Cacbon là phi kim có nhiều ứng dụng trong đời sống hàng ngày, có thể sản xuất dưới nhiều hình dạng khác nhau? Vậy nguyên tố cacbon là gì? Nêu tính chất vật lý, tính chất hóa học hay ứng dụng và điều chế nguyên tố cacbon trong phòng thí nghiệm, trong đời sống hàng ngày? Để trả lời câu hỏi trên, hãy cùng PHÒNG GD & ĐT HUYỆN CON CUÔNG tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!
nguyên tố cacbon là gì
Cacbon là một nguyên tố hóa học bắt nguồn từ từ tiếng Pháp cacbone, có ký hiệu hóa học là C. Nó là một nguyên tố phi kim phổ biến có hóa trị IV. Yếu tố này cũng có nhiều hình dạng khác nhau
Carbon, tồn tại chủ yếu trong mọi dạng sống hữu cơ, là nền tảng của hóa học hữu cơ. Đây là một loại phi kim đặc biệt, có khả năng liên kết với chính nó và có thể liên kết với nhiều loại nguyên tố khác, tạo ra gần 10 triệu hợp chất đã biết.
- Cacbon là phi kim
- Biểu tượng:
- Cấu hình electron: 1s22s22p2
- Số nguyên tử: Z = 6
- Khối lượng nguyên tử: 12
Vị trí trong bảng tuần hoàn
- Ô, nhóm: ô số 6, nhóm IVA
- Chu kỳ: 2
- Đồng vị: Carbon có hai đồng vị ổn định là 126C và 136C.
- Độ âm điện: 2,55
Lịch sử của nguyên tố carbon
Ít ai nghĩ rằng sợi carbon (CF) được phát minh vào năm 1879 bởi Thomas Edison và được coi là một trong những loại sợi tổng hợp lâu đời nhất của loài người, mang lại nhiều giá trị to lớn như vậy cho sự phát triển của nhân loại. khoa học và công nghệ hiện đại. Ban đầu, nhà phát minh này sử dụng sợi carbon để làm dây tóc bóng đèn. Mặc dù sợi carbon vào thời điểm đó không giống như sợi carbon ngày nay, nhưng chúng có khả năng chịu nhiệt vượt trội, điều này cũng khiến sợi carbon trở thành một ý tưởng tốt cho sợi dẫn điện.
Edison chính là người đã tạo ra sợi carbon làm từ cellulose gồm cotton hoặc tre, hoàn toàn không giống sợi carbon ngày nay làm từ dầu mỏ. Quá trình cacbon hóa thường được thực hiện từ việc đốt sợi tre ở nhiệt độ cao trong môi trường tiêu chuẩn dưới sự kiểm soát chặt chẽ. Thomas Edison cũng đã dành 40 giờ liên tục đốt cháy vật chất để loại bỏ oxy, nitơ, hydro và chỉ giữ lại carbon để tạo ra sợi carbon đầu tiên trên thế giới. Phương pháp sản xuất này được gọi là “nhiệt phân” và vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Kết quả là các sợi tre được “cacbon hóa” có khả năng chống cháy và nhiệt độ cao – những điều kiện cần thiết để đốt cháy dây tóc bóng đèn.
Sau đó, mãi đến những năm 1950, khả năng kéo dài của sợi carbon mới được phát hiện. Người đầu tiên được cho là đã tạo ra sợi carbon là cái mà ngày nay được gọi là Rayon. Ngày nay, sợi carbon hiện đại được sản xuất bằng vật liệu gọi là polyacrylonitrile (PAN), cũng được sử dụng để sản xuất hầu hết khối lượng sợi carbon ngày nay.
Tính chất vật lý của cacbon
Các tính chất vật lý của carbon cũng phụ thuộc vào hình dạng của nó. Ví dụ, kim cương không dẫn điện, nhưng than chì, một dạng carbon khác, dẫn điện tốt.
Cụ thể, tính chất vật lý của cacbon được phân loại theo từng hình dạng cơ bản mà chúng mang như:
Tính chất vật lý của kim cương
Người ta thường sử dụng kim cương vì tính chất vật lý vô cùng quý giá, độ cứng cao, màu sắc đẹp. Một số tính chất cơ bản của cấu trúc carbon này là:
Cấu trúc tinh thể: Tinh thể có cấu trúc lập phương nên tính đối xứng cao, chứa các nguyên tử cacbon bậc bốn nên có nhiều tính chất riêng. Khối lượng riêng của kim cương là 3,50 g/cm3.
Độ cứng: Kim cương là chất cứng nhất thường thấy trong tự nhiên và có giá trị cao nhất trong hơn 3.000 mẫu khoáng chất đã biết. Đây cũng là lý do mà ngành công nghiệp đã sử dụng kim cương trong một thời gian dài.
Độ giòn: Các nhà hóa học đánh giá độ giòn của kim cương (khả năng bị vỡ) ở mức trung bình đến tốt.
