Batubara, Berlian, dan Manusia

Seluruh kondisi fisik dan kimiawi yang terjadi di Bumi ini diciptakan Allah sedemikian rupa sehingga memungkinkan terjadinya kehidupan bagi makhluk hidup. Posisi Bumi di jagat raya dan faktor-faktor fisik, seperti panas, cahaya, air, dan udara seluruhnya mengandung hal-hal yang dibutuhkan oleh makhluk hidup. Kesempurnaan pada sistem dalam skala besar (makro) ini juga berlaku pada hal-hal dalam dimensi mikroskopik, seperti pada taraf unsur-unsur dan molekul-molekul.

Atom karbon, yang menyusun hampir 0,2% kerak bumi, merupakan unsur yang sangat istimewa. Semua makhluk hidup tersusun dari senyawa-senyawa berbasis karbon. Selain itu, 94% persen senyawa (yakni lebih dari 4 juta di antaranya) di alam ini mengandung atom karbon. Hampir 18% senyawa penyusun materi dalam makhluk hidup terbentuk dari senyawa karbon tertentu, dan sisanya kebanyakan terdiri atas air.

Senyawa-senyawa tersebut digunakan sebagai bahan dasar pembentukan sel. Dalam hal kemampuan membentuk persenyawaan dengan unsur-unsur lain, hanya atom karbon yang dapat membentuk banyak variasi senyawa dengan kerumitan yang khas untuk menjalankan berbagai fungsi yang berbeda di dalam tubuh. Ini disebabkan karena atom karbon dapat dengan mudah membentuk rantai molekul dengan cara melakukan ikatan kimia dan tak ada unsur lain yang memiliki kemampuan seperti itu. Rantai-rantai molekul ini dapat dipisahkan menjadi cabang-cabang dan dapat disambung membentuk cincin-cincin. Cincin-cincin tersebut adalah molekul poligonal yang tersusun dari tiga, empat, lima, dan enam atom karbon atau lebih. Karena kelebihannya ini, karbon merupakan unsur yang membentuk dasar dari berbagai macam materi, dimulai dari makanan yang kita makan hingga pakaian yang kita kenakan, dari bahan bakar yang kita gunakan pada mesin-mesin hingga pada peralatan mebel yang kita miliki di rumah.

Tingkat kalor yang memungkinkan terbentuknya senyawa karbon adalah pada rentang suhu antara -20 hingga 120 °C. Senyawa karbon akan membeku pada suhu -20° C dan mulai pecah pada suhu 120° C. Di luar angkasa, di mana terdapat suhu panas dan dingin yang sangat ekstrim, satu-satunya rentang kalor yang memungkinkan terbentuknya senyawa karbon hanya ditemukan di Bumi dan ini merupakan rentang kalor yang sangat sensitif. Suhu yang terdapat di planet-planet tetangga kita memberikan gambaran lebih baik: di Venus suhunya sangat tinggi, yakni sampai 450°C, dan di Mars suhunya sangat rendah, yakni sampai -53°C. Pada suhu tersebut sangat tidak mungkin unsur karbon dapat membentuk senyawa, apalagi makhluk hidup. Karena itu, Bumi adalah satu-satunya planet yang diciptakan Tuhan dengan kondisi yang paling cocok untuk kehidupan.

Struktur kristal dari atom karbon

Suatu susunan khusus dari atom-atom yang berulang dalam ruang tiga dimensi yang membentuk suatu bentuk geometris tertentu disebut struktur kristal. Struktur kristal berbeda dari zat yang sama disebut “alotropi.” Di alam, karbon memiliki tiga alotropi berbeda, yakni karbon amorf/hablur (batubara), grafit, dan berlian. Selain ini, ada juga alotropi buatan yang disebut fulerena.

