KATA PENGANTAR
Puji syukur saya sampaikan kehadirat Allah SWT, yang
mana telah memberikan saya kekuatan serta kelancaran dalam menyelesaikan tugas
mata kuliah Bahasa Indonesia yang berjudul “Grafit dan Intan”. Tersusunnya karya ilmiah ini tentunya tidak lepas dari
peran serta berbagai pihak yang telah memberikan bantuan secara material dan
spiritual, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu penulis
mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dosen Pengampu mata kuliah Bahan Teknik II Universitas
Malikussaleh Aceh
2. Orang tua yang telah memberikan dukungan dan
bantuan kepada penulis sehingga makalah ini dapat terselesaikan.
3. Teman-teman yang telah membantu dan memberikan
dorongan semangat agar makalah ini dapat saya selesaikan.
Semoga Tuhan Yang Maha Pengasih
dan Penyayang membalas budi baik yang tulus dan ihklas kepada semua pihak. Saya
pun menyadari bahwa makalah ini masih banyak memiliki kelemahan serta
kekurangan. Untuk itu penulis menerima saran dan kritik yang membangun demi
penyempurnaan penulisan mendatang.
Lhokseumawe,
25 Nopember 2017
Penulis,
Faisal Akbar Roska Nst
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR................................................................................................ i
DAFTAR ISI............................................................................................................... ii
BAB I PENDAHULUAN
1.1.Latar
Belakang ....................................................................................................... 1
1.2.Rumusan
Masalah .................................................................................................. 2
1.3.Tujuan
Masalah ...................................................................................................... 2
BAB II PEMBAHASAN
2.1.Pengertian
Grafit dan Intan.................................................................................... 3
2.2.Sifat
Grafit dan Intan ............................................................................................ 5
2.3.Struktur
Grafit dan Intan ....................................................................................... 6
2.4.Proses
Pembuatan Grafit dan Intan ....................................................................... 7
BAB III PENUTUP
3.1.Kesimpulan
.......................................................................................................... 13
DAFTAR PUSTAKA
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar
Belakang
Intan merupakan satu-satunya batu
permata yang mempunyai formula yang terdiri dari satu unsur yaitu karbon (C).
Intan terbentuk bersamaan dengan pembentukan batuan ultrabasa misal peridotit
dan kimberlit. Kristalisasi intan pada kimberlite pipe terbentuk pada kedalaman
60 mil (kurang lebih 95 km) atau lebih dalam dibawah permukaan bumi dan pada temperatur
1.500-2.000о C. Intan mempunyai hablur dengan sistem kubus, umumnya berwarna
bening tetapi kadang-kadang berwarna kebiruan, kehijauan, kemerahan atau
kuning, berat jenis 3,52 dengan kilap adamantin dengan garis tengah atom
1,54оA, kekerasan 10 skala Mohs atau 8000-8500 knop.
Sejauh ini tidak diketahui asal
dan arti kata intan yang dalam bahasa Inggris disebut diamond. Kata diamond
yang diturunkan dari bahasa Belanda, diamant sebenarnya berasal dari bahasa
Yunani yang berarti tidak terhancurkan. Ikatan atom karbon dalam kisi-kisi
hablur mempunyai empat arah kelemahan atau bidang belah. Bila mendapat tekanan
yang keras maka kristal ini akan terbelah meninggalkan permukaan atau bidang
yang halus sejajar dengan bidang oktahedron. Sifat ini sangat penting bagi
pengrajin intan (lapidan) dalam membagi intan berbutir besar menjadi
butir-butir yang lebih kecil serta dalam membuat bentuk dan mengasahnya. Sifat
lain yang penting adalah mempunyai ciri bahwa mineral olivin yang berasosiasi
telah mengalami proses serpentinisasi. Intan yang diketemukan di Kalimantan dan
berukuran paling besar adalah intan Trisakti dengan 166,72 karat diketemukan di
Kab. Cempaka tahun 1965. Intan ini digosok di Amsterdam. Menyusul penemuan
intan Galuh Cempaka berukuran 29,75 karat pada tanggal 18 Agustus 1969. Pada
tahun itu juga ditemukan intan Galuh Bulan berukuran 27,5 karat, sedang pada 27
November 1967 ditemukan intan Galuh Badu berukuran 26,50 karat di Kec.