Màu sắc: Màu sắc của kim cương cũng rất đa dạng, từ không màu, xanh dương, xanh lục, đỏ, hồng, vàng hay thậm chí là kim cương đen.
Tính chất vật lý của than chì
Than chì có màu xám đen và dẫn điện khá tốt, nhưng kém như một kim loại. Than chì thường có đặc tính phân lớp nên mềm, khi vạch trên giấy chúng để lại những vệt đen gồm nhiều lớp tinh thể.
Tính chất của carbon vô định hình
Cacbon vô định hình sẽ bao gồm nhiều loại như than gỗ, bồ hóng, than xương… Các loại than này cũng có tính chất vật lý chung là có cấu trúc xốp, hấp thụ mạnh các chất khí và chất hòa tan trong dung dịch.
Tính chất hóa học của cacbon
Phản ứng hóa học: kim cương < than chì < cacbon vô định hình
C vừa là chất khử vừa là chất oxi hóa
khử oxy
Cacbon bị khử khi đun nóng:
Ở nhiệt độ cao:
khử oxit kim loại
– C khử được oxit kim loại yếu, trung bình (ZnO → CuO)
2ZnO + C 2Zn + CO2
2CuO + C 2Cu + CO2
– C có thể khử được một số oxit kim loại mạnh
2CuO + C 2Cu + CO2
khử nước
C + H2O CO2 + H 2
CO2 + C 2CO
Khử một số hợp chất có tính oxi hóa mạnh
điều chế carbon
Mỗi hình dạng của carbon cũng sẽ có sự chuẩn bị riêng:
Kim cương: Điều chế kim cương nhân tạo bằng cách nung than chì ở nhiệt độ khoảng 2.000 độ C, áp suất từ 50 đến 100 nghìn atm, với chất xúc tác là sắt, niken hoặc crom.
Than cốc: Đốt than trong lò không có không khí, lò luyện cốc ở nhiệt độ cao khoảng 2.000 độ C. Quá trình nung cũng sẽ làm bay hơi hoặc phân hủy các chất hữu cơ có trong than, tạo ra sản phẩm. Các sản phẩm dễ bay hơi, bao gồm cả nước, tồn tại ở dạng khí than và nhựa than đá. Than cốc cũng là một sản phẩm phân hủy không bay hơi, khoáng chất liên kết và carbon lắng đọng của các hạt than ban đầu ở dạng hơi rắn, cứng và thủy tinh.
Than chì: Điều chế than chì nhân tạo bằng cách nung than cốc ở nhiệt độ 2.500 – 3.000 độ C trong lò điện không có điều kiện không khí.
Than củi: Đốt củi trong điều kiện không có không khí.
Ứng dụng của cacbon
CH4 Tính chất hóa học của Cacbon (C) | Tính chất vật lý, nhận biết, điều chế, ứng dụng Cacbon đen (C) + 2H2
Gỗ Tính chất hóa học của Carbon (C) | Tính chất vật lý, nhận biết, điều chế, ứng dụng Than gỗ (C) Tùy thuộc vào tính chất của từng dạng cacbon mà chúng có những ứng dụng khác nhau trong đời sống, sản xuất hay kỹ thuật. Một số cách sử dụng phổ biến nhất cho từng dạng carbon là:
Kim cương: Dùng để chế tạo đồ trang sức quý hiếm, mũi khoan, cưa, dao cắt kiếng… Kim còn được dùng trong tản nhiệt ở các thiết bị điện tử.
Than chì: Được sử dụng nhiều trong sản xuất thép, vật liệu composite, vật liệu chống cháy. Than chì còn được dùng để chế tạo điện cực của đèn hồ quang, pin, điện cực của ắc quy, chất bôi trơn, v.v.
Carbon vô định hình: Mỗi loại carbon vô định hình đều có những ứng dụng nhất định. Chẳng hạn, than hoạt tính dùng để chế tạo mặt nạ phòng độc, khử mùi, khử màu; Than đá hay than củi được dùng làm chất đốt trong công nghiệp, chất khử để điều chế một số kim loại…
Kết thúc
Với những thông tin hữu ích trên mà chúng tôi cung cấp, hi vọng sẽ giúp những ai đam mê hóa học hiểu rõ hơn về nguyên tố cacbon cũng như tính chất vật lý, tính chất hóa học, ứng dụng hay cách điều chế chất khí. . cacbon trong cuộc sống. Bên cạnh đó, để hiểu rõ hơn về 118 nguyên tố hóa học tại đây.
Bạn thấy bài viết Nguyên tố Cacbon (C), Cấu hình electron, Tính chất hoá học, Vật Lý có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Nguyên tố Cacbon (C), Cấu hình electron, Tính chất hoá học, Vật Lý bên dưới để pgdconcuong.edu.vn có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: pgdconcuong.edu.vn của PHÒNG GD & ĐT HUYỆN CON CUÔNG
Nhớ để nguồn bài viết này: Nguyên tố Cacbon (C), Cấu hình electron, Tính chất hoá học, Vật Lý của website pgdconcuong.edu.vn
Chuyên mục: Kiến thức
