Lý thuyết về Cacbon

I. VỊ TRÍ - CẤU TẠO NGUYÊN TỬ:

- Cấu hình electron: 1s2 2s2 2p2;
- Vị trí:
+ Ô nguyên tố 6;
+ Chu kì 2;
+ Nhóm IVA;
=> Số electron hóa trị là 4 => trong hợp chất có số oxi hóa: -4, 0, +2, +4.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÝ:

- Cacbon có 3 dạng thù hình: Kim cương, than chì và Fuleren:

1. Kim cương:

Là tinh thể trong suốt, không màu, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém. Trong tinh thể kim cương mỗi cacbon liên kết với 4 nguyên tử cacbon khác nằm trên các đỉnh của tứ diện đều bằng 4 liên kết cộng hóa trị bền => Kim cương là vật liệu cứng nhất.

2. Than chì:

- Là tinh thể màu đen, cấu trúc lớn.
- Than chì mềm, khi vạch trên giấy để lại vạch đen gồm nhiều lớp tinh thể.

3. Fuleren:

Gồm các phân tử C60, C70,...có cấu trúc rỗng.
* Than nhân tạo: Than gỗ, than xương, than muội,...gọi là cacbon vô định hình. Than gỗ và than xương xốp, có khả năng hấp phụ mạnh các chất khí và các chất tan trong dung dịch => dùng làm than hoạt tính.

III. HÓA TÍNH:

1. Tính khử:

a. Tác dụng O2:

C + O2 --t°--> CO2;
Ở t° cao hơn: CO2 + C --t°--> 2CO;

b. Tác dụng oxit kim loại (sau Al) ở nhiệt độ cao:

VD:
C + 2CuO --t°--> 2Cu + CO2;
3C + Fe2O3 --t°--> 2Fe + 3CO (hoặc CO2);

c. Tác dụng với axit có tính oxi hóa mạnh:

C + 4HNO3₫ --t°--> CO2 + 4NO2 + 2H2O;
C + 2H2SO4₫ --t°--> CO2 + 2SO2 + 2H2O;

2. Tính oxi hóa:

a. Tác dụng với hidro:

C + 2H2 --Ni,t°--> CH4;

b. Tác dụng với kim loại:

4Al + 3C --t°--> Al4C3;

IV. ỨNG DỤNG:

- Kim cương: Trang sức, mũi khoan, dao cắt thủy tinh,...
- Than chì: Điện cực, bút chì đen,...
- Than cốc: Chất khử trong luyện kim.
- Than gỗ: Nhiên liệu, thuốc nổ, thuốc pháo,...
- Than hoạt tính: Mặt nạ phòng độc, công nghiệp hóa chất,...
- Than muội: Chất độn cao su, mực in, xi đánh giày,...

V. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN:

- Trong tự nhiên, cacbon tự do ở dạng kim cương và than chì.
- Cacbon hợp chất có trong khoáng vật: Canxit, Magiezit, Dolomit,...
- Cacbon còn có trong than mỏ, dầu mỏ, khí thiên nhiên.
- Cacbon có trong tế bào động vật.

VI. ĐIỀU CHẾ:

- Kim cương nhân tạo: Điều chế từ than chì ở 2000°C, 50 - 100 nghìn atm, xúc tác Fe, Cr hay Ni.
- Than chì nhân tạo: Điều chế bằng cách nung than cốc ở 2500 - 3000 °C không có không khí.
- Than cốc: Điều chế bằng cách nung than mỡ ở 1000°C không có không khí.
- Than mỏ: Khai thác từ các vỉa than.
- Than gỗ: Đốt gỗ thiếu không khí.
- Than muội: Nhiệt phân metan có xúc tác:
CH4 --t°,xt--> C + 2H2;

Mọi thắc mắc các bạn hãy gửi câu hỏi vè Fanpage: Hóa Học Unlimited để được giải đáp sớm nhất có thể.
Chúc bạn thành công !