Bati-Bati, Kab. Tanah Laut dan pada tahun 1987 akhir ditemukan lagi intan
dengan berat 50 karat berwarna kuning.
1.2.
Rumusan
Masalah
Rumusan masalah yang bisa diambil
penulis adalah sebagai berikut :
1. Apa itu grafit dan intan ?
2. Bagaimana sifat grafit dan intan
?
3. Bagaiman proses terbentuknya
grafik dan intan ?
1.3.
Tujuan
Makalah
Adapun tujuan yang bisa diambil
dari makalah ini adalah ;
1. Memberi pengetahuan terhadap
pembaca apa itu Grafit dan Intan
2. Mengetahui sifat-sifat Grafit dan
Intan
3. Mengenal grafit dan intan
4. Mengetahui proses terbentuknya
grafit dan intan
TEKNIK MESIN MALIKUSSALEH
BAB II
PEMBAHASAN
2.1.Pengertian Grafit dan Intan
Grafit merupakan alotrop karbon yang
dapat menghantarkan arus listrik dan panas dengan baik. Karena sifat inilah
grafit biasanya digunakan sebagai elektroda pada sel elektrolisis. Dalam
struktur grafit setiap atom karbon membentuk ikatan kovalen dengan tiga atom
karbon lainnya membentuk susunan heksagonal dengan struktur berlapis seperti
tumpukan kartu. Grafit dinamai oleh Abraham Gottlob Werner pada
tahun 1789 dengan mengambil kata dari bahasa Yunani. Grafit juga
bisa dibuat menjadi isi pensil. Mineral grafit dapat di temukan di batuan
metamorf yaitu sabak, filit,sekis, gneis. Karena atom karbon memiliki 4
elektron valensi maka pada setiap atom karbon masih terdapat satu elektron yang
belum berikatan (elektron bebas). Sifat daya hantar listrik yang dimiliki oleh
grafit dipengaruhi oleh elektron-elektron yang tidak digunakan untuk membentuk
ikatan kovalen. Elektron-elektron ini tersebar secara merata pada setiap atom C
karena terjadi tumpang tindih orbital seperti pada ikatan logam yang membentuk
awan atau lautan elektron. Oleh sebab itu ketika diberi beda potensial,
elektron-elektron yang terdelokaslisasi sebagian besar akan mengalir menuju
anoda (kutub positif), aliran elektron inilah yang menyebabkan arus listrik
dapat mengalir. Sedangkan ketika salah satu ujung dipanaskan maka
elektron-elektron ini akan segera berpindah menuju bagian yang memiliki suhu
lebih rendah. Akibatnya panas tersebut akan menyebar ke bagian grafit yang
memiliki suhu lebih rendah. Struktur grafit seperti yang tertera pada Gambar.
Gambar stuktur grafit
Ikatan kovalen antar lapisan pada
grafit relatif lebih lemah bila dibanding ikatan kovalen antar antar atom dalam
satu lapisan. Dengan adanya hal ini menyebabkan grafit bersifat licin, karena
lapisan yang berada dibagian atas mudah tergelincir atau mudah tergeser.
Sedangkan Intan atau berlian atau
diamond merupakan alotrop karbon yang memiliki nilai ekonomi yang tinggi dan
hingga saat ini intan dikenal sebagai mineral alami yang paling keras dimana
belum ada mineral lain yang berhasil menggores atau memotong intan.
struktur intan
Intan kini
dapat produksi secara komersial dalam skala laboratorium maupun skala industri.
Bahan dasar pembuatan intan yaitu grafit dengan katalis logam. Proses pembuatan
intan dari grafit dilakukan pada suhu tinggi yakni sekitar 3500 °C bahkan dapat
lebih tinggi dan tekanan tinggi pula yakni sekitar 140.000 atm atau lebih.
Selain menggunakan cara tersebut, intan dapat dihasilkan dengan pirolisis
hidrokarbon pada suhu relatif rendah (± 900 °C) dan tekanan realtif lebih
rendah pula yakni sekitar 102 Pa.