Karbon amorf/hablur (batubara)

Struktur amorf tidak memiliki struktur kristal yang pasti, di mana pada struktur ini atom-atom penyusunnya tersebar secara acak. Sebongkah massa dari atom-atom karbon yang memiliki struktur amorf dikenal sebagai batubara. Ketika tumbuhan purba mati, sisa-sisa jasadnya mengalami perubahan kimiawi yang disebabkan oleh aktivitas bakteri pengurai. Jika sisa-sisa jasad tumbuhan purba tersebut terkumpul di tanah basah yang cocok dan terkubur di dalam tanah karena pengaruh proses geologi maka jumlah atom-atom karbon pada sisa-sisa tumbuhan itu akan bertambah dan berubah menjadi batubara. Jenis-jenis batubara digolongkan menurut jumlah prosentase karbon yang dikandungnya. Secara geologis, proses perubahan ini terjadi selama 15 hingga 345 juta tahun.

Batubara adalah salah satu bentuk energi yang paling banyak digunakan manusia.

Grafit

Di dalam grafit, atom-atom karbon membentuk struktur kristal heksagonal (berbentuk segienam). Lembaran-lembaran dari struktur yang bentuknya menyerupai sarang lebah ini bertumpuk-tumpuk dan membentuk grafit. Karena lembaran-lembaran struktur kristal tersebut tidak tersambung dalam ikatan yang kuat, maka lembaran-lembaran ini mudah bergeser ketika dikenai sejumlah gaya. Inilah alasan mengapa grafit digunakan untuk mengurangi gesekan dalam industri mesin. Zat berwarna hitam pada pensil adalah grafit yang dibuat keras dengan menambahkan sejumlah tanah liat. Grafit tahan pada suhu yang sangat tinggi sehingga dimanfaatkan dalam industri baja dan peleburan logam. Selain itu, grafit adalah konduktor listrik yang sangat baik. Karena itu, sikat pada mesin-mesin listrik di rumah tangga, seperti mesin cuci dan alat penyedot debu, terbuat dari bahan grafit. Dalam beberapa tahun terakhir, grafit telah digunakan sebagai perisai kalor pada pesawat luar angkasa.

Berlian

Berlian adalah zat alamiah yang paling keras yang kita ketahui. Meskipun aslinya memiliki sifat yang transparan dan tidak berwarna, berlian dapat ditemukan dalam warna-warna pastel, seperti kuning, coklat, atau bahkan hitam pucat karena telah tercampur dengan mineral lainnya. Berlian adalah isolator listrik yang sempurna dan merupakan zat yang memiliki konduktivitas panas paling tinggi. Karena itu, berlian dapat dipotong tanpa merusak bentuknya (struktur kristalnya). Di dalam berlian, atom-atom karbon ditemukan memiliki pola struktur kristal berbentuk kubus. Karena ikatan karbon-karbonnya sangat kuat dan struktur kristalnya yang kompak dan keras membuat berlian sangat sulit bereaksi dengan zat-zat lain di sekitarnya. Berlian dapat terbakar pada suhu 850 ° C. Di dalam sepotong berlian, ada kemungkinan terdapat atom lain yang menyebabkannya menjadi tidak murni dan hal ini mengurangi nilainya. Di dalam berlian alami berkualitas tinggi hanya terdapat 1 atom asing berbanding 100.000 atom-atom karbon. Selain digunakan sebagai perhiasan, berlian juga banyak digunakan pada produk-produk industri, seperti mata bor, pemotong kaca, dan sejenisnya. Sebanyak 75 – 80% produksi berlian dimanfaatkan pada industri-industri ini.

