Bài 15: Cacbon
CACBON
I. Vị trí và cấu hình electron nguyên tử:
- Ô số 6, nhóm IVA, chu kì 2.
- Cấu hình electron: 1s22s22p2.
- Có 4 electron ở lớp ngoài cùng.
- Có các số oxi hóa: -4, 0, +2, +4.
II. Tính chất vật lí: có một số dạng thù hình:
1, Kim cương:
- Tinh thể trong suốt, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém.
- Mỗi nguyên tử C tạo 4 liên kết CHT với 4 nguyên tử C lân cận nằm trên các đỉnh của hình tứ diện đều → kim cương rất cứng.
2. Than chì:
- Tinh thể màu xám đen, cấu trúc lớp.
- Trên mỗi lớp, mỗi nguyên tử C tạo 3 liên kết CHT với 3 nguyên tử C khác nằm ở đỉnh của tam giác đều. Các lớp liên kết với nhau bằng tương tác yếu → mềm.
3. Fuleren
- Gồm các phân tử C60, C70...
- C60 có cấu trúc hình cầu rỗng, 32 mặt, 60 đỉnh là 60 C.
4.Cacbon vô định hình:
- Các loại than được điều chế nhân tạo như than gỗ, than xương, than muội...
- Than gỗ, than xương có cấu tạo xốp, nên có thể hấp phụ chất khí và chất tan trong dung dịch.
III. Tính chất hóa học: ở nhiệt độ thường C khá trơ về mặt hóa học nhưng trở nên hoạt động khi đun nóng. Trong các phản ứng C thể hiện tính khử, tính oxi hóa.
1. Tính khử : (đặc trưng)
a) Tác dụng với oxi :
b) Tác dụng với hợp chất :
- C khử được nhiều oxit kim loại (trừ oxit kloại từ Al trở về sau trong dãy điện hóa), với oxit pkim ở nhiệt độ cao, với HNO3, H2SO4 đặc, KClO3.
2. Tính oxi hóa :
a) Tác dụng với Hiđro :
b) Tác dụng với kloại ở nhiệt độ cao tạo cacbua
IV. Ứng dụng:
* Kim cương : làm đồ trang sức, tạo mũi khoan, dao cắt thủy tinh, bột mài.
* Than chì: sản xuất điện cực, làm nồi nấu chảy các hợp kim chịu nhiệt, tạo chất bôi trơn, làm bút chì.
* Than cốc: làm chất khử trong luyện kim.
* Than gỗ: sản xuất thuốc nổ đen, pháo, mặt nạ chống độc.
* Than muội: làm chất độn cao su, sản xuất mực in, xi đánh giày.
V. Trạng thái tự nhiên:
- Trong tự nhiên, kim cương, than chì là cacbon tự do, gần như tinh khiết.
- Trong khoáng vật, có trong:
Canxit: đá vôi, đá phấn, đá hoa chứa CaCO3.
Magiezit: MgCO3.
Đolomit: MgCO3.CaCO3.
- Là thành phần chính của than mỏ (than antraxit, than mỡ, than nâu, than bùn, chúng khác nhau về tuổi địa chất và hàm lượng than).
- Có trong dầu mỏ, khí thiên nhiên.
- Hợp chất của cacbon là thành phần cơ sở của các tế bào động thực vật.
- Nước ta có mỏ than ở Quảng Ninh, Thanh Hóa và Nghệ An.
VI.Điều chế :