Apa itu atom karbon?
Atom
Ukuran atom sangatlah kecil, sedemikian kecilnya lebar satu helai rambut dapat menampung sekitar 1 juta atom karbon. Satu tetes air pula mengandung sekitar 2 atom oksigen. Intan satu karat dengan massa 2 kg mengandung sekitar 10 atom karbon. Jika sebuah apel diperbesar sampai seukuran besarnya Bumi, maka atom dalam apel tersebut akan terlihat sebesar ukuran apel awal tersebut.
Biokimia
Pada dasarnya, protein terdiri dari rantai asam amino. Sebuah asam amino terdiri dari satu atom karbon yang berikatan dengan 4 grup. Grup pertama dalah gugus amino, —NH, grup kedua adalah asam karboksilik, —COOH (meskipun eksisnya sebagai —NH dan —COO dalam kondisi fisiologis). Grup yang ketiga adalah atom hidrogen. Grup yang keempat biasanya disingkat sebagai "—R", dan grup inilah yang membedakan antar asam amino. Ada 20 macam asam amino standar. Beberapa dari mereka mempunyai fungsi sendiri-sendiri, misalnya, fungsi glutamat adalah sebagai neurotransmiter.
Asam amino dapat bergabung melalui ikatan peptida. Dalam sintesis dehidrasi ini, sebuah molekul air akan dilepaskan dan ikatan peptida akan menghubungkan atom nitrogen dari asam amino yang satu dengan atom karbon dari gugus asam karboksil lain. Maka, hasilnya adalah "dipeptida". Rangkaian beberapa asam amino (biasanya lebih kecil dari 30) disebut polipeptida. Untuk rangkaian yang lebih panjang, biasanya disebut sebagai protein. Sebagai contoh, protein albumin pada plasma darah terdiri dari 585 residu asam amino.
Atom
Kemajuan lebih jauh pada pemahaman mengenai atom dimulai dengan berkembangnya ilmu kimia. Pada tahun 1661, Robert Boyle mempublikasikan buku "The Sceptical Chymist" yang berargumen bahwa materi-materi di dunia ini terdiri dari berbagai kombinasi ""corpuscules"", yaitu atom-atom yang berbeda. Hal ini berbeda dengan pandangan klasik yang berpendapat bahwa materi terdiri dari unsur-unsur udara, tanah, api, dan air. Pada tahun 1789, istilah "element" ("unsur") didefinisikan oleh seorang bangsawan dan peneliti Perancis, Antoine Lavoisier, sebagai bahan dasar yang tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi dengan menggunakan metode-metode kimia.
Pada tahun 1803, John Dalton menggunakan konsep atom untuk menjelaskan mengapa unsur-unsur selalu bereaksi dalam perbandingan yang bulat dan tetap, serta mengapa gas-gas tertentu lebih larut dalam air dibandingkan dengan gas-gas lainnya. Ia mengajukan pendapat bahwa setiap unsur mengandung atom-atom tunggal unik, dan atom-atom tersebut selanjutnya dapat bergabung untuk membentuk senyawa-senyawa kimia.
Kehidupan berbasis karbon
Karbon merupakan tulang punggung semua kehidupan di Bumi. Molekul-molekul kompleks terbuat dari karbon yang terikat dengan unsur kimia lain, seperti oksigen, nitrogen, dan hidrogen, dan karbon mampu terikat dengan unsur-unsur tersebut karena punya empat elektron valensi. Dalam astrobiologi, seringkali diasumsikan bahwa jika ada kehidupan di luar Bumi, kehidupan itu juga akan berbasis karbon. Asumsi ini sering dikritik sebagai "chauvinisme karbon".
Karbon
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.
Atom
Bumi mengandung sekitar 1,33 atom. Pada atmosfer planet, terdapat sejumlah kecil atom gas mulia seperti argon dan neon. Sisa 99% atom pada atmosfer bumi terikat dalam bentuk molekul, misalnya karbon dioksida, oksigen diatomik, dan nitrogen diatomik. Pada permukaan Bumi, atom-atom saling berikatan membentuk berbagai macam senyawa, meliputi air, garam, silikat, dan oksida. Atom juga dapat bergabung membentuk bahan-bahan yang tidak terdiri dari molekul, contohnya kristal dan logam padat ataupun cair.
Hibridisasi orbital
Hibridisasi menjelaskan atom-atom yang berikatan dari sudut pandang sebuah atom. Untuk sebuah karbon yang berkoordinasi secara tetrahedal (seperti metana, CH), maka karbon haruslah memiliki orbital-orbital yang memiliki simetri yang tepat dengan 4 atom hidrogen. Konfigurasi keadaan dasar karbon adalah 1"s" 2"s" 2"p" 2"p" atau lebih mudah dilihat:
Atom
Atom tidak memiliki batasan luar yang jelas, sehingga dimensi atom biasanya dideskripsikan sebagai jarak antara dua inti atom ketika dua atom bergabung bersama dalam ikatan kimia. Jari-jari ini bervariasi tergantung pada jenis atom, jenis ikatan yang terlibat, jumlah atom di sekitarnya, dan spin atom. Pada tabel periodik unsur-unsur, jari-jari atom akan cenderung meningkat seiring dengan meningkatnya periode (atas ke bawah). Sebaliknya jari-jari atom akan cenderung meningkat seiring dengan menurunnya nomor golongan (kanan ke kiri). Oleh karena itu, atom yang terkecil adalah helium dengan jari-jari 32 pm, manakala yang terbesar adalah sesium dengan jari-jari 225 pm. Dimensi ini ribuan kali lebih kecil daripada gelombang cahaya (400–700 nm), sehingga atom tidak dapat dilihat menggunakan mikroskop optik biasa. Namun, atom dapat dipantau menggunakan mikroskop gaya atom.
Asetilena
Asetilena (Nama sistematis: etuna) adalah suatu hidrokarbon yang tergolong kepada alkuna, dengan rumus CH. Asetilena merupakan alkuna yang paling sederhana, karena hanya terdiri dari dua atom karbon dan dua atom hidrogen. Pada asetilena, kedua karbon terikat melalui ikatan rangkap tiga, dan masing-masing atom karbon memiliki hibridisasi orbital sp untuk ikatan sigma. Hal ini menyebabkan keempat atom pada asetilena terletak pada satu garis lurus, dengan sudut C-C-H sebesar 180°.
Alkana
Alkana dengan 3 atom karbon atau lebih dapat disusun dengan banyak macam cara, membentuk isomer struktur yang berbeda-beda. Sebuah isomer, sebagai sebuah bagian, mirip dengan anagram kimia, tetapi berbeda dengan anagram, isomer dapat berisi jumlah komponen dan atom yang berbeda-beda, sehingga sebuah senyawa kimia dapat disusun berbeda-beda strukturnya membentuk kombinasi dan permutasi yang beraneka ragam. Isomer paling sederhana dari sebuah alkana adalah ketika atom karbonnya terpasang pada rantai tunggal tanpa ada cabang. Isomer ini disebut dengan "n"-isomer ("n" untuk "normal", penulisannya kadang-kadang tidak dibutuhkan). Meskipun begitu, rantai karbon dapat juga bercabang di banyak letak. Kemungkinan jumlah isomer akan meningkat tajam ketika jumlah atom karbonnya semakin besar.Contohnya:
Fiksasi karbon
Fiksasi karbon atau asimilasi karbon mengacu pada proses konversi karbon anorganik (karbon dioksida) ke senyawa organik oleh organisme hidup. Contoh yang paling menonjol adalah fotosintesis, meskipun kemosintesis adalah bentuk lain dari fiksasi karbon yang dapat terjadi tanpa adanya sinar matahari. Organisme yang tumbuh dengan memfiksasi karbon disebut autotrof. Autotrof termasuk fotoautotrof, yang mensintesis senyawa organik menggunakan energi sinar matahari, dan litoautotrof, yang mensintesis senyawa organik menggunakan energi dari oksidasi anorganik. Heterotrof adalah organisme yang tumbuh menggunakan karbon yang difiksasi oleh autotrof. Senyawa organik digunakan oleh heterotrof untuk menghasilkan energi dan untuk membangun struktur tubuh. "Karbon terfiksasi", "karbon tereduksi", dan "karbon organik" adalah istilah yang setara untuk berbagai senyawa organik.
Imina
Imina atau imino adalah gugus fungsi atau senyawa kimia yang mengandung ikatan rangkap karbon–nitrogen. Atom nitrogen dapat melekat pada hidrogen (H) atau gugus organik (R). Jika gugus ini "bukan" atom hidrogen, maka senyawa tersebut kadang-kadang dapat dirujuk sebagai basa Schiff. Atom larbon atom memiliki tambahan dua ikatan tunggal.
Massa atom relatif
Suatu bobot atom (massa atom relatif) suatu unsur dari suatu sumber tertentu adalah perbandingan rata-rata massa per atom unsur terhadap 1/12 massa satu atom C.
