Tiga sifat kekhasan atom karbon

Mengenal Sifat Kekhasan Atom Karbon Beserta Contohnya – Materi Kimia Kelas 11

Kalau ngomongin soal persamaan ciri-ciri makhluk hidup, biasanya sih, banyak yang langsung inget pelajaran Biologi.

Dari pelajaran tersebut elo bisa mengenal persamaan ciri makhluk hidup, seperti memiliki kemampuan bereproduksi, membutuhkan energi, mengalami pertumbuhan, dan lain sebagainya.

Namun, persamaan antar makhluk hidup juga bisa elo dapatkan di dalam pelajaran kimia, lho. Apa tuh, persamaannya?

Semua makhluk hidup membutuhkan satu unsur kimia organik yang sama, yaitu atom karbon (C).

Seluruh organisme hidup di bumi tersusun dari atom karbon dan atom-atom lainnya
Ilustrasi aneka makhluk hidup yang tersusun dari atom karbon. (Arsip Zenius)

Melansir laporan dari Encyclopedia Britannica (2022), mulai dari makhluk hidup yang berukuran mikroskopik seperti bakteri hingga yang berukuran raksasa seperti ikan paus biru atau dinosaurus, tubuhnya tersusun dari atom karbon. 

Manusia juga termasuk makhluk hidup yang tersusun dari atom karbon, Sobat Zenius. Bahkan, karbon menjadi elemen penyusun tubuh kita kedua paling banyak dengan persentase sebesar 18,5% setelah oksigen dengan persentase 65%.

Dengan adanya karbon dalam tubuh makhluk hidup, para arkeolog pun jadi bisa mengetahui usia fosil-fosil yang terkubur di bumi menggunakan teknik yang disebut penanggalan radiokarbon.

Kok bisa ya, karbon jadi unsur kimia yang dimiliki semua makhluk hidup? Ternyata, hal itu dimungkinakn karena atom karbon mempunya kekhasan dibandingkan atom-atom yang lainnya, Sobat Zenius.

Apa sih, kekhasan atom karbon itu?

Yuk, simak artikel ini untuk dapetin penjelasannya!

Kekhasan Atom Karbon

Tiga contoh sifat kekhasan atom karbon adalah dapat membentuk 4 ikatan kovalen, memiliki ukuran jari-jari orbit yang kecil, dan dapat membentuk rantai ikatan dengan atom karbon lainnya.

Untuk lebih jelasnya, berikut penjelasan tentang ketiga sifat kekhasan atom karbon tersebut.

1. Dapat Membentuk 4 Ikatan Kovalen

Simbol atom karbon dalam tabel periodik dengan nomor atom dan nomor massanya
Ilustrasi simbol atom karbon. (Arsip Zenius)

Seperti yang mungkin elo sudah ketahui, atom karbon adalah atom yang memiliki nomor atom enam. Masih inget nggak nih, nomor atom itu menyatakan apa?

Yup! Karena atom itu bersifat netral, maka nomor atomnya menyatakan jumlah proton yang sama dengan jumlah elektronnya.

Dari nomor atom karbon kita pun jadi tahu kalau, atom tersebut memiliki 6 buah elektron. 

Kalau ditulis dalam konfigurasi elektron, jadi seperti di bawah ini.

Konfigurasi elektron atom karbon menempati 2 kulit
Ilustrasi konfigurasi elektron atom karbon. (Arsip Zenius)

Dari konfigurasi elektron di atas, kita jadi tahu nih, kalau elektron atom karbon itu menempati 2 kulit. Dengan jumlah elektron valensi atau elektron pada kulit terluarnya sebanyak empat elektron.

Persebaran elektron atom karbon pada kulit atom
Ilustrasi persebaran elektron atom karbon pada kulit atom. (Dok. SrKellyOP via Public Domain)

Sebelum lanjut, kalau elo ingin review materi tentang penomoran sebuah atom hingga penulisan konfigurasi elektron, elo bisa cek artikel Zenius yang berjudul Struktur Atom – Materi Kimia Kelas 10 ini, ya.

