta. Karbon terdapat pada semua jenis makhluk hidup, dan pada manusia, karbon merupakan unsur paling berlimpah kedua (sekitar 18,5%) setelah oksigen. Keberlimpahan karbon ini, bersamaan dengan keanekaragaman senyawa organik dan kemampuannya membentuk polimer membuat karbon sebagai unsur dasar kimiawi kehidupan. Unsur ini adalah unsur yang paling stabil di antara unsur-unsur yang lain, sehingga dijadikan patokan dalam mengukur satuan massa atom.

Karakteristik

Diagaram fase karbon yang diprediksi secara teoritis

Karbon memiliki berbagai bentuk alotrop yang berbeda-beda, meliputi intan yang susunan atom karbonnya searah merupakan bahan terkeras di dunia sampai dengan grafit yang susunan atom karbonnya acak merupakan salah satu bahan terlunak. Karbon juga memiliki afinitas untuk berikatan dengan atom kecil lainnya, sehingga dapat membentuk berbagai senyawa dengan atom tersebut. Oleh karenanya, karbon dapat berikatan dengan atom lain (termasuk dengan karbon sendiri) membentuk hampir 10 juta jenis senyawa yang berbeda. Karbon juga memiliki titik lebur dan titik sublimasi yang tertinggi di antara semua unsur kimia. Pada tekanan atmosfer, karbon tidak memiliki titik lebur karena titik tripelnya ada pada 10,8 ± 0,2 MPa dan 4600 ± 300 K, sehingga ia akan menyublim sekitar 3900 K.

Karbon dapat menyublim dalam busur karbon yang memiliki temperatur sekitar 5800 K, sehingga tak peduli dalam bentuk alotrop apapun, karbon akan tetap berbentuk padat pada suhu yang lebih tinggi daripada titik lebur logam tungsten ataupun renium. Walaupun karbon secara termodinamika mudah teroksidasi, karbon lebih sulit teroksidasi daripada senyawa lainnya (seperti besi dan tembaga).

Karbon merupakan unsur dasar segala kehidupan di Bumi. Walaupun terdapat berbagai jenis senyawa yang terbentuk dari karbon, kebanyakan karbon jarang bereaksi di bawah kondisi yang normal. Di bawah temperatur dan tekanan standar, karbon tahan terhadap segala oksidator terkecuali oksidator yang terkuat. Karbon tidak bereaksi dengan asam sulfat, asam klorida, klorin, maupun basa lainnya. Pada temperatur yang tinggi, karbon dapat bereaksi dengan oksigen, menghasilkan oksida karbon oksida dalam suatu reaksi yang mereduksi oksida logam menjadi logam. Reaksi ini bersifat eksotermik dan digunakan dalam industri besi dan baja untuk mengontrol kandungan karbon dalam baja:

Fe₃O₄ + 4 C_(s) → 3 Fe_(s) + 4 CO_(g)

Pada temperatur tinggi, karbon yang dicampur dengan logam tertentu akan menghasilkan karbida logam, seperti besi karbida sementit dalam baja, dan tungsten karbida yang digunakan secara luas sebagai abrasif.

Pada tahun 2009, grafena diketahui sebagai material terkuat di dunia yang pernah diujicobakan. Walaupun demikian, proses pemisahan grafenadari grafit masih belum cukup ekonomis untuk digunakan dalam proses industry.

Berbagai alotrop karbon memiliki ciri-ciri yang sangat berlawanan satu sama lainnya:

Intan nanokristal sintetik merupakan material terkeras yang diketahui.	Grafit adalah salah satu material terlunak yang diketahui.
Intan merupakan bahan abrasif.	Grafit adalah pelumas yang sangat baik.
Intan tidak menghantarkan listrik (insulator).	Grafit menghantarkan listrik (konduktor).
Intan merupakan konduktor panas yang baik.	Beberapa jenis grafit digunakan sebagai insulator panas.
Intan berwarna transparan.	Grafit berwarna kelam.
Intan mengkristal dalam sistem kristal kubik.	Grafit mengkristal dalam sistem kristal heksagonal.
Karbon amorf bersifat isotropik.	Karbon nanotabung merupakan bahan yang paling anisotropik yang pernah dibuat.