Cacbon

           CACBON

I. TÍNH CHẤT VẬT LÝ

     C có nhiều dạng thù hình: kim cương, than chì và C vô định hình, fuleren:

- 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.

- Than chì là tinh thể màu xám đen, có ánh kim, dẫn điện tốt nhưng kém kim loại. Tinh thể than chì có cấu trúc lớp.

Kim cương và than chì

II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

- C có thể tồn tại với nhiều mức oxi hóa khác nhau nhưng thường gặp là: -4; 0; +2; +4.

- C có cả tính khử và tính oxi hoá nhưng tính khử vẫn là chủ yếu.

1. C là chất khử

- Tác dụng với các phi kim:               

C + O₂ → CO₂

C + CO₂ → 2CO (400⁰C)

- Tác dụng với oxit kim loại:

     + C khử được oxit của các kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học của kim loại:

CuO + C → Cu + CO (t⁰)

Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO (t⁰)

     + Với CaO và Al₂O₃:

CaO + 3C → CaC₂ + CO (trong lò điện)

2Al₂O₃ + 9C → Al₄C₃ + 6CO (2000⁰C)

- Tác dụng với các chất oxi hóa mạnh thường gặp H₂SO₄ đặc, HNO₃, KNO₃, KClO₃, K₂Cr₂O₇... trong các phản ứng này, C bị oxi hóa đến mức +4 (CO₂).

C + 2H₂SO₄ đặc → CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O (t⁰)

C + 4HNO₃ đặc → CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O (t⁰)

C + 4KNO₃ → 2K₂O + CO₂ + 4NO₂ (t⁰)

- Khi nhiệt độ cao, C tác dụng được với hơi nước:

C + H₂O → CO + H₂ (1000⁰C)

C + 2H₂O → CO₂ + 2H₂

2. C là chất oxi hóa

- Tác dụng với H₂:                                         

C + 2H₂ → CH₄ (500⁰C; Ni)

- Tác dụng với kim loại → muối cacbua:       

4Al + 3C → Al₄C₃ (t⁰)

III. ỨNG DỤNG

- Kim cương được dùng làm đồ trang sức. Trong kĩ thuật, kim cương được dùng làm mũi khoan, dao cắt thuỷ tinh, bột mài.

- Than chì được dùng làm điện cực; làm nồi, chén 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 thuốc nổ đen, thuốc pháo, chất hấp phụ.

- Than muội được dùng làm chất độn khi lưu hoá cao su, để sản xuất mực in, xi đánh giày.

Than chì 

Than đá

IV. TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN

- Kim cương và than chì là cacbon ở dạng tự do gần như tinh khiết.

- Cacbon còn có trong các khoáng vật như canxit (đá vôi, đá hoa, đá phấn đều chứa CaCO₃), magiezit (MgCO₃), đolomit (CaCO₃.MgCO₃). Dầu mỏ, khí thiên nhiên là hỗn hợp của các chất khác nhau chứa cacbon. Cơ thể động thực vật cũng chứa nhiều hợp chất của cacbon.