Definisi ini dengan sengaja menggunakan kata "Suatu bobot atom…" oleh karena suatu unsur dapat memiliki bobot atom yang berbeda-beda tergantung pada sumber. Sebagai contoh, boron yang berasal dari Turki memiliki bobot atom lebih rendah daripada bobot atom boron California. Hal ini disebabkan oleh komposisi isotop sampel. Walaupun demikian, oleh karena ketidakpraktisan dan sulitnya melakukan analisis isotop, adalah umumnya digunakan nilai bobot atom standar yang ditabulasi oleh IUPAC.
Asam karbonat
Asam karbonat merupakan langkah intermediat dalam transpor CO ke luar dari tubuh melalui . Reaksi hidrasi CO umumnya sangat lambat tanpa adanya katalis, tetapi sel darah merah mengandung , yang dapat meningkatkan laju reaksi serta mendisosiasi ion hidrogen (H) dari asam karbonat yang terbentuk, menghasilkan bikarbonat (HCO) yang larut dalam plasma darah. Reaksi yang terkatalisasi ini berbalik di paru-paru, di mana bikarbonat diubah kembali menjadi CO sehingga gas ini dapat dibuang ke luar. Keseimbangan ini berperan penting sebagai suatu larutan penyangga atau buffer dalam darah mamalia.
Teori atom
Dari karyanya sendiri dan karya murid-muridnya Bohr dan Henry Moseley, Rutherford mengetahui bahwa muatan positif dari setiap atom selalu bisa disamakan dengan jumlah inti hidrogen. Ini, digabung dengan massa atom dari banyak unsur yang kira-kira setara dengan jumlah dari atom hidrogen - yang kemudian diasumsikan partikel paling ringan - membuatnya menyimpulkan bahwa inti hidrogen adalah partikel tunggal dan konstituen dasar dari semua inti atom. Dia menamakan partikel tersebut sebagai proton. Eksperimen lanjutan yang dilakukan oleh Rutherford menemukan bahwa massa nuklir kebanyakan atom melebihi jumlah proton yang dimilikinya; ia berspekulasi bahwa kelebihan massa ini terdiri dari partikel bermuatan netral yang hingga saat itu belum diketahui. Julukan sementara untuk partikel ini pada saat itu adalah "neutron".
Dikarbon monoksida
Dikarbon monoksida (CO) merupakan sebuah molekul yang sangat reaktif yang mengandung dua atom karbon dan satu atom oksigen. Ia berikatan kovalen. Ia merupakan zat antara pada fotolisis karbon suboksida. Ia berhubungan dekat dengan karbon monoksida, karbon dioksida, karbon suboksida, dan oksida-oksida karbon lainnya.
Atom
Dalam pengamatan sehari-hari, secara relatif atom dianggap sebuah objek yang sangat kecil yang memiliki massa yang secara proporsional kecil pula. Atom hanya dapat dipantau dengan menggunakan peralatan khusus seperti mikroskop gaya atom. Lebih dari 99,9% massa atom berpusat pada inti atom, dengan proton dan neutron yang bermassa hampir sama. Setiap unsur paling tidak memiliki satu isotop dengan inti yang tidak stabil, yang dapat mengalami peluruhan radioaktif. Hal ini dapat mengakibatkan transmutasi, yang mengubah jumlah proton dan neutron pada inti. Elektron yang terikat pada atom mengandung sejumlah aras energi, ataupun orbital, yang stabil dan dapat mengalami transisi di antara aras tersebut dengan menyerap ataupun memancarkan foton yang sesuai dengan perbedaan energi antara aras. Elektron pada atom menentukan sifat-sifat kimiawi sebuah unsur, dan memengaruhi sifat-sifat magnetis atom tersebut.
Teori atom
Istilah "atom" berasal dari kata sifat Yunani Kuno "atomos", yang berarti "tidak dapat dipecah". Kimiawan abad ke-19 mulai menggunakan istilah sehubungan dengan meningkatnya jumlah unsur kimia yang tidak dapat diperkecil lagi. Meskipun tampaknya benar, sekitar pergantian abad ke-20, melalui berbagai eksperimen dengan elektromagnetisme dan radioaktivitas, fisikawan menemukan bahwa apa yang disebut "atom yang tidak dapat dipecah" sebenarnya adalah gabungan berbagai partikel subatomik (terutama, elektron, proton dan neutron) yang dapat ada secara terpisah dari satu sama lain. Bahkan, di lingkungan ekstrem tertentu, seperti bintang neutron, suhu dan tekanan ekstrem sama sekali mencegah pembentukan atom. Karena atom yang ditemukan dapat dibagi, fisikawan kemudian menciptakan istilah "partikel elementer" untuk menggambarkan bagian yang "tak bisa dipotong", meskipun bisa dihancurkan, dari sebuah atom. Bidang ilmu yang mempelajari partikel subatomik adalah fisika partikel, dan di bidang ini para fisikawan berharap dapat menemukan sifat dasar sejati suatu materi.
Karbon
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, tanah gambut, minyak bumi, dan klatrat metana. Karbon dapat membentuk lebih banyak senyawa daripada unsur-unsur lainnya, dengan hampir 10 juta senyawa organik murni yang telah dideskripsikan sampai sekarang.
Karbon-14
Massa atom karbon-14 adalah sekitar 14,003241 sma. Isotop-isotop karbon yang berbeda tidak memiliki perbedaan yang besar dalam sifat-sifat kimianya. Ini digunakan dalam riset kimia, yaitu dalam teknik yang disebut pelabelan karbon: beberapa atom karbon-12 dari senyawa tertentu digantikan dengan atom-atom dari karbon-14 (atau beberapa atom dari karbon-13) dengan tujuan agar dapat memantaunya di sepanjang terjadinya reaksi-reaksi kimia yang terjadi pada senyawa tersebut.
Asam lemak
Posisi atom karbon dalam asam lemak dapat dihitung dari ujung COOH- (atau karboksi), atau dari ujung -CH (atau metil). Jika dihitung dari ujung -COOH, maka digunakan notasi C-1, C-2, C-3, ... (dst.) (nomor warna biru pada diagram di kanan, dengan C-1 adalah karbon -COOH). Jika posisinya dihitung dari ujung lainnya, -CH, maka posisinya dinyatakan dengan notasi ω-"n" (nomor berwarna merah, dengan ω-1 adalah karbon metil).
Borat
Anion tetraborat (tetramer) mencakup dua tetrahedral dan dua atom boron trigonal simetris yang berkumpul dalam struktur siklik. Dua atom boron tetrahedral dihubungkan bersama oleh atom oksigen umum dan masing-masing juga membawa muatan negatif yang dibawa oleh OH tambahan kelompok lateral yang menyertainya. Anion ini merupakan molekul rumit yang juga menunjukkan tiga cincin: dua cincin heksagonal terdistorsi dan satu cincin oktagonal terdistorsi. Setiap cincin terbuat dari suksesi atom boron dan oksigen alternatif.
Alkana
Setiap atom karbon mempunyai 4 ikatan (baik ikatan C-H atau ikatan C-C), dan setiap atom hidrogen mesti berikatan dengan atom karbon (ikatan H-C). Sebuah kumpulan dari atom karbon yang terangkai disebut juga dengan rumus kerangka. Secara umum, jumlah atom karbon digunakan untuk mengukur berapa besar ukuran alkana tersebut (contohnya: C-alkana).
Atom
Sementara itu, pada tahun 1913 fisikawan Niels Bohr mengkaji ulang model atom Rutherford dan mengajukan pendapat bahwa elektron-elektron terletak pada orbit-orbit yang terkuantisasi serta dapat meloncat dari satu orbit ke orbit lainnya, meskipun demikian tidak dapat dengan bebas berputar spiral ke dalam maupun keluar dalam keadaan transisi. Suatu elektron haruslah menyerap ataupun memancarkan sejumlah energi tertentu untuk dapat melakukan transisi antara orbit-orbit yang tetap ini. Apabila cahaya dari materi yang dipanaskan memancar melalui prisma, ia menghasilkan suatu spektrum multiwarna. Penampakan garis-garis spektrum tertentu ini berhasil dijelaskan oleh teori transisi orbital ini.
Karbon-12
Karbon-12 adalah isotop unsur karbon yang jumlahnya paling banyak. Isotop ini, yang merupakan salah satu isotop stabil karbon, merupakan 98,89 persen dari semua karbon di alam. Ia memiliki 6 proton, 6 neutron, dan 6 elektron.
Hidrokarbon
Dalam bidang kimia, hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang terdiri dari unsur atom karbon (C) dan atom hidrogen (H). Seluruh hidrokarbon memiliki rantai karbon dan atom-atom hidrogen yang berikatan dengan rantai tersebut. Istilah tersebut digunakan juga sebagai pengertian dari hidrokarbon alifatik.