Gambar intan
Namun dalam
kehidupan sehari-hari intan yang sering dijumpai terdiri dari berbagai macam
warna. Berbagai warna yang dihasilkan intan dipengaruhi oleh 3 hal yaitu :
1.
Adanya pengotor dalam struktur intan sehingga pengotor
tersebut dapat mengubah spektrum absorbsi intan. Spektrum intan yang berubah
akibat adanya pengotor tergantung pada jenis dan konsentrasi pengotor yang ada
Misalnya intan kuning dan oranye mengandung nitrogen, intan biru mengandung
boron, intan abu-abu, ungu dan hijau mengandung hidrogen.
2.
Intan hijau disebabkan oleh radiasi alam, yang terjadi
selama berjuta-juta tahun sehingga dapat mengubah struktur atom dalam intan.
Akibat berubahnya struktur intan menyebabkan sektrum absorpsi intanpun berubah.
3.
Intan merah muda, merah dan coklat disebabkan oleh
adanya deformasi plastik. Struktur atom karbon yang memutar selama pembentukan
intan dalam tanah sehingga mengubah sektrum absorpsi intan. Hal ini tampak pada
intan sebagai garis urat yang menyerupai urat kayu. Garis inilah yang
memberikan spektrum warna yang berbeda.
2.2.Sifat Grafit dan Intan
Grafit memiliki sifat diantara
lain nya adalah sebagai berikut :
1.
Memiliki titik leleh tinggi, sama seperti intan. Hal
ini disebabkan iktan kovalen yang terbentuk sangat kuat sehingga diperlukan
energi yang tinggi untuk memutuskannya.
2.
Memiliki sifat lunak, terasa licin dan digunakan pada
pensil setelah dicampu tanah liat.
3.
Tidak larut dalam air dan pelarut organik, karena
tidak mampu mensolvasi molekul grafit yang sangat besar.
4.
Dibanding intan, grafit memiliki massa jenis yang
lebih kecil, karena pada strukturnya terdapat ruang-ruang kosong antar
lipatannya.
5.
Berupa konduktor listrik dan panas yang baik. Karena
sifat ini grafit digunakan sebagai anoda pada baterai (sel Leclanche) dan
sebagai elektroda pada sel elektrolisis.
Sedangkan intan juga mempunyai
sifat tertentu, yaitu :
1.
Intan merupakan mineral alami yang paling keras,
sehingga intan banyak digunakan sebagai alat untuk memotong, mengasah dan
sebagai mata bor.
2.
Memiliki titik leleh yang sangat tinggi yakni 4827
°C). Hal ini disebabkan Ikatan kovalen karbon-karbon yang terbentuk pada
struktur intan sangat kuat bahkan lebih kuat dari ikatan ionik.
3.
Berupa isolator namun dapat menyerap panas dengan
sangat baik. Daya hantar listrik intan berkaitan dengan elektron yang digunakan
untuk membentuk ikatan, dimana pada intan elektron-elektron berikatan sangat
kuat sehingga tidak ada elektron yang bebas bergerak ketika diberi beda
potensial. Sifat penyerap panas yang baik dari intan diaplikasikan pada
peralatan elektonik untuk menyerap panas yang dihasilkan ketika peralatan
elektronik digunakan. Dengan melapisi intan pada konduktor dalam peralatan
elektronik maka suhu peralatan tersebut dapat dijaga relatif konstan sehingga
peralatan tersebut dapat berfungsi secara normal.
4.
Tidak larut dalam air dan pelarut organik. Dalam hal
ini tidak memungkinkan terjadinya daya tarik antara molekul pelarut dan atom
karbon yang dapat membongkar daya tarik antara atom-atom karbon yang berikatan
secara kovalen. Akibat pelarut tidak mampu mensolvasi molekul intan.
2.3.Struktur Grafit dan Intan
Intan kita kenal sebagai batu permata. Perhiasan intan sungguh cantik,
berkilauan, menakjubkan sekali. Bayangkan, intan itu terdiri atas atom-atom
karbon yang sifat kimianya sama dengan atom-atom karbon dalam arang yang hitam.