Oke. Jumlah empat elektron valensi ini spesial karena artinya atom karbon mempunyai kekhasan dapat membentuk empat ikatan kovalen untuk mencapai keadaan stabil yang menyerupai gas mulia. 

Eits, sebelum lanjut, mungkin masih ada yang mau nanya nih. Apa itu ikatan kovalen?

Ikatan kovalen adalah ikatan yang terbentuk antara dua atom atau lebih dengan cara pemakaian elektron bersama. 

Nah, lanjut ya. Atom karbon sendiri membentuk ikatan kovalen ini untuk mencapai keadaan stabil di mana sebuah atom memiliki 8 elektron valensi supaya menyerupai kestabilan gas mulia, sesuai Teori Kossel. 

Contoh ikatan kovalen karbon yang paling umum adalah dengan atom hidrogen seperti ini.

Atom karbon yang berikatan kovalen dengan hidrogen membentuk senyawa CH4
Ilustrasi empat ikatan kovalen atom karbon dengan hidrogen membentuk senyawa CH4. (Dok. DynaBlast via Wikimedia Common)

Dengan melakukan ikatan kovalen dengan hidrogen, elektron valensi karbon pun tidak lagi berjumlah empat melainkan delapan.

Nah, bisa membentuk empat ikatan kovalen ternyata hal yang unik. Kok, gitu? Karena atom lainnya tidak bisa membentuk ikatan kovalen sebanyak itu. Kalaupun ada yang bisa membentuk 5 ikatan kovalen, jumlah elektron valensinya pun akan lebih dari 8 dan malah jadi nggak stabil.

Baca Juga: Ikatan Kimia dan Jenisnya – Materi Kimia Kelas 10

2. Jari-Jari Orbitnya Berukuran Kecil 

Ukuran jari-jari orbit sebuah atom ternyata berpengaruh dengan kemampuannya membentuk ikatan kovalen dengan atom lain, lho. Karena, semakin besar ukurannya semakin jauh juga jarak orbital atomnya.  

Alhasil, orbital akan sulit untuk membentuk ikatan kovalen yang dilakukan dengan overlapping atau tumpang tindih dengan orbital atom lain dan hanya bisa membentuk satu jenis ikatan kovalen saja, yaitu ikatan tunggal.

Contohnya adalah seperti ikatan antar atom hidrogen (H–H) di orbital s. Atom ini hanya bisa membentuk ikatan tunggal saja, karena jarak antar sisi orbital yang jauh menyebabkan hanya satu sisi saja yang bisa bertumpang tindih.

Karena ukuran atom hidrogen itu besar, maka tidak semua sisi orbitalnya dapat bertumpang tindih, melainkan hanya satu sisi saja yang kemudian membentuk ikatan tunggal
Ilustrasi ikatan tunggal pada atom hidrogen. (Arsip Zenius)

Nah, karena atom karbon itu berukuran kecil. Atom karbon itu bisa membentuk tidak hanya ikatan kovalen tunggal, tapi bisa juga ikatan kovalen rangkap dua dan rangkap tiga. 

Kalau digambarkan bagaimana orbital p atom karbon tumpang tindih dengan orbital p atom lainnya akan terlihat seperti di bawah ini.

Atom karbon dapat membentuk ikatan kovalen dengan atom lain membentuk ikatan tunggal, ikatan rangkap dua, hingga ikatan rangkap empat
Ilustrasi pembentukan ikatan kovalen rangkap tiga atom karbon. (Arsip Zenius)

Selain dapat membentuk berbagai jenis ikatan kovalen, ukuran atom karbon yang kecil pun membuatnya mudah untuk membuat ikatan dengan atom-atom lainnya yang berukuran lebih besar. 

Contoh kekhasan atom karbon ini adalah dapat berikatan dengan atom hidrogen membentuk senyawa hidrokarbon.

Kemampuan atom ini untuk membentuk senyawa baru dengan atom-atom lainnya membuat unsur karbon hampir dapat kita jumpai di setiap benda yang kita temui sehari-hari, dari pensil hingga berlian.

Dan, walaupun karbon yang dalam Bahasa Latin artinya adalah arang itu aslinya memiliki pigmen berwarna hitam, makhluk hidup yang tersusun dari atom ini tidak ikutan berwarna hitam.