Karotenoid
Karotenoid termasuk dalam tetraterpenoid, suatu senyawa rantai panjang dengan 40 atom karbon, yang dibentuk dari empat unit terpena (masing-masing terdiri dari 10 atom karbon). Secara struktural, karotenoid berbentuk rantai hidrokarbon poliena yang kadang-kadang di bagian ujungnya terdapat gugus cincin dan mungkin memiliki atom oksigen. Namanya berasal dari kata "carotene" yang ditambah sufiks "-oid", dan berarti "senyawa-senyawa sekelompok atau mirip dengan karotena".
Teori atom
Sebuah tabung Crookes adalah wadah kaca tertutup di mana dua elektrode dipisahkan oleh ruang hampa. Sinar katoda dihasilkan ketika tegangan diterapkan di seluruh elektroda, menciptakan partikel bersinar yang menyerang kaca di ujung tabung yang berlawanan. Melalui eksperimen, Thomson menemukan bahwa sinar dapat dibelokkan oleh medan listrik (selain medan magnet, yang sudah dikenal). Dia menyimpulkan bahwa sinar ini, bukannya bentuk cahaya, melainkan sesuatu yang terdiri dari partikel bermuatan negatif yang sangat ringan yang ia sebut ""corpuscles"" (kelak diganti namanya menjadi elektron oleh ilmuwan lain). Ia mengukur rasio massa terhadap muatan dan menemukan itu 1800 kali lebih kecil daripada hidrogen, atom terkecil. "Corpuscles" ini tidak seperti partikel lain yang telah dikenal sebelumnya.
Karbon-14
Terdapat tiga macam isotop karbon yang terjadi secara alami di Bumi: 99% merupakan karbon-12, 1% merupakan karbon-13, sedangkan karbon-14 terdapat dalam jumlah yang sangat sedikit, misalnya sejumlah 1 bagian-per triliun (0,0000000001%) dari karbon yang ada di atmosfer. Waktu paruh karbon-14 adalah 5.730 ± 40 tahun. Ia meluruh menjadi nitrogen-14 melalui peluruhan beta. Aktivitas "standar radiokarbon modern" adalah sekitar 14 disintegrasi per menit (dpm) per gram karbon.
Ketercampuran
Dalam senyawa organik, persentase berat rantai hidrokarbon sering kali menentukan ketercampuran senyawa dengan air. Misalnya, dalam kelompok alkohol, etanol memiliki dua atom karbon dan bercampur dengan air, sedangkan 1-butanol dengan empat karbon tidak. Oktanol, dengan delapan karbon, praktis tidak larut dalam air, dan ketidakmampuannya bercampur dengan air menjadikannya digunakan sebagai standar untuk kesetimbangan partisi. Begitu juga dengan lipid; rantai karbon lipid yang sangat panjang menyebabkan mereka hampir selalu tidak bisa bercampur dengan air. Situasi serupa terjadi untuk gugus fungsional lainnya. Asam karboksilat rantai lurus hingga asam butanoat (dengan empat atom karbon) dapat campur dengan air, asam pentanoat (dengan lima karbon) sebagian larut dan asam heksanoat (dengan enam karbon) praktis tidak larut. Pola yang sama berlaku untuk molekul lain, misalnya aldehida dan keton.
Karbonat
Karbonat merupakan suatu garam dari asam karbonat (HCO), yang dicirikan oleh adanya ion karbonat, suatu ion poliatomik dengan rumus . Nama ini juga berarti suatu ester dari asam karbonat, suatu senyawa organik yang mengandung gugus karbonat C(=O)(O–).
Genom
Genom (Ing. "genome"), dalam genetika dan biologi molekular modern, adalah keseluruhan informasi genetik yang dimiliki suatu sel atau organisme, atau khususnya keseluruhan asam nukleat yang memuat informasi tersebut. Secara fisik, genom dapat terbagi menjadi molekul-molekul asam nukleat yang berbeda (sebagai kromosom atau plasmid), sementara secara fungsi, genom dapat terbagi menjadi gen-gen. Istilah genom diperkenalkan oleh Hans Winkler dari Universitas Hamburg, Jerman, pada tahun 1920, mungkin sebagai gabungan dari kata "gen" dan "kromosom" atau dimaksudkan untuk menyatakan kumpulan gen.
Karbon alfa
"Karbon alfa" dalam kimia organik merujuk pada karbon pertama yang melekat pada sebuah gugus fungsi (karbon melekat pada posisi pertama atau alfa). Dengan cara pikir yang sama, karbon kedua adalah karbon beta dan seterusnya. Tatanama ini juga dapat dipakai untuk atom-atom hidrogen yang melekat pada karbon. Sebuah atom hidrogen yang melekat pada karbon alfa disebut "hidrogen alfa" (hidrogen-α), sebuah atom hidrogen pada karbon beta disebut sebagai hidrogen beta, dan seterusnya.
Bensin
Bensin dibuat dari minyak mentah, cairan berwarna hitam yang dipompa dari perut bumi dan biasa disebut dengan "petroleum". Cairan ini mengandung hidrokarbon; atom-atom karbon dalam minyak mentah ini berhubungan satu dengan yang lainnya dengan cara membentuk rantai yang panjangnya yang berbeda-beda. Molekul hidrokarbon dengan panjang yang berbeda akan memiliki sifat yang berbeda pula. CH (metana) merupakan molekul paling “ringan”; bertambahnya atom C dalam rantai tersebut akan membuatnya semakin “berat”. Empat molekul pertama hidrokarbon adalah metana, etana, propana, dan butana. Dalam temperatur dan tekanan kamar, keempatnya berwujud gas, dengan titik didih masing-masing -107, -67,-43 dan -18 derajat C. Berikutnya, dari C5 sampai dengan C18 berwujud cair, dan mulai dari C19 ke atas berwujud padat.
Teori atom
Dalton memperkirakan berat atom menurut rasio massa di mana mereka digabungkan, dengan atom hidrogen diambil sebagai kesatuan. Namun, Dalton tidak memikirkan bahwa terdapat beberapa unsur atom berada dalam bentuk molekul—misalnya oksigen murni terdapat sebagai . Dia juga salah kaprah bahwa senyawa paling sederhana antara dua unsur selalu hanya terdiri dari masing-masing satu atom (jadi dia berpendapat air adalah HO, bukan ). Hasil ini merupakan suatu kecatatan, di samping peralatannya yang belum mendukung. Misalnya, pada tahun 1803 ia yakin bahwa atom oksigen 5,5 kali lebih berat daripada atom hidrogen, karena dalam air ia mengukur 5,5 gram oksigen untuk setiap 1 gram hidrogen dan meyakini rumus untuk air adalah HO. Dengan mengadopsi data yang lebih baik, pada tahun 1806 ia menyimpulkan bahwa berat atom oksigen yang sebenarnya adalah 7 bukannya 5,5, dan dia mempertahankan berat ini selama sisa hidupnya. Ilmuwah lain pada masa itu sudah menyimpulkan bahwa berat atom oksigen seharusnya 8 relatif terhadap hidrogen yang sama dengan 1, jika diasumsikan rumus Dalton untuk molekul air adalah HO, atau 16 jika diasumsikan menggunakan rumus air modern .
Inti atom
Isotop suatu atom ditentukan oleh jumlah neutron di dalam intinya. Isotop yang berbeda dari satu unsur yang sama mempunyai sifat kimia yang sangat mirip karena reaksi kimia hampir tergantung seluruhnya pada jumlah elektron yang dimiliki sebuah atom. Isotop-isotop dari sampel dari unsur tertentu dapat dipisahkan dengan menggunakan sentrifugasi atau spektometer massa. Cara pertama digunakan untuk memproduksi uranium yang diperkaya dari sebuah sampel uranium biasa dan cara yang kedua digunakan dalam metode penanggalan karbon ("carbon dating").
Atomisme
Atomisme adalah filsafat alam yang berkembang di beberapa peradaban kuno. Di dalam peradaban Barat, atomisme merujuk pada Leukippos dan muridnya, Democritus dari abad ke-5 SM. Pengikut atomisme ini mengajukan teori bahwa dunia alami terdiri dari dua benda yang mendasar, saling berlawanan, dan tidak dapat dibagi -- atom dan kehampaan. Atom tidak dapat diisi oleh sesuatupun, atom bergerak di kehampaan menuju klaster yang berbeda-beda (dan klaster-klaster ini membentuk senyawa-senyawa penghambat). Atom adalah kenyataan bendawi terkecil, satuan bangunan yang tidak dapat dimusnahkan (Aristoteles, "Metafisika", I, 4, 985 b, 10-15). Kata atomisme diturunkan dari kata sifat bahasa Yunani, "atomos", yang arti harfiahnya adalah "tidak dapat dipenggal" ("a - tomos" (tidak dapat dipenggal) -- "tomos" adalah sekawan dari kata kerja bahasa Yunani "temnein" ("memenggal")).