Grafit berbeda lagi, warnanya hitam, lebih halus permukaannya dibanding arang.
Isi pensil adalah contoh grafit. Bagaimana struktur intan dan grafit? Tentu
berbeda. Perbedaan strukturnya lah yang membuat perbedaan sifat fisisnya. Dalam
intan, keempat elektron valensi dari tiap atom C digunakan semua untuk ikatan.
Karena keempat elektron valensi ini berikatan dengan 4 atom C lain,
terbentuklah struktur tetrahedral yang simetri. Tetrahedral-tetrahedral ini
berikatan dengan sangat kuat membentuk struktur raksasa. Struktur ini memiliki
bentuk kristal kubus.
Grafit, memiliki struktur kristal yang berbeda dengan intan, karena tidak
semua elektron valensinya digunakan untuk ikatan. Hanya 3 elektron dari 4
elektron valensinya yang digunakan untuk ikatan. Satu elektron yang tak
berikatan ini dalam keadaan bebas. Karena itulah grafit dapat menghantar
listrik, sehingga dapat digunakan sebagai konduktor, salah satunya sebagai
elektroda inert. Tampak struktur grafit adalah heksagonal datar dan
berlapis-lapis. Tiga elektron valen atom C yang saling berikatan, membentuk
lapisan heksagonal. Satu elektron valensi yang bebas menyebabkan terjadinya
ruang kosong antar lapisan satu dengan lapisan lainnya. Ikatan antar lapisan
ini sangat lemah, sehingga grafit mudah patah. Intan adalah mineral paling
keras, sedang grafit tergolong salah satu mineral yang lunak dan mudah patah.
Silakan mengikuti pembelajaran melalui video berikut, bahasanya mudah,
penjelasannya rinci dan sistematis. Selamat dan sukses.
2.4.Proses Pembuatan Grafit dan Intan
Grafit
dan intan adalah dua mineral yang paling menarik. Bagaimana tidak, secara
kimiawi mereka sama, tetapi secara fisik mereka beda bagai bumi dan langit
(keduanya dibentuk di bumi, bukan dari langit, kecuali hujan intan yang
mengguyur planet saturnus dan jupiter). Grafit dan intan sama-sama tersusun
dari atom karbon C. Yang membuat mereka begitu berbeda secara fisik adalah
struktur kristalnya. Inilah yang disebut dengan polimorf atau alotrop. Jadi
sekarang jelas bahwa grafit dan intan merupakan suatu alotop karbon (Alotrop
karbon yang lain adalah Lonsdaleite, C60 atau
Buckminsterfullerene atau buckyball, C540, C70, Amorphous carbon, dan single walled carbon
nanotube atau buckytube).
Grafit dapat berubah jadi
intan. Di bawah permukaan bumi, kedalaman 100-200 km (mantel bumi), pada
batuan cair (magma) yang bersuhu 900 - 13000C dan bertekanan 45-60
kilobar (44411.5 - 59215.4 atm) adalah kondisi yang tepat untuk
mengubah grafit (atau mineral karbon murni yang lain) menjadi intan.
