Bài viết liên quan

Tính chất vật lý của cacbon (C), tính chất hóa học của cacbon, cách điều chế cacbon và ứng dụng - Hóa 11 bài 15

14:21:0704/11/2021

Cacbon (C) có một số dạng đặc thù là kim cương, than chì, fuleren,... Kim cương được dùng làm đồ trang sức, chế tạo mũi khoan, dao cắt thủy tinh,...than chì được sử dụng làm điện cực, bút chì đen,...

Bài viết này sẽ giúp các em biết tính chất vật lý, tính chất hóa học của cacbon? trạng thái tự nhiên, cách điều chế cacbon và các ứng dụng của cacbon trong đời sống.

I. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử của cacbon

- Trong bảng tuần hoàn, cacbon ở ô thứ 6, nhóm IVA, chu kì 2.

- Cấu hình electron của nguyên tử cacbon là 1s2 2s2 2p2.

- Các số oxi hóa của cacbon là -4, 0, +2, +4.

II. Tính chất vật lý của cacbon

- Nguyên tố cacbon có một số dạng thù hình chính là kim cương, than chì, fuleren,...Cấu trúc tinh thể kim cương, than chì, fulerenCấu trúc của tinh thể kim cương (a), tinh thể than chì (b) và fuleren (c) như hình sau

1. Kim cương

- Kim cương là chất tinh thể trong suốt, không màu, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém.

- Kim cương có cấu trúc tinh thể nguyên tử và cứng nhất trong tất cả các chất.

2. Than chì

- Than chì là chất tinh thể màu xám đen, có ánh kim, dẫn điện tốt nhưng kém kim loại.

- Tinh thể than chì có cấu trúc lớp nên mềm, khi vạch trên giấy nó để lại vạch đen gồm nhiều lớp tinh thể.

3. Fuleren

- Fuleren gồm các phân tử C60, C70,... Phân tử C60 có cấu trúc hình cầu rỗng, gồm 32 mặt, với 60 đỉnh là 60 nguyên tử cacbon.

- Các loại than điều chế nhân tạo như than gỗ, than xương, than muội,... được gọi chung là cacbon vô định hình, có cấu tạo xốp nên hấp phụ mạnh các chất khí và chất tan trong dung dịch.

III. Tính chất hóa học của cacbon

Cacbon vô định hình hoạt động hơn cả về mặt hóa học. Ở nhiệt độ thường cacbon khá trơ, khi đun nóng nó phản ứng được với nhiều chất.

Trong các phản ứng oxi hóa - khử, đơn chất cacbon có thể tăng hoặc giảm số oxi hóa, nên nó thể hiện tính khử hoặc tính oxi hóa. Tuy nhiên, tính khử vẫn là tính chất chủ yếu của cacbon.

1. Tính khử của cacbon

a) Cacbon tác dụng với oxi

- Cacbon cháy được trong không khí tạo thành CO2, phản ứng tỏa nhiều nhiệt.

 

- Ở nhiệt độ cao, cacbon lại khử được CO2 tạo ra CO theo phản ứng:

 

b) Cacbon tác dụng với hợp chất

- Ở nhiệt độ cao, cacbon có thể khử được nhiều oxit, phản ứng với nhiều chất oxi hóa khác như HNO3, H2SO4 đặc, KClO3,...

 C + 2H2SO4 (đặc)  CO2 + 2SO+ 2H2O

2. Tính oxi hóa của cacbon

a) Cacbon tác dụng với hiđro

Ở nhiệt độ cao và có chất xúc tác, C tác dụng với khí H2 tạo thành khí CH4:

 C + 2H2  CH4

b) Cacbon tác dụng với kim loại

Ở nhiệt độ cao, C tác dụng được với một số kim loại tạo thành cacbua kim loại.

 Ca  +  2C   CaC2 (canxi cacbua)

 4Al  +  3C  Al4C(nhôm cacbua)

III. Ứng dụng của cacbon

- Kim cương được dùng làm đồ trang sức, chế tạo mũi khoan, dao cắt thủy tinh, làm bột mài.

- Than chì được dùng làm điện cực, làm nồi để nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt, chế tạo chất bôi trơn, làm bút chì đen.

- Than cốc được dùng làm chất khử trong luyện kim, để luyện kim loại từ quặng.

- Than gỗ được dùng để chế tạo thuốc nổ đen, thuốc pháo,...

- Than hoạt tính có khả năng hấp phụ mạnh được dùng trong mặt nạ phòng độc và trong công nghiệp hóa chất.

- Than muội được dùng làm chất độn cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giầy,...

IV. Trạng thái tự nhiên của cacbon

- Trong thiên nhiên kim cương và than chì là cacbon tự do gần như tinh khiết.

- Cacbon còn chứa trong các khoáng sản như calcit (đá vôi, đá phấn, đá hoa đều có chứa CaCO3), Magiezit (MgCO3). Đolomit (CaCO3, MgCO3);

- Cacbon là thành phần chính của than mỏ, khí thiên nhiên, dầu mỏ, cơ thể giới sinh vật.

- Nước ta có mỏ than antraxit lớn ở Quảng Ninh, một số mỏ than nhỏ hơn ở Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Nam,...

V. Điều chế cacbon

- Kim cương nhân tạo được điều chế bằng cách nung than chì ở khoảng 2000oC, dưới áp suất 50 đến 100 nghìn atmotphe với chất xúc tác là sắt, crom hay niken.

- Than chì nhân tạo được điều chế bằng cách nung than cốc ở 2500 - 3000oC trong lò điện, không có mặt không khí.

- Than cốc được điều chế bằng cách nung than mỡ khoảng 1000oC trong lò cốc, không có không khí.

- Than mỏ được khai thác trực tiếp từ các vỉa than nằm ở các độ sâu khác nhau dưới mặt đất.

- Than gỗ được tạo nên khi đốt gỗ trong điều kiện thiếu không khí.

- Than muội được tạo nên khi nhiệt phân metan có chất xúc tác:

CH4  C + 2H2

Đánh giá & nhận xét

captcha
Bài viết khác