Cacbon tồn tại đa số trong mọi sự sống hữu cơ và nó là nền tảng của hóa hữu cơ … Ba dạng được biết nhiều nhất là cacbon vô định hình, graphit và kim cương
I. TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA cacbon
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 CỦA cacbon
– 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 CỦA cacbon
– 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.