Baca Juga: Mengenal Senyawa Hidrokarbon – Materi Kimia Kelas 11

3. Dapat Berikatan dengan Atom Karbon Lainnya

Sifat kekhasan atom karbon selanjutnya adalah antara karbon satu dan lainnya bisa membentuk suatu rantai. Menurut laporan dari ToughtCo. (2019), kekhasan atom karbon inipun membuat karbon dijuluki sebagai “rajanya elemen”.

Karena memiliki kemampuan membentuk ikatan atau rantai dengan baik atom lain maupun atom karbon lainnya,atom karbon bisa punya lebih dari 10 juta senyawa baru.

Rantai karbon sendiri ada dua macam, yakni rantai lurus dan rantai cabang, Sobat Zenius bisa lihat pada gambar pembentukan senyawa hidrokarbon di bawah ini. Gambar bagian atas adalah contoh rantai tunggal, dan bagian bawah merupakan jenis rantai yang bercabang.

Rantai lurus dan rantai bercabang dalam pembentukan rantai hidrokarbon
Ilustrasi rantai lurus dan rantai bercabang, contoh kekhasan atom karbon (Arsip Zenius)

Lalu, karena atom karbon dapat membentuk rantai dengan atom karbon lainnya, ada penamaan khusus untuk atom karbon di dalam rantai tersebut. Penamaanya terbagi menjadi empat, yaitu C primer (1*), C sekunder (2*), C tersier (3*), dan C kuartener (4*).

NamaArti
C primer (1*)Atom karbon hanya mengikat 1 atom karbon lainnya.
C sekunder (2*)Atom karbon mengikat 2 atom karbon lainnya.
C tersier (3*)Atom karbon mengikat 3 atom karbon lainnya.
C kuartener (4*)Atom karbon mengikat 4 atom karbon lainnya.

Berikut ini contoh penamaannya pada rantai lurus dan bercabang. Elo bisa cermati contoh ini supaya lebih mengerti tentang sistem penamaannya, ya.

Penamaan karbon terdiri dari empat nama, yaitu primer, sekunder, tersier, dan kuartener
Ilustrasi sistem penamaan karbon pada rantai karbon. (Arsip Zenius)

Nah, kekhasan atom karbon yang dapat membentuk berbagai jenis ikatan kovalen di poin sebelumnya tadi menghasilkan dua jenis rantai karbon yang berbeda, Sobat Zenius.

Ketika semua ikatan antar karbonnya berupa ikatan tunggal, maka disebut dengan rantai ikatan jenuh. Sedangkan, kalau ada satu saja ikatan antar karbon yang berbentuk rangkap dua atau rangkap tiga, rantainya merupakan rantai ikatan tak jenuh.

Kenapa sih, ikatan tunggal disebut jenuh dan yang rangkap tak jenuh? 

Rantai ikatan jenuh terdiri dari ikatan tunggal dan rantai ikatan tak jenuh terdiri dari ikatan rangkap
Ilustrasi rantai ikatan jenuh dan tak jenuh (Arsip Zenius)

Kalau elo cermati ilustrasi di atas, pada ikatan tunggal keempat elektron valensi karbon sudah mengikat elektron valensi dari atom lainnya. Kalo ibarat tangan nih, keempat tangannya sudah menggandeng empat orang yang berbeda.

Oleh karena itu dia disebut jenuh, sudah nggak bisa ditambah lagi.

Sedangkan, kalau ikatan kovalen rangkap, mereka dua atau tiga tangannya kemungkinan masih menggandeng orang yang sama. Jadi, salah satu gandengannya masih bisa diputus dan diberi pasangan baru. 

Itu kenapa, kalau dalam rantai karbon ada ikatan rangkap, rantai itu disebut ikatan tak jenuh. Karena, belum mencapai batas maksimum ikatannya.

Nah, sifat kekhasan atom karbon yang dapat membentuk rantai dengan atom karbon lainnya ini juga membuat dirinya bisa membentuk alotrop karbon, Sobat Zenius. Apa sih, alotrop karbon itu?