|
Pembentukan
intan (sumber: American Museum of Natural Hystory, Aushton Mining Canada)
|
|
|
|
|
Erupsi magma
yang sangat kuat membawa batuan vulkanik (kimberlite atau lamporite) yang
mengandung intan ke permukaan bumi dengan kecepatan erupsi 10-30 km/jam
(Eggler,1989) dan akan semakin cepat jika telah mendekati permukaan. Jalannya
erupsi magma membentuk pipa vulkanik. Pipa
vulkanik inilah yang merupakan lokasi sumber intan pertama. Bebatuan yang
mengandung intan pada sedimen di atas pipa vulkanik dapat mengalami proses
geologi lanjutan berupa pengangkutan oleh air atau glacier, sehingga terbawa
jauh dari tempat asalnya dan kemudian terendapkan di dasar sungai (deposit
aluvial). Bebatuan terkikis, tetapi intan tidak, maka intan ditemukan di dasar
sungai atau tepiannya dalam bentuk kerikil kecil atau bahkan bongkahan. Kini intan sintetis dapat
diproduksi dengan metode antara lain HPHT (High Pressure High Temperature)
dan CVD (Chemical Vapor Deposition). Pembuatan intan dengan metode
HPHT dilakukan pertama kali oleh oleh James B. Hannay pada 1879 dan Ferdinand
F. H. Moissan pada 1893. Metode mereka memanaskan grafit dan besi dalam wadah peleburan
dengan suhu di atas 35000C pada tungku
pembakaran. Hannay memanaskannya dengan api, sedangkan Moissan dengan pancaran
listrik. Besi yang meleleh didinginkan secara cepat oleh air. Reaksi
pendinginan ini menghasilkan tekanan yang tinggi, menciptakan suatu kondisi
yang dibutuhkan oleh grafit untuk berubah menjadi intan. Sekarang metode HPTP
menggunakan peralatan yang lebih canggih dengan biaya reproduksi yang lebih
murah, cukup dengan tekanan 5 GPa atau 49346.16 atm dan
temperatur 15000C. Pada tahun 1950-an, penelitian dilakukan di Uni Soviet
dan USA membuat intan sintesis menggunakan metode CVD, yaitu dengan pirolisis
gas hidrokarbon pada suhu dan tekanan relatif rendah (8000C dan 27 kPa atau 0.266 atm).
Metode CVD memberikan keunggulan yang lebih, daripada HPHT, tetapi saat ini
masih populer dilakukan untuk skala laboratorium saja.
Proses terbentuknya berlian memerlukan temperatur dan tekanan
yang sangat tinggi, serta membutuhkan waktu ribuan bahkan jutaan tahun untuk
membentuk kristas kristal berlian. Hal tersebut menyebabkan berlian menjadi
sangat berbeda bila dibandingkan dengan seluruh mineral yang ada di alam,
dengan cara memperhatikan karakteristik komposisi kimia dan struktur
kristalnya.
Berlian
mentah
Berlian terbentuk jauh di kedalaman bumi, kurang lebih
150 km di bawah permukaan. Dan yang pasti, temperatur pada kedalaman tersebut
sangat panas. Juga tekanan yang sangat tinggi. Tekanan tersebut berasal dari
seluruh berat batuan dan tanah yang ada diatasnya. Kombinasi antara temperatur
yang sangat panas dan tekanan yang sangat tinggi, adalah kondisi yang
diperlukan untuk membentuk kristal kristal berlian. Sejauh itulah ilmu
pengetahuan dapat menjelaskan, bagaimana proses terbentuknya berlian dan
kondisi apa yang diperlukan agar berlian terbentuk. Secara teoritis demikian,
karena yang jelas, ilmuwan tidak bisa melakukan pengamatan di lokasi tempat
proses terbentuknya berlian, dan teknologi belum memungkinkan kita mengebor
hingga di kedalaman tersebut.
Berlian
yang dapat kita temukan di permukaan bumi, adalah bagian yang ikut terbawa saat
terjadi letusan vulkanis yang sangat dahsyat. Bukan jenis letusan vulkanik yang
biasa kita lihat di televisi pada saat ada peristiwa gunung meletus, tetapi
letusan vulkanik yang berasal dari kedalaman bumi, letusan yang sangat besar.
Letusan vulkanik jenis ini terjadi ketika bumi masih dalam tahap awal
terbentuknya dan masih panas. Diperkirakan terjadi sekitar satu sampai dua
milyar tahun yang lalu, bahkan bisa lebih dari itu. Letusan yang maha dahsyat tersebut,
membawa serta batuan berlian yang sudah terbentuk sebelumnya, ke permukaan
bumi. Ketika magma berhasil mencapai permukaan, akan membentuk gundukan
material vulkanik, yang dengan perlahan mendingin, dan berlian yang ikut
terbawa ke permukaan, terkubur didalamnya. Jenis letusan vulkanis yang dahsyat
tersebut, dinamakan “Kimberlite“.