Stoikiometri
Kemudian kimiawan Swedia Jons Jacob Baron Berzelius (1779-1848) menentukan massa atom dengan oksigen sebagai standar (O = 100). Karena Berzelius mendapatkan nilai ini berdasarkan analisis oksida, ia mempunyai alasan yang jelas untuk memilih oksigen sebagai standar. Namun, standar hidrogen jelas lebih unggul dalam hal kesederhanaannya. Kini, setelah banyak diskusi dan modifikasi, standar karbon digunakan. Dalam metode ini, massa karbon 12C dengan 6 proton dan 6 neutron didefinisikan sebagai 12,0000. Massa atom dari suatu atom adalah massa relatif pada standar ini. Walaupun karbon telah dinyatakan sebagai standar, sebenarnya cara ini dapat dianggap sebagai standar hidrogen yang dimodifikasi.
Nitrogen
Atom nitrogen memiliki tujuh elektron. Dalam keadaan dasar, mereka teratur dalam konfigurasi elektron 1s2s2p2p2p. Oleh karena itu, ada lima elektron valensi dalam orbital 2s dan 2p, tiga di antaranya (elektron p) tidak berpasangan. Ia adalah salah satu unsur dengan elektronegativitas tertinggi di antara unsur-unsur (3,04 pada skala Pauling), hanya dilampaui oleh klorin (3.16), oksigen (3,44), dan fluor (3,98). Sesuai tren periodik, radius kovalen ikatan tunggalnya 71 pm, lebih kecil daripada boron (84 pm) dan karbon (76 pm), tetapi lebih besar daripada oksigen (66 pm) dan fluor (57 pm). Anion nitrida, N jauh lebih besar, 146 pm, serupa dengan anion oksida (O: 140 pm) dan fluorida (F: 133 pm). Tiga energi ionisasi pertama nitrogen masing-masing 1,402; 2,856; dan 4,577 MJ·mol, dan jumlah dari energi ionisasi keempat dan kelima adalah 16,920 MJ·mol. Nitrogen tidak memiliki kimia kation sederhana, karena angka yang sangat tinggi ini.
Atom
Konsep bahwa materi terdiri dari satuan-satuan terpisah yang tidak dapat dibagi lagi menjadi satuan yang lebih kecil telah ada selama satu milenium. Namun, pemikiran tersebut masihlah bersifat abstrak dan filosofis, daripada berdasarkan pengamatan empiris dan eksperimen. Secara filosofis, deskripsi sifat-sifat atom bervariasi tergantung pada budaya dan aliran filosofi tersebut, dan seringkali pula mengandung unsur-unsur spiritual di dalamnya. Walaupun demikian, pemikiran dasar mengenai atom dapat diterima oleh para ilmuwan ribuan tahun kemudian, karena ia secara elegan dapat menjelaskan penemuan-penemuan baru pada bidang kimia.
Orbital atom
Oleh karena berbeda dengan "orbit" mekanika klasik, istilah "orbit" elektron pada atom digantikan dengan istilah "orbital", yang diciptakan oleh kimiawan Robert Mulliken pada tahun 1932. Orbital atom umumnya dideskripsikan sebagai fungsi gelombang "bak hidrogen" dengan bilangan kuantum "n", "l", "m" yang berkorespondensi dengan energi, momentum sudut, dan arah momentum sudut pasangan elektron secara berurutan. Tiap-tiap orbital (ditentukan oleh sehimpunan bilangan kuantum yang berbeda) yang secara maksimal hanya dapat menampung dua elektron ini memiliki nama klasik "s","p","d", dan "f". Nama-nama ini berasal dari karakteristik yang terpantau pada garis spektroskopi masing-masing, yakni sharp", principal", diffuse", dan fundamental". Nama orbital setelah orbital "f" dinamakan secara alfabetis mulai dari "g".
Nukleosintesis
Di antara beberapa kepentingan khusus adalah karbon, sebab pembentukannya dari He adalah leher botol di dalam proses keseluruhan. Karbon dihasilkan oleh proses tripel-alfa di semua bintang. Karbon juga merupakan unsur utama yang digunakan di dalam produksi neutron bebas pada bintang, membangkitkan proses s yang melibatkan penyerapan lambat neutron untuk menghasilkan unsur-unsur yang lebih berat daripada besi dan nikel (Fe dan Ni). Karbon dan unsur lain dibentuk oleh proses ini yang juga sangat mendasar bagi kehidupan.
Alkena
Alkena atau olefin dalam kimia organik adalah hidrokarbon tak jenuh dengan sebuah ikatan rangkap dua antara atom karbon. Istilah alkena dan olefin sering digunakan secara bergantian (lihat bagian Tata nama di bawah). Alkena asiklik yang paling sederhana, yang membentuk satu ikatan rangkap dan tidak berikatan dengan gugus fungsional manapun, dikenal sebagai mono-ena, membentuk suatu deret homolog hidrokarbon dengan rumus umum CH. Alkena memiliki kekurangan dua atom hidrogen dibandingkan alkana terkait (dengan jumlah atom karbon yang sama). Alkena yang paling sederhana adalah etena atau etilena (CH) adalah senyawa organik terbesar yang diproduksi dalam skala industri. Senyawa aromatik seringkali juga digambarkan seperti alkena siklik, tetapi struktur dan ciri-ciri mereka berbeda sehingga tidak dianggap sebagai alkena.
Unsur periode 2
Oksigen adalah unsur paling umum ketiga berdasar massa di alam semesta (meskipun karbon membentuk lebih banyak atom tetapi lebih ringan). Oksigen sangat elektronegatif dan nonlogam, gas (biasanya diatomik) yang sangat dingin. Hanya fluor yang lebih reaktif di antara unsur-unsur non logam. Oksigen hanya kekurangan dua elektron untuk memenuhi kaidah oktet dan mudah menarik elektron dari unsur lain. Ia bereaksi hebat dengan logam alkali dan fosfor putih pada suhu ruang dan kurang hebat dengan logam alkali tanah yang lebih berat daripada magnesium. Pada suhu yang lebih tinggi, ia membakar sebagian besar logam dan nonlogam (termasuk hidrogen, karbon, dan belerang). Banyak oksida sangat stabil sehingga sulit mengalami dekomposisi—seperti air, karbon dioksida, alumina, silika, dan oksida besi (yang terakhir sering dijumpai sebagai karat). Oksigen merupakan bagian senyawa yang paling baik dijelaskan sebagai garam dari logam dan asam yang mengandung oksigen (nitrat, sulfat, fosfat, silikat, dan karbonat).
Kiral
Kiralitas adalah suatu keadaan yang menyebabkan dua molekul dengan struktur yang sama tetapi berbeda susunan ruang dan konfigurasinya. Atom yang menjadi pusat kiralitas dikenal dengan istilah atom kiral. Penyebab adanya kiralitas adalah adanya senyawa karbon yang tidak simetris.
Ikatan kimia
Pada benzena, 18 elektron ikatan mengikat 6 atom karbon bersama membentuk struktur cincin datar. "Orde" ikatan antara dua atom dapat dikatakan sebagai (18/6)/2=1,5 dan seluruh ikatan pada benzena tersebut adalah identik. Ikatan-ikatan ini dapat pula ditulis sebagai ikatan tunggal dan rangkap yang berselingan, namun hal ini kuranglah tepat mengingat ikatan rangkap dan ikatan tunggal memiliki kekuatan ikatan yang berbeda dan tidak identik.
Turunan asam karboksilat
Dalam kimia organik, turunan asam karboksilat adalah kelompok senyawa organik yang memiliki gugus karbonil dan memiliki sebuah atom elektronegatif (oksigen, nitrogen atau halogen) yang terikat pada atom karbon karbonil. Turunan senyawa karboksilat berbeda dengan keton dan aldehida yang memiliki gugus karbonil tetapi tidak terikat dengan atom elektronegatif. Keberadaan atom elektronegatif ini menyebabkan perubahan signifikan pada reaktivitas senyawa ini. Kelompok-kelompok senyawa yang termasuk turunan asam karboksilat adalah:
Atom bakhidrogen
Suatu ion lirhidrogen (; disebut pula ion mirip hidrogen) merupakan inti atom yang memiliki satu elektron dan karenanya isoelektronik dengan hidrogen. Ion-ion tersebut membawa muatan positif formula_1, di mana formula_2 adalah nomor atom. Contoh dari ion lirhidrogen diantaranya He, Li, Be dan B. Karena ion lirhidrogen adalah sistem dwipartikel dengan interaksi yang bergantung hanya pada jarak antar kedua partikel tersebut, persamaan Schrödingernya (non-relativistik) dapat diselesaikan dalam bentuk analitik, seperti halnya persamaan Dirac (relativistik). Persamaan ini adalah fungsi satu-elektron dan dirujuk sebagai "orbital atom bakhidrogen".
Pajak karbon
Pajak karbon (Inggris: carbon tax, disebut juga pajak emisi karbon atau pajak berdasarkan karbon) adalah pajak yang dikenakan terhadap pemakaian bahan bakar berdasarkan kadar karbonnya. Bahan bakar hidrokarbon (termasuk minyak bumi, gas alam dan batubara) mengandung unsur karbon, dan karbon ini menjadi karbon dioksida () dan senyawa lainnya ketika dibakar. adalah gas rumah kaca yang memerangkap panas di bumi dan menyebabkan eksternalitas negatif untuk lingkungan dalam bentuk pemanasan global. Karena emisi gas rumah kaca berkorelasi tinggi dengan kadar unsur karbon pada bahan bakar, pajak karbon bisa digunakan untuk retribusi atas emisi gas rumah kaca yang disebabkan oleh bahan bakar tersebut.