Pembentukan batu bara, grafit, atau berlian dari karbon

Senyawa organik berbasis karbon terkubur di dalam tanah akibat pergerakan kerak Bumi selamajutaan tahun yang lalu. Faktor panas dan tekanan yang sangat tinggi menyebabkan terjadinya perubahan fisika dan kimia pada massa organik tersebut. Secara bertahap, senyawa-senyawa seperti air, karbon dioksida, oksigen, dan –pada tingkat tertinggi– hidrogen, perlahan-lahan keluar dari massa tersebut. Bahan organik ini disebut “turba” (awalnya berubah menjadi lignit, kemudian berubah menjadi batubara pra-bitumen, kemudian menjadi batubara bitumen, dan akhirnya menjadi batuan antrasit). Jika kondisinya memungkinkan, batubara tersebut dapat berubah menjadi grafit. Batubara adalah jenis zat yang pertama kali terbentuk bagi atom karbon dalam perjalanannya untuk berubah menjadi berlian. Dalam proses pembentukan batubara hanya dibutuhkan sedikit kalor, tekanan, dan waktu, sebaliknya dalam pembentukan grafit dibutuhkan jumlah yang lebih besar dari ketiga faktor tersebut. Berlian terbentuk pada lapisan mantel Bumi di kedalaman sekitar 150–200 meter. Zat yang sangat berharga ini selanjutnya terangkut ke permukaan Bumi oleh batuan-batuan vulkanik, seperti lamproit dan kimberlit. Untuk membentuk berlian dibutuhkan tekanan atmosfer sebesar 50.000 atm, pemanasan pada suhu 2.400° C, dan waktu selama 3 miliar tahun. Tanpa tekanan yang sangat besar dan waktu yang sangat lama, zat yang terbentuk dari karbon itu hanya menghasilkan grafit. Kini manusia dapat mengubah grafit menjadi berlian buatan. Namun, berdasarkan perhitungan manusia memerlukan tekanan sebesar minimal 10.000 atm untuk membuatnya. Pada tahun 1955, untuk pertama kalinya berlian buatan dibuat pada tekanan di bawah 100.000 atm, pemanasan pada suhu 2.500° C, dan menggunakan krom sebagai katalisatornya. Namun, berlian yang dihasilkan berukuran kecil dan berwarna hitam, di mana kebanyakan jenis ini tidak dapat digolongkan sebagai perhiasan. Upaya membuat berlian buatan lainnya dilakukan pada tahun 1962 di mana grafit diubah menjadi berlian pada tekanan di bawah 200.000 atm, dengan pemanasan pada suhu 5.000° C, dan tanpa menggunakan katalisator apapun.

Kesamaan antara karbon dan manusia

Di satu sisi, sifat-sifat atom karbon berubah sesuai dengan struktur kristalnya maka di sisi yang lain gaya dan pandangan hidup manusia tergantung pada lingkungan/masyarakat tempat mereka tinggal serta posisinya di dalam masyarakat tersebut. Untuk menjadi seseorang berkualitas seperti berlian, yakni tingkat sosial tertinggi di kelasnya, seseorang harus menjalani hidup yang penuh kesulitan terlebih dahulu. Jika atom-atom karbon dapat berkata, “kesulitan ini terlalu berat untuk kami jalani, kami lebih memilih jalan yang lebih mudah,” maka atom-atom tersebut hanya akan menjadi grafit, tidak lebih. Jika kondisi untuk menjadi grafit pun dihindari juga maka ia bahkan tidak akan dapat melampaui tingkatan batubara. Berlian disimpan dalam brankas yang aman dan hanya dipakai dalam acara-acara yang sangat penting, sedangkan grafit digunakan sebagai bahan baku industri. Bagi batu bara, ia hanya akan berakhir di tungku pembakaran. Situasi manusia memiliki kemiripan cara seperti halnya atom karbon. Secara biologis, setiap orang tersusun dari unsur-unsur yang sama. Yang membedakan nilainya secara alami adalah proses yang dialami dan perilaku yang ditunjukkannya. Beberapa orang memiliki tabah dan kesabaran dalam menghadapi musibah, percaya sepenuhnya dengan tulus kepada Tuhan dan menjadi berlian kemanusiaan. Beberapa orang lainnya, yang bisa kita bandingkan dengan grafit, mencapai tingkatan yang diinginkan meskipun mereka tidak bisa menjadi berlian. Orang-orang yang memilih tantangan yang paling ringan maka akan cenderung bernasib sama halnya dengan sang batubara.

Penulis : Dr. Ibrahim Ozbek

Artikel Batubara, Berlian, dan Manusia pertama kali tampil pada Majalah Mata Air.