Letusan vulkanis Kimberlite
Sampai
sekarang, belum diketahui dengan tepat, berapa lama waktu yang diperlukan untuk
proses terbentuknya berlian di alam. Beberapa percobaan dilakukan untuk
mengukur umur berlian. Di ambil satu berlian dan dari beberapa bagian diambil
sample nya. Tapi percobaan tersebut tidak membuahkan hasil yang meyakinkan. Hal
tersebut mungkin disebabkan, berlian terbentuk dalam jangka waktu yang tidak
pasti, mungkin dalam hitungan hari, minggu, bulan atau bahkan jutaan tahun. Dan
seperti kristal lainnya yang terbentuk secara alamiah, kristal berlian juga
terbentuk bukan dalam proses yang berlangsung terus menerus. Pertama terbentuk,
karena kondisi suhu dan tekanan yang memungkinkan, tetapi bisa saja proses
tersebut terhenti karena kondisi alamnya juga berubah. Tekanan yang berkurang
atau suhu yang mendingin atau mungkin juga ketersediaan sumber karbonnya.
Berhentinya proses pembentukan kristal berlian tersebut bisa saja terjadi dalam
jangka waktu jutaan atau bahkan ratusan juta tahun. Dan jika kondisi untuk
terbentuknya batu berlian terpenuhi, proses tersebut berlangsung lagi. Hal
tersebut yang menyulitkan ilmuwan untuk mengukur secara pasti, berapa lama
proses terbentuknya berlian, karena di alam, tidak semua hal berlangsung secara
terus menerus.
Sedangkan proses pembuatan Gafit, Grafit berasal dari pelapukan
sisa-sisa kehidupan, prosesnya disebut dengan metamorfogenik. Pada gambar, kita
lihat bahwa tumbuhan yang mati akan menjadi endapan yang disebut gambut (peat).
Seiring lamanya waktu, kedalaman lapisan bumi, serta peningkatan tekanan dan
suhu, maka gambut tadi akan bertransformasi menjadi batuan sedimen organik,
yaitu lignite (batu bara coklat/brown coal). Dari lignite berubah menjadi coal
(batu bara hitam/black coal). Coal tersusun menjadi beberapa bentuk mineral, dari
lapisan atas ke bawah, yaitu sub-bituminous, bituminous, dan anthracite.
|
Proses
metamorfogenik batuan sedimen organik coal menjadi graphite
|
|
Di kedalaman 7-8 km dari permukaan bumi (kerak bumi), suhu mencapai
2000C-5000C dan tekanan
sekitar 0,4-0,5 GPa (3947.69-4934.61 atm) merubah coal
anthracite menjadi grafit.
Sumber lain mengatakan bahwa grafit dapat berasal dari intan. Intan yang
tidak segera dikeluarkan dari magma, akan terus panas dan bertransformasi
menjadi grafit (prosesnya disebut kontak magmatik). Sumber yang lain juga
bilang bahwa selain berasal dari batuan sedimen, grafit dapat berasal dari
batuan beku dan metamorf. Menurut Kuzvart (1984) grafit terjadi melalui proses
magnetik awal, kontak magmatik, hidrotermal, metamorfogenik, dan residual.
TEKNIK
MESIN MALIKUSSALEH
BAB III
PENUTUP
3.1.KESIMPULAN
Grafik dan intan adalah suatu
benda yang hampir mirip sekali. Grafit dan Intan tersusun dari atom-atom yang
sama, yaitu karbon. Yang membedakannya hanyalah cara atom-atom itu berikatan,
membentuk struktur kristal. Struktur intan hanya bisa dihasilkan dalam suatu
tekanan yang sangat tinggi. Grafit tidak memerlukan tekanan yang demikian,
karena itu intan memperoleh derajat yang lebih baik, menghiasi wanita cantik.
Grafit harus berpuas diri dengan menjadi ujung pensi. Grafit adalah penghantar listrik dan panas yang cukup
baik tetapi bersifat rapuh. Pada temperatur yang lebih tinggi, grafit
teroksidasi oleh asam nitrat berasap, kalor 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. 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.
TEKNIK
MESIN MALIKUSSALEH
DAFTAR PUSTAKA
Kolloquium
Elektromagnetische Tiefenforschung, Burg Ludwigstein, 1.10.-5.10.2001, Hrsg.:
A. Hördt und J. B. Stoll
TEKNIK MESIN MALIKUSSALEH