Atom
Kelopak atau kulit elektron terluar suatu atom dalam keadaan yang tak terkombinasi disebut sebagai kelopak valensi dan elektron dalam kelopak tersebut disebut elektron valensi. Jumlah elektron valensi menentukan perilaku ikatan atom tersebut dengan atom lainnya. Atom cenderung bereaksi dengan satu sama lainnya melalui pengisian (ataupun pengosongan) elektron valensi terluar atom. Ikatan kimia dapat dilihat sebagai transfer elektron dari satu atom ke atom lainnya, seperti yang terpantau pada natrium klorida dan garam-garam ionik lainnya. Namun, banyak pula unsur yang menunjukkan perilaku valensi berganda, atau kecenderungan membagi elektron dengan jumlah yang berbeda pada senyawa yang berbeda. Sehingga, ikatan kimia antara unsur-unsur ini cenderung berupa pembagian elektron daripada transfer elektron. Contohnya meliputi unsur karbon dalam senyawa organik.
Kimia
"Atom" adalah suatu kumpulan materi yang terdiri atas inti yang bermuatan positif, yang biasanya mengandung proton dan neutron, dan beberapa elektron di sekitarnya yang mengimbangi muatan positif inti. Atom juga merupakan satuan terkecil yang dapat diuraikan dari suatu unsur dan masih mempertahankan sifatnya, terbentuk dari inti yang rapat dan bermuatan positif dikelilingi oleh suatu sistem elektron. Dalam atom netral, elektron yang bermuatan negatif mengimbangi muatan positif pada proton. Inti atom sangat padat; massa nukleon adalah 1,836 kali dari elektron, namun jari-jari atom adalah sekitar 10,000 kali dari intinya.
Golongan karbon
Radius atom karbon adalah 77 picometer, radius atom silicon adalah 118 picometer, radius atom germanium adalah 123 picometer, radius atom timah adalah 141 picometer, dan radius atom timbal adalah 175 picometer.
Ikatan kimia
Ikatan-ikatan berikut adalah ikatan "intramolekul" yang mengikat atom-atom bersama menjadi molekul. Dalam pandangan yang sederhana dan terlokalisasikan, jumlah elektron yang berpartisipasi dalam suatu ikatan biasanya merupakan perkalian dari dua, empat, atau enam. Jumlah yang berangka genap umumnya dijumpai karena elektron akan memiliki keadaan energi yang lebih rendah jika berpasangan. Teori-teori ikatan yang lebih canggih menunjukkan bahwa kekuatan ikatan tidaklah selalu berupa angka bulat dan tergantung pada distribusi elektron pada setiap atom yang terlibat dalam sebuah ikatan. Sebagai contohnya, karbon-karbon dalam senyawa benzena dihubungkan satu sama lain oleh ikatan 1.5 dan dua atom dalam nitrogen monoksida NO dihubungkan oleh ikatan 2,5. Keberadaan ikatan rangkap empat juga diketahui dengan baik. Jenis-jenis ikatan kuat bergantung pada perbedaan elektronegativitas dan distribusi orbital elektron yang tertarik pada suatu atom yang terlibat dalam ikatan. Semakin besar perbedaan elektronegativitasnya, semakin besar elektron-elektron tersebut tertarik pada atom yang berikat dan semakin bersifat ion pula ikatan tersebut. Semakin kecil perbedaan elektronegativitasnya, semakin bersifat kovalen ikatan tersebut.
Konfigurasi elektron
Paradoks akan muncul ketika elektron "dilepaskan" dari atom logam transisi, membentuk ion. Elektron yang pertama kali diionisasikan bukan berasal dari orbital 3d, melainkan dari 4s. Hal yang sama juga terjadi ketika senyawa kimia terbentuk. Kromium heksakarbonil dapat dijelaskan sebagai atom kromium (bukan ion karena keadaan oksidasinya 0) yang dikelilingi enam ligan karbon monoksida; ia bersifat diamagnetik dan konfigurasi atom pusat kromium adalah 3d, yang berarti bahwa orbital 4s pada atom bebas telah bepindah ke orbital 3d ketika bersenyawa. Pergantian elektron antara 4s dan 3d ini dapat ditemukan secara universal pada deret pertama logam-logam transisi.
Karbon
Berbagai alotrop karbon memiliki ciri-ciri yang sangat berlawanan satu sama lainnya:
Isotop karbon adalah inti atom yang memiliki enam proton ditambah beberapa neutron (bervariasi mulai dari 2 sampai 16). Karbon memiliki dua isotop stabil, secara alami terjadi. Isotop karbon-12 (C-12) membentuk 98,93% karbon yang ada di bumi, sementara isotop Karbon-13 (C-13) membentuk sisanya yakni 1,07%. Konsentrasi isotop C-12 lebih meningkat pada material biologi karena reaksi biokimia menyingkirkan isotop C-13. Pada tahun 1961, IUPAC mengadopsi isotop C-12 sebagai dasar dari masa atom. Identifikasi karbon pada percobaan resonansi magnetik nuklir diselesaikan dengan isotop C-13.
Lakton
Lakton biasanya dinamai berdasarkan molekul asam prekursornya ("aseto" = 2 atom karbon, "propio" = 3, "butiro" = 4, "valero" = 5, "kapro" = 6, dsb.), dengan suatu akhiran "-lakton" dan awalan huruf Yunani yang menandakan banyaknya atom karbon dalam heterosiklik — yaitu, jarak antara gugus -OH dan -COOH yang bersangkutan terhadap struktur tulang belakangnya. Atom karbon pertama setelah karbon dalam gugus -COOH pada senyawa induk diberi label α, yang kedua diberi label β, dan seterusnya. Sehingga, awalan tersebut juga menandakan ukuran cincin lakton: α-lakton = cincin beranggota-3, β-lakton = beranggota-4, γ-lakton = beranggota-5, dsb.
Heksana
Heksana adalah sebuah senyawa hidrokarbon alkana dengan rumus kimia CH (isomer utama "n"-heksana memiliki rumus CH(CH)CH). Awalan "heks"- merujuk pada enam karbon atom yang terdapat pada heksana dan akhiran -"ana" berasal dari "alkana", yang merujuk pada ikatan tunggal yang menghubungkan atom-atom karbon tersebut. Seluruh isomer heksana amat tidak reaktif, dan sering digunakan sebagai pelarut organik yang inert. Heksana juga umum terdapat pada bensin dan lem sepatu, kulit dan tekstil.
Orde ikatan
Orde ikatan adalah jumlah ikatan kimia antara sepasang atom. Misalnya, dalam nitrogen diatomik N≡N, orde ikatan adalah 3, dalam asetilena orde ikatan antara dua atom karbon juga 3, dan orde ikatan adalah 1. orde ikatan memberikan indikasi stabilitas ikatan. Unsur dengan nilai orde ikatan 0 tidak dapat ada, namun senyawa dapat memiliki nilai ikatan 0. Spesi isoelektronik memiliki bilangan ikatan yang sama.
Siklus karbon
Karbon diambil dari atmosfer dengan berbagai cara:Karbon dapat kembali ke atmosfer dengan berbagai cara pula, yaitu:Sekitar 1900 gigaton karbon ada di dalam biosfer.
Karbon adalah bagian yang penting dalam kehidupan di Bumi. Ia memiliki peran yang penting dalam struktur, biokimia, dan nutrisi pada semua sel makhluk hidup. Dan kehidupan memiliki peranan yang penting dalam siklus karbon:Penyimpanan karbon di biosfer dipengaruhi oleh sejumlah proses dalam skala waktu yang berbeda: sementara produktivitas primer netto mengikuti siklus harian dan musiman, karbon dapat disimpan hingga beberapa ratus tahun dalam pohon dan hingga ribuan tahun dalam tanah. Perubahan jangka panjang pada kolam karbon (misalnya melalui "de-" atau "afforestation") atau melalui perubahan temperatur yang berhubungan dengan respirasi tanah) akan secara langsung memengaruhi pemanasan global.
Ikatan karbon-karbon
Karbon memiliki karakteristik unik di antara seluruh elemen dalam membentuk ikatan panjang atomnya sendiri.
Panjang ikatan
Sebuah tabel dengan ikatan tunggal untuk karbon dengan unsur lainnya diberikan di bawah ini. Panjang ikatan diberikan dalam pikometer. Dengan perkiraan jarak ikatan antara dua atom yang berbeda adalah jumlah jari-jari kovalen individu (diberikan dalam artikel unsur kimia untuk setiap unsur). Sebagai kecenderungan umum, jarak ikatan "menurun" sepanjang "periode" di tabel periodik dan "meningkat" sepanjang "golongan". Tren ini identik dengan jari-jari atom.