Berlian dan grafit sama-sama tersusun dari ikatan atom karbon, tapi sifat dan penampakannya berbeda karena ada perbedaan dari struktur ikatannya
Ilustrasi berlian dan grafit yang sama-sama memiliki unsur karbon dan merupakan alotrop karbon. (Arsip Zenius)

Alotrop karbon adalah keberadaan unsur yang sama dalam dua bentuk struktur yang berbeda. Nah, struktur yang berbeda ini yang memungkinakan atom karbon membentuk benda yang berbeda dan ciri-ciri yang berbeda juga. 

Contohnya adalah berlian dan grafit dalam pensil. Berlian itu merupakan zat bentukan karbon yang paling keras, dan grafit yang paling lembut. 

Gimana sih, perbedaan struktur karbon dan ciri-ciri berlian dan grafit? Pasti penasaran, dong. Nah untuk mendapatkan video penjelasannya, elo bisa langsung saja klik banner di bawah ini, yuk!

klik banner di bawah ini untuk mempelajari  perbedaan struktur karbon dan ciri-ciri berlian dan grafit

Itulah tadi penjelasan dari ketiga sifat kekhasan atom karbon. Karena elo sudah mengetahui kekhasannya, ada baiknya untuk mengecek ingatan dan pemahaman elo tentang materi ini dengan mengerjakan contoh soalnya. 

Tanpa berlama-lama, coba kerjakan contoh soalnya di bawah ini, yuk!

Contoh Soal Kekhasan Atom Karbon 

Contoh Soal 1

Berikut ini yang bukan merupakan kekhasan atom karbon adalah ….

A. disebut rantai karbon jenuh ketika terdapat ikatan rangkap di dalamnya
B. dapat membentuk maksimal 4 ikatan kovalen
C. dapat membentuk ikatan kovalen rangkap
D. ikatan kovalen yang terbentuk sangat kuat karena jari-jari atom karbon tergolong kecil
E. dapat membentuk rantai hidrokarbon lurus maupun bercabang

Jawaban dan Pembahasan

Jawaban yang benar adalah A, disebut rantai karbon jenuh ketika terdapat ikatan rangkap di dalamnya. 

Apa sih, yang salah? Di dalam pernyataan itu disebutkan bahwa ikatan rangkap membentuk rantai karbon yang jenuh.

Padahal, kalau rangkap kan, berarti masih ada lebih dari satu tangan karbon yang menggandeng satu orang yang sama, kan? Jadi, dia belum jenuh. Karena, gandengannya masih bisa diputus untuk membentuk ikatan baru dengan atom lainnya.

Maka, seharusnya pernyataan yang tepat mengenai kekhasan atom karbon adalah disebut rantai karbon jenuh ketika terdapat ikatan tunggal di dalamnya.

pembentukan rantai jenuh adalah contoh kekhasan atom karbon yang dapat berikatan dengan atom karbon lainnya
Ilustrasi rantai jenuh yang terdiri dari ikatan tunggal. (Arsip Zenius)

Contoh Soal 2

Berikut ini penjelasan yang kurang tepat mengenai posisi atom C dalam rantai karbon yaitu ….

A. jika suatu atom C mengikat 1 atom C lain dan 3 atom H, maka atom C ini merupakan atom C primer
B. jika suatu atom C mengikat 2 atom C lain dan 2 atom H, maka atom C ini merupakan atom C sekunder
C. jika suatu atom C mengikat 3 atom C lain dan 1 atom H, maka atom C ini merupakan atom C tersier
D. jika suatu atom C mengikat 2 atom C lain, 1 atom O, dan 1 atom H, maka atom C ini merupakan atom C tersier
E. jika suatu atom C semua tangannya mengikat 4 atom C lain  maka atom C ini merupakan atom C kuartener

Jawaban dan Pembahasan 

Sebelum melihat pembahasannya, elo bisa coba tentukan pilihan elo sendiri, ya. Coba ambil waktu dua menit sebelum elo lanjut scroll, deh.

Oke. Soal kali ini menyatakan tentang pernyataan yang tepat terkait penamaan atom C dalam rantai karbon.