Karbon alfa
Karbon-α sebuah asam amino sangatlah penting dalam pelipatan protein. Ketika menjelaskan sebuah protein (yang merupakan rantai asam amino), seringkali seseorang memperkirakan lokasi tiap-tiap asam amino sebagai lokasi karbon-α. Secara umum, jarak karbon-α dari satu asam amino ke asam amino lainnya pada satu rantai protein adalah kira-kira 3,8 ångström (380 pikometer).
Struktur Lewis
Rumus ion nitrit adalah .Struktur kimia dapat ditulis dalam bentuk yang lebih kompak, terutama bila menunjukkan molekul organik. Dalam rumus struktur ringkas, banyak atau bahkan semua ikatan kovalen mungkin ditinggalkan, dengan subskrip yang menunjukkan jumlah gugus identik yang terikat pada atom tertentu. Diagram struktur ringkas lainnya adalah rumus kerangka (juga dikenal sebagai rumus garis-ikatan atau diagram kerangka karbon). Dalam rumus kerangka, atom karbon tidak ditandai oleh simbol C tetapi oleh simpul garis. Atom hidrogen yang terikat pada karbon tidak diperlihatkan—mereka dapat disimpulkan dengan menghitung jumlah ikatan pada atom karbon tertentu—masing-masing karbon diasumsikan memiliki total empat ikatan, sehingga setiap ikatan yang tidak ditunjukkan adalah atom hidrogen.
Massa atom relatif
Massa atom relatif (bahasa Inggris: "relative atomic mass", simbol: "A") atau bobot atom (bahasa Inggris: "atomic weight") adalah suatu kuantitas fisik tak berdimensi (angka saja). Dalam definisi modernnya, ia merupakan "perbandingan" massa rata-rata atom suatu unsur dalam suatu sampel yang diberikan "terhadap" satu satuan massa atom. Satuan massa atom, simbol u, didefinisikan sebagai massa satu atom karbon-12. Massa atom dapat bervariasi (antara atom dari unsur yang sama), karena adanya berbagai isotop unsur tersebut. Karena kedua nilai dalam rasio tersebut dinyatakan dalam satuan yang sama (u), nilai yang dihasilkan tidak berdimensi; maka nilainya adalah "relatif".
Penanggalan radiokarbon
Di alam, karbon hadir sebagai dua isotop stabil, nonradioaktif: karbon-12 (), dan karbon-13 (), serta sebuah isotop radioaktif, karbon-14 (), yang dikenal pula sebagai "radiokarbon". Waktu paruh bagi (masa yang diperlukan untuk meluruhnya setengah jumlah ) adalah sekitar 5.730 tahun, sehingga konsentrasinya di atmosfer mungkin diperkirakan berkurang selama ribuan tahun, namun diproduksi secara terus-menerus di stratosfer bawah dan troposfer atas, terutama oleh sinar kosmik galaktik, dan pada tingkatan yang lebih rendah oleh sinar kosmik matahari. Sinar ini menghasilkan neutron yang kemudian menghantam atom nitrogen-14 () dan membentuk . Reaksi nuklir tersebut merupakan jalur reaksi utama dalam pembentukan :
Atom bakhidrogen
di mana
Atom
Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos, α-τεμνω), yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.
Unsur bebas
Dalam ilmu kimia, suatu unsur bebas adalah unsur kimia yang tidak bergabung dengan atau berikatan kimia dengan unsur lain. Contoh unsur yang dapat terjadi sebagai unsur bebas meliputi molekul oksigen (O) dan karbon. Seluruh atom dengan bilangan oksidasi 0 adalah unsur bebas.
Pemadam kebakaran
CO2 adalah Senyawa/bahan kimia yang terbentuk dari 1 atom karbon + 2 atom oksigen, yang dapat dihasilkan baik dari kegiatan alamiah maupun kegiatan manusia.
Hidrogen
Hidrogen membentuk senyawa yang sangat banyak dengan karbon. Oleh karena asosiasi senyawa itu dengan kebanyakan zat hidup, senyawa ini disebut sebagai senyawa organik. Studi sifat-sifat senyawa tersebut disebut kimia organik dan studi dalam konteks kehidupan organisme dinamakan biokimia. Pada beberapa definisi, senyawa "organik" hanya memerlukan atom karbon untuk disebut sebagai organik. Namun kebanyakan senyawa organik mengandung atom hidrogen. Dan oleh karena ikatan ikatan hidrogen-karbon inilah yang memberikan karakteristik sifat-sifat hidrokarbon, ikatan hidrogen-karbon diperlukan untuk beberapa definisi dari kata "organik" di kimia.
Leukippos
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, pemikiran Leukippos dan Demokritos sulit untuk dipisahkan sehingga untuk mengetahui lebih banyak tentang konsep atom kita perlu mempelajari Demokritos. Ada satu catatan dari Simplicius yang berbicara sedikit tentang konsep atom Leukippos. Menurut Leukippos, atom adalah elemen yang tak terbatas dan abadi, terus bergerak, serta memiliki bentuk yang jumlahnya tak terbatas. Atom inilah yang membentuk segala sesuatu yang ada. Selain itu, atom-atom tersebut bersifat padat dan penuh.
Teori atom
John Dalton mempelajari dan mengembangkan hasil karya sebelumnya dan mengembangkan hukum perbandingan berganda: jika dua unsur dapat digabungkan untuk membentuk sejumlah senyawa yang mungkin, maka perbandingan massa unsur kedua yang bergabung terhadap massa tetap unsur pertama adalah perbandingan bilangan bulat sederhana. Sebagai contoh: Proust telah mempelajari oksida timah dan menemukan bahwa massa mereka adalah 88,1% timah dan 11,9% oksigen atau 78,7% timah dan 21,3% oksigen (masing-masing adalah timah(II) oksida dan timah dioksida). Dalton mencatat dari persentase ini bahwa 100 g timah akan bergabung baik dengan 13,5 g atau 27 g oksigen; 13,5 dan 27 membentuk rasio 1:2. Dalton menemukan bahwa teori atom suatu materi dapat menjelaskan pola umum dalam kimia ini dengan indah. Sehubungan dengan timah oksida Proust, satu atom timah akan bergabung dengan satu atau dua atom oksigen.
Dalton juga percaya teori atom dapat menjelaskan mengapa air menyerap gas yang berbeda dalam proporsi yang berbeda - misalnya, ia menemukan bahwa air jauh lebih baik menyerap karbon dioksida daripada menyerap nitrogen. Hipotesis Dalton adalah karena perbedaan dalam massa dan kompleksitas partikel masing-masing gas. Memang, molekul karbon dioksida () lebih berat dan lebih besar daripada molekul nitrogen ().
Karbon-14
Karbon-14, C, atau radiokarbon, adalah isotop radioaktif karbon dengan inti yang mengandung 6 proton dan 8 neutron. Keberadaannya dalam bahan organik adalah dasar dari metode penanggalan radiokarbon untuk memperkirakan umur pada sampel-sampel arkeologi, geologi, dan hidrogeologi. Karbon-14 ditemukan pada tanggal 27 Februari 1940 oleh Martin Kamen dan Sam Ruben dari Laboratorium Radiasi Universitas California, Berkeley, meskipun keberadaannya telah diduga sebelumnya oleh Franz Kurie pada tahun 1934.
Unsur periode 2
Karbon penting bagi kehidupan. Ini karena kemampuannya membentuk banyak ragam rantai yang berbeda-beda panjangnya. Pada awalnya diperkirakan bahwa molekul berbasis karbon dalam kehidupan hanya dapat diperoleh dari makhluk hidup. Mereka diduga mengandung 'percikan kehidupan'. Namun, pada tahun 1828, urea disintesis dari pereaksi anorganik dan cabang-cabang kimia organik dan anorganik bersatu. Makhluk hidup mendapatkan hampir semua karbon mereka dari karbon dioksida, baik dari atmosfer maupun yang terlarut dalam air. Fotosintesis oleh tumbuhan hijau dan plankton fotosintetik menggunakan energi dari matahari untuk memisahkan air menjadi oksigen dan hidrogen. Oksigen dilepaskan ke atmosfer, air tawar dan laut, sementara hidrogen bergabung dengan karbon dioksida untuk menghasilkan karbohidrat. Beberapa karbohidrat digunakan, bersama dengan nitrogen, fosfor dan unsur-unsur lain, untuk membentuk molekul monomer kehidupan lainnya. Ini termasuk basa dan gula untuk RNA dan DNA, serta asam amino untuk protein. Makhluk hidup yang tidak berfotosintesis harus bergantung pada mengkonsumsi makhluk hidup lainnya untuk sumber molekul karbon mereka. Sistem pencernaan mereka memecah karbohidrat menjadi monomer yang dapat mereka gunakan untuk membangun struktur sel mereka sendiri. Respirasi memberikan energi yang dibutuhkan untuk reaksi-reaksi ini. Dalam respirasi oksigen bergabung kembali karbohidrat, untuk membentuk karbon dioksida dan air lagi. Energi yang dilepaskan dalam reaksi ini disediakan untuk kebutuhan energi sel.
Alotrop karbon
Karbon mampu membentuk banyak alotrop karena bilangan valensi yang dimiliki oleh atom karbon. Salah satu alotrop karbon yang umum dikenal adalah berlian dan grafit. Akhir-akhir ini, semakin banyak jenis alotrop karbon baru yang diteliti dan ditemukan. Salah satunya seperti buckminsterfullerene (berbentuk bola) , graphene (berbentuk lembaran) , nanotube, nanobuds dan nanoribbons. Terdapat jenis alotrop karbon lainnya yang terbentuk pada suhu dan tekanan sangat tinggi.
Sikloalkana
Sikloalkana (disebut juga naftena - jangan terbalik dengan naftalena) adalah sebuah tipe alkana yang mempunyai satu atau lebih cincin atom karbon pada struktur kimia molekulnya. Alkana sendiri merupakan senyawa organik hidrokarbon yang hanya mempunyai ikatan kimia tunggal pada struktur kimianya. Sikloalkana sendiri hanya terdiri dari atom karbon (C) dan hidrogen (H) dan merupakan senyawa jenuh karena tak ada ikatan C-C rangkap untuk bisa ditambahkan hidrogen. Rumus kimia umum untuk sikloalkana adalah CH di mana n = jumlah atom C dan g = jumlah cincin dalam molekul. Sikloalkana dengan cincin tunggal dinamai sama sesuai urutan alkana mereka : siklopropana, siklobutana, siklopentana, sikloheksana, dsb.
Atomisme
Konsep atomisme terbentuk akibat kecelakaan sejarah, yaitu fakta bahwa para kimiawan dan fisikawan sebelum abad ke-19 mengira bahwa partikel tidak dapat dibagi, sehingga dikenali sebagai "a-tom" tak terpenggal dari tradisi kuno. Namun, pada abad ke-20 diketahuilah bahwa atom ternyata terdiri dari entitas yang lebih kecil: elektron, neutron, dan proton. Bahkan percobaan tahap lanjut menunjukkan bahwa proton dan neutron terdiri dari beberapa kuark. Kuark yang dimaksud ini secara empirik belum terbukti memiliki substruktur.
Rumus kimia
Rumus kimia dapat menjelaskan informasi tentang tipe dan susunan ikatan dalam senyawa tersebut. Misalnya, etana terdiri dari 2 atom karbon yang berikatan tunggal satu sama lain, dengan tiap atom karbon juga berikatan dengan 3 atom hidrogen. Rumus kimianya dapat dituliskan CHCH. Contoh lainnya, etena mempunyai ikatan rangkap dua di antara atom karbonnya (sehingga tiap atom karbon hanya berikatan dengan 2 atom hidrogen). Rumus kimia etena adalah: CHCH, dapat juga dituliskan HC=CH atau HC::CH. Gambar 2 garis atau 2 pasang titik dua menunjukkan ikatan rangkap. Untuk ikatan rangkap tiga, dapat dilambangkan dengan tiga garis atau tiga titik dua (:::). Setiap garis atau titik dua melambangkan satu ikatan.
Ikatan ganda
Sebuah ikatan ganda dalam kimia adalah ikatan kimia antara dua unsur kimia yang melibatkan empat elektron ikatan. Ikatan ganda yang paling umum yaitu ikatan antara dua atom karbon, yang dapat ditemukan dalam alkena. Banyak jenis ikatan ganda yang terdapat pada dua unsur yang berbeda. Contohnya, pada gugus karbonil, ikatan ganda terbentuk antara atom karbon dan oksigen. Ikatan ganda lainnya juga ditemukan dalam senyawa azo (N=N), imina (C=N) dan sulfoksida (S=O). Dalam rumus kerangka, ikatan ganda digambarkan sebagai garis paralel (=) antara dua atom yang berhubungan; secara tipografi menggunakan tanda sama dengan. Ikatan ganda pertama kali diperkenalkan dalam penulisan kimia oleh kimiawan Rusia, Alexander Butlerov.
Unsur kimia
Berat atom standar (umum disebut sebagai "berat atom") suatu unsur adalah "rata-rata" massa atom seluruh isotop unsur kimia yang ditemukan di lingkungan tertentu, tertimbang sesuai kelimpahan isotopnya, relatif terhadap satuan massa atom. Angka ini dapat berupa fraksi yang tidak mendekati bilangan bulat. Misalnya, massa atom relatif klorin adalah 35,453 u, yang sangat jauh berbeda dari bilangan bulat karena merupakan rata-rata dari 76% klorin-35 dan 24% klorin-37. Ketika nilai massa atom relatif berbeda lebih dari 1% dari bilangan bulat, akibat dirataratakan, hal itu menunjukkan bahwa keberadaannya di alam diwakili oleh lebih dari satu isotop dalam jumlah yang banyak.
Karbon
Ada 15 isotop karbon yang terkenal dan isotop dengan hidup terpendek adalah C yang meluruhkan proton dan peluruhan alfa dan memiliki waktu paruh 1,98739x10 sekon. C yang luarbiasa menunjukan halo nuklir, yang berarti radiusnya cukup besar daripada yang diharapkan jika inti dalam keadaan kepadatan konstan.
Rumus struktur
Rumus kerangka adalah notasi standar untuk molekul organik yang lebih kompleks. Dalam jenis diagram ini, pertama kali digunakan oleh ahli kimia organik Friedrich August Kekulé von Stradonitz, atom karbon tersirat berada di simpul (sudut) dan garis ujung segmen garis daripada diindikasikan dengan simbol atom C. Atom hidrogen yang terikat pada atom karbon tidak ditunjukkan: setiap atom karbon dipahami terkait dengan atom hidrogen yang cukup untuk memberi atom karbon empat ikatan. Kehadiran muatan positif atau negatif muatan listrik di sebuah atom karbon menggantikan salah satu atom hidrogen tersirat. Atom hidrogen yang menempel pada atom selain karbon harus ditulis secara eksplisit.
Oksida
Oksida adalah senyawa kimia yang sedikitnya mengandung sebuah atom oksigen serta sedikitnya sebuah unsur lain. Sebagian besar kerak bumi terdiri atas oksida. Oksida terbentuk ketika unsur-unsur dioksidasi oleh oksigen di udara. Pembakaran hidrokarbon menghasilkan dua oksida utama karbon, karbon monoksida, dan karbon dioksida. Bahkan materi yang dianggap sebagai unsur murni pun seringkali mengandung selubung oksida. Misalnya aluminium foil memiliki kulit tipis AlO yang melindungi foil dari korosi.
Oksida-oksida dari unsur-unsur periode 3:
Tabung nano karbon
Tabung nano karbon adalah komposisi senyawa karbon yang berbentuk tabung berukuran nano. Dibentuk dengan rasio perbandingan panjang:lebar 132.000.000:1, lebih besar dibanding material lainnya. Molekul silinder karbon ini memiliki sifat yang tidak biasa dan sangat bermanfaat di bidang nanoteknologi,elektronik, optik, dan berbagai bidang ilmu dan teknologi material. Karena mereka memiliki konduktivitas termal maupun sifat mekanis dan listrik yang dimiliki, tabung nano karbon dapat diaplikasikan untuk berbagai macam bahan struktur.
Atom
Terdapat sekelumit atom di Bumi yang pada awal pembentukannya tidak ada dan juga bukan merupakan akibat dari peluruhan radioaktif. Karbon-14 secara berkesinambungan dihasilkan oleh sinar kosmik di atmosfer. Beberapa atom di Bumi secara buatan dihasilkan oleh reaktor ataupun senjata nuklir. Dari semua Unsur-unsur transuranium yang bernomor atom lebih besar daripada 92, hanya plutonium dan neptunium sajalah yang terdapat di Bumi secara alami. Unsur-unsur transuranium memiliki waktu paruh radioaktif yang lebih pendek daripada umur Bumi, sehingga unsur-unsur ini telah lama meluruh. Pengecualian terdapat pada plutonium-244 yang kemungkinan tersimpan dalam debu kosmik. Kandungan alami plutonium dan neptunium dihasilkan dari penangkapan neutron dalam bijih uranium.
Ikatan pisang
Pada senyawa-senyawa tersebut, adalah tidak mungkin atom karbon memiliki sudut ikat 109,5° seperti yang terdapat pada hibridisasi sp³ biasanya. Peningkatan karakter p membuat atom karbon ini dapat mengurangi sudut ikat menjadi 60°. Pada saat yang sama pula, ikatan karbon ke hidrogen menerima karakter s yang lebih besar dan akan memendek. Pada siklopropana, rapatan elektron maksimum antara dua atom karbon tidaklah sejajar dengan sumbu ikat kedua atom tersebut, melainkan "melengkung". Pada siklopropana, sudut antarorbital-nya adalah 104°. Pelengkungan ini dapat dipantau secara eksperimen menggunakan difraksi sinar-X beberapa turuna siklopropana. Pada siklopropana, terpantau bahwa panjang ikat antar karbon lebih pendek (151 pm) dari yang biasanya (154 pm).