Kita coba cek dari pilihan A. jika suatu atom C mengikat 1 atom C lain dan 3 atom H, maka atom C ini merupakan atom C primer.

Pada pilihan ini, elo harus hati-hati dengan penamaan atom karbon yang hanya berlaku untuk jumlah ikatannya dengan sesama atom karbon saja. 

Atom C primer berarti suatu atom karbon hanya mengikat satu atom karbon lainnya
Ilustrasi atom C primer. (Arsip Zenius)

Dari pilihan yang A, kita bisa tahu kalau satu atom C hanya mengikat 1 atom karbon juga karena lainnya itu atom hidrogen. Jadi, bener deh, namanya atom primer.

Selanjutnya, pada pilihan B. jika suatu atom C mengikat 2 atom C lain dan 2 atom H, maka atom C ini merupakan atom C sekunder, berapa atom karbon lainnya yang diikat?

Atom C sekunder berarti suatu atom karbon mengikat dua atom karbon lainnya
Ilustrasi atom C sekunder. (Arsip Zenius)

Yup! Ada dua. Maka, namanya benar atom C sekunder.

Pilihan C. jika suatu atom C mengikat 3 atom C lain dan 1 atom H , maka atom C ini merupakan atom C tersier juga benar. Karena jumlah atom C yang diikat ada tiga.

Atom C tersier berarti suatu atom karbon mengikat tiga atom karbon lainnya
Ilustrasi atom C tersier. (Arsip Zenius)

Kalau pilihan D. D. jika suatu atom C mengikat 2 atom C lain, 1 atom O, dan 1 atom H, maka atom C ini merupakan atom C tersier, gimana? 

Ada dua atom karbon yang diikat oleh suatu karbon. Atom lainnya yang diikat ada oksigen dan hidrogen. Karena hanya mengikat dua atom C, maka seharusnya namanya adalah atom C sekunder, dong ya?

Atom C sekunder berarti suatu atom karbon mengikat dua atom karbon lainnya
Ilustrasi atom C sekunder. (Arsip Zenius)

Maka, pernyataan pada pilihan D di atas kurang tepat. 

Pilihan E. jika suatu atom C semua tangannya mengikat 4 atom C lain  maka atom C ini merupakan atom C kuartener, juga benar. Ketika keempat tangan atom C mengikat 4 atom C lainnya, maka namanya adalah kuartener.

Atom C kuartener berarti suatu atom karbon mengikat empat atom karbon lainnya
Ilustrasi atom C kuartener. (Arsip Zenius)

Jadi, kita sudah menemukan jawaban yang tepat untuk soal nomor 2 ini, Sobat Zenius.

Jawaban yang tepat adalah D. jika suatu atom C mengikat 2 atom C lain, 1 atom O, dan 1 atom H, maka atom C ini merupakan atom C tersier.

Baca Juga: Tata Nama Senyawa Hidrokarbon beserta Contoh Soalnya

*****

Kalau elo sudah bisa mengerjakan contoh soal di atas dengan benar, itu artinya elo sudah lumayan memahami konsep kekhasan atom C dengan baik, Sobat Zenius. 

Nah, untuk membantu elo dalam mengingat konsep baik yang sudah ditanyakan dalam soal maupun belum, elo bisa lanjut review materi ini lewat video pembahasan Zenius. Langsung klik link di bawah ini ya, untuk mengakses kumpulan video, contoh soal, dan flashcard-nya.

Kekhasan Atom Karbon

Walaupun perlu membuat akun dan login terlebih dahulu, tapi gue yakin pembahasan video dan contoh soalnya bisa sangat membantu elo dalam memahami kekhasan atom karbon. Sampai jumpa!

Referensi

Energy, Carbon, and Electrons – Encyclopedia Britannica (2022)
Elements that Keep Us Alive also Give Color to Fireworks – National Institute of General Medical Sciences (2015)
Electronegativity and Atomic Size – Chemistry, LibreTexts (2022)
10 Facts About Carbon (Atomic Number 6 or C) – ThoughtCo. (2019)
Why is Carbon Important? Climate Kids, NASA (2022)

Bagikan Artikel Ini!