Grafena
Grafena merupakan alotrop karbon yang berbentuk lembaran datar tipis di mana setiap atom karbon memiliki ikatan "sp" dan dikemas rapat dalam bentuk kisi kristal seperti sarang lebah. Ia dapat dilihat sebagai sebuah jaring-jaring berskala atom yang terdiri dari atom karbon beserta ikatannya. Nama grafena berasal dari GRAPHITE + -ENE; grafit sendiri terdiri dari banyak lembaran grafena yang ditumpuk secara bersama. Pada tahun 2010 Andre Geim dan Konstantin Novoselov mendapat hadiah Nobel di bidang kimia karena karyanya dalam mengembangkan grafena 2 dimensi.
Jari-jari Bohr
Dalam model Bohr dari struktur atom, yang diajukan oleh Niels Bohr pada tahun 1913, elektron mengorbit pusat inti pada lintasan melingkar. Model tersebut menyatakan bahwa elektron hanya mengorbit inti pada jarak tertentu, tergantung pada energinya. Dalam atom paling sederhana, hidrogen, satu elektron mengorbit inti dan orbit terkecilnya, dengan energi terendah, memiliki jari-jari orbital yang hampir sama dengan jari-jari Bohr. (Ini bukan "secara tepat" jari-jari Bohr karena efek massa tereduksi)
Unsur kimia
Nomor atom suatu unsur sama dengan jumlah proton dalam masing-masing atom, dan mendefinisikan unsur kimia. Sebagai contoh, seluruh atom karbon mengandung 6 proton dalam inti atomnya; sehingga nomor atom karbon adalah 6. Atom karbon dapat memiliki jumlah neutron yang berbeda; atom dari unsur yang sama tetapi memiliki jumlah netron yang berbeda dikenal sebagai isotop.
Ikatan kimia
Dalam ikatan tiga-pusat dua-elektron, tiga atom saling berbagi dua elektron. Ikatan sejenis ini terjadi pada senyawa yang kekurangan elektron seperti pada diborana. Setiap ikatan mengandung sepasang elektron yang menghubungkan atom boron satu sama lainnya dalam bentuk pisang dengan sebuah proton (inti atom hidrogen) di tengah-tengah ikatan, dan berbagi elektron dengan kedua atom boron. Terdapat pula Ikatan tiga-pusat empat-elektron yang menjelaskan ikatan pada molekul hipervalen.
Benzena
Benzena, juga dikenal dengan rumus kimia CH, PhH, dan benzol, adalah senyawa kimia organik yang merupakan cairan tak berwarna dan mudah terbakar serta mempunyai bau yang manis. Benzena terdiri dari 6 atom karbon yang membentuk cincin, dengan 1 atom hidrogen berikatan pada setiap 1 atom karbon. Benzena merupakan salah satu jenis hidrokarbon aromatik siklik dengan ikatan pi yang tetap. Benzena adalah salah satu komponen dalam minyak bumi, dan merupakan salah satu bahan petrokimia yang paling dasar serta pelarut yang penting dalam dunia industri. Karena memiliki bilangan oktan yang tinggi, maka benzena juga salah satu campuran penting pada bensin. Benzena juga bahan dasar dalam produksi obat-obatan, plastik, bensin, karet buatan, dan pewarna. Selain itu, benzena adalah kandungan alami dalam minyak bumi, namun biasanya diperoleh dari senyawa lainnya yang terdapat dalam minyak bumi. Karena bersifat karsinogenik, maka pemakaiannya selain bidang non-industri menjadi sangat terbatas.
Unsur kimia
Sementara nomor massa hanya berupa pencacahan jumlah neutron dan proton, sehingga menghasilkan bilangan bulat, nomor massa suatu atom berupa bilangan riil yang menyatakan massa isotop (atau "nuklida") unsur tertentu, dinyatakan dalam satuan massa atom (lambang: u). Secara umum, nomor massa nuklida tertentu memiliki nilai yang sedikit berbeda dari massa atomnya, karenaSebagai contoh, massa atom klorin-35 hingga lima angka bermakna adalah 34,969 u dan klorin-37 adalah 36,966 u. Namun, massa atom dalam u untuk masing-masing isotop sangat mendekati nomor massa sederhananya (selalu dalam rentang 1%). Satu-satunya isotop yang memiliki massa atom tepat bilangan asli adalah yang secara definitif memiliki massa tepa 12, karena u didefinisikan sebagai dari massa atom karbon-12 alami bebas dalam keadaan dasar.
Amonium karbonat
Amonium karbonat adalah senyawa dengan rumus (NH)CO. Amonium karbonat dapat dengan mudah berubah menjadi gas amonia dan karbon dioksida jika dipanaskan, sehingga senyawa ini digunakan sebagai bahan pengembang dan juga sebagai garam untuk membangkitkan kesadaran.
Siklus karbon
Dalam siklus ini terdapat empat reservoir karbon utama yang dihubungkan oleh jalur pertukaran. Reservoir-reservoir tersebut adalah atmosfer, biosfer teresterial (biasanya termasuk pula "freshwater system" dan material non-hayati organik seperti karbon tanah ("soil carbon")), lautan (termasuk karbon anorganik terlarut dan biota laut hayati dan non-hayati), dan sedimen (termasuk bahan bakar fosil). Pergerakan tahuan karbon, pertukaran karbon antar reservoir, terjadi karena proses-proses kimia, fisika, geologi, dan biologi yang bermaca-macam. Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi, namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer.
Atom
Walaupun awalnya kata "atom" berarti suatu partikel yang tidak dapat dipotong-potong lagi menjadi partikel yang lebih kecil, dalam terminologi ilmu pengetahuan modern, atom tersusun atas berbagai partikel subatom. Partikel-partikel penyusun atom ini adalah elektron, proton, dan neutron. Namun hidrogen-1 tidak mempunyai neutron. Demikian pula halnya pada ion hidrogen positif H.
Atom
Karena mayoritas massa atom berasal dari proton dan neutron, jumlah keseluruhan partikel ini dalam atom disebut sebagai nomor massa. Massa atom pada keadaan diam sering diekspresikan menggunakan satuan massa atom (u) yang juga disebut dalton (Da). Satuan ini didefinisikan sebagai seperduabelas massa atom karbon-12 netral, yang kira-kira sebesar 1,66 kg. Hidrogen-1 yang merupakan isotop teringan hidrogen memiliki bobot atom 1,007825 u. Atom memiliki massa yang kira-kira sama dengan nomor massanya dikalikan satuan massa atom. Atom stabil yang paling berat adalah timbal-208, dengan massa sebesar 207,9766521 u.
Atom
Berdasarkan definisi, dua atom dengan jumlah "proton" yang identik dalam intinya termasuk ke dalam unsur kimia yang sama. Atom dengan jumlah proton sama namun dengan jumlah "neutron" berbeda adalah dua isotop berbeda dari satu unsur yang sama. Sebagai contohnya, semua hidrogen memiliki satu proton, namun terdapat satu isotop hidrogen yang tidak memiliki neutron (hidrogen-1), satu isotop yang memiliki satu neutron (deuterium), dua neutron (tritium), dll. Hidrogen-1 adalah bentuk isotop hidrogen yang paling umum. Kadang-kadang ia disebut sebagai protium. Semua isotop unsur yang bernomor atom lebih besar daripada 82 bersifat radioaktif.
Karbon
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:
Genom
Setiap organisme memiliki genom yang mengandung informasi biologis yang diperlukan untuk membangun tubuhnya dan mempertahankan hidupnya serta diwariskan ke generasi berikutnya. Dengan sejumlah interaksi kompleks, urutan nukleotida komponen penyusun asam nukleat digunakan untuk membuat semua protein pada suatu organisme pada waktu dan tempat yang sesuai. Protein ini menjadi komponen pembentuk tubuh organisme atau memiliki kemampuan membuat komponen pembentuk tubuh tersebut atau mendorong reaksi metabolisme yang diperlukan untuk hidup. Kebanyakan genom, termasuk milik manusia dan makhluk hidup bersel lainnya, terbuat dari DNA (asam deoksiribonukleat), namun sejumlah virus memiliki genom RNA (asam ribonukleat).
Hidrokarbon aromatik
Sebuah hidrokarbon aromatik atau arena (kadang juga disebut hidrokarbon aril) adalah hidrokarbon dengan ikatan tunggal dan atau ikatan ganda di antara atom-atom karbonnya. Konfigurasi 6 atom karbon pada senyawa aromatik dikenal dengan cincin benzena. Hidrokarbon aromatik dapat berupa "monosiklik" atau "polisiklik".
Karbon tetraoksida
Karbon tetraoksida adalah senyawa sangat tidak stabil oksida karbon dengan rumus . Hal itu diusulkan sebagai perantara dalam pertukaran O-atom antara karbon dioksida () dan oksigen () pada suhu tinggi .