Nguyên tố Cacbon (C), Cấu hình electron, Tính chất hoá học, Vật Lý

Cacbon có thể là một phi kim loại có nhiều ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày và có thể được sản xuất dưới nhiều hình dạng khác nhau không? Vậy cacbon nguyên tố là gì? Nêu tính chất vật lí, tính chất hóa học hoặc ứng dụng và phương pháp điều chế của cacbon trong phòng thí nghiệm và đời sống hàng ngày? Để giải đáp những thắc mắc này, chúng ta cùng tìm hiểu trong bài viết dưới đây nhé!

Bạn Đang Xem: Nguyên tố Cacbon (C), Cấu hình electron, Tính chất hoá học, Vật Lý

Carbon là gì?

Carbon là một nguyên tố hóa học có nguồn gốc từ từ tiếng Pháp là cacbone, ký hiệu hóa học c. Đây là một nguyên tố phi kim loại phổ biến có hóa trị iv. Yếu tố này cũng có nhiều hình dạng khác nhau

Carbon hiện diện chủ yếu trong tất cả các đời sống hữu cơ và là cơ sở của hóa học hữu cơ. Đây là một loại phi kim đặc biệt có thể kết hợp với chính nó và với nhiều nguyên tố khác, tạo ra gần 10 triệu hợp chất đã biết.

• Cacbon là một phi kim
• Ký hiệu: c
• Cấu hình điện tử: 1s22s22p2
• Số nguyên tử: z = 6
• Khối lượng nguyên tử: 12

Vị trí trong bảng tuần hoàn

• Ô, Nhóm: Ô 6, Nhóm iva
• Chu kỳ: 2
• Đồng vị: Cacbon có 2 đồng vị bền là 126c và 136c
• Độ âm điện: 2,55

Lịch sử của Carbon

Ít ai tin rằng sợi carbon (carbon fiber-cf) được Thomas Edison phát minh vào năm 1879 và được coi là một trong những loại sợi tổng hợp lâu đời nhất của loài người, mang lại giá trị to lớn như vậy cho cuộc sống con người và thúc đẩy sự phát triển của khoa học Và công nghệ. Ban đầu, các nhà phát minh đã sử dụng sợi carbon để làm dây tóc của bóng đèn. Mặc dù sợi carbon vào thời điểm đó không giống như sợi carbon ngày nay, nhưng khả năng chịu nhiệt của nó rất đáng nể, làm cho sợi carbon trở nên lý tưởng để làm sợi dẫn điện.

Edison là người đã tạo ra sợi carbon dựa trên cellulose có thành phần từ bông hoặc tre, khá khác với sợi carbon làm từ dầu mỏ ngày nay. Quá trình cacbon hóa thường được thực hiện bằng cách đốt các sợi tre ở nhiệt độ cao trong môi trường tiêu chuẩn được kiểm soát chặt chẽ. Thomas Edison cũng dành 40 giờ liên tục để đốt các chất này để loại bỏ oxy, nitơ, hydro và chỉ giữ lại carbon, 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 sợi tre được “cacbon hóa” có khả năng chịu lửa và chịu nhiệt – một yêu cầu để dây tóc bóng đèn có thể cháy sáng.

Sau đó, khả năng co dãn của sợi carbon không được phát hiện cho đến những năm 1950. Người ta nói rằng người đầu tiên tạo ra sợi carbon là cái mà ngày nay được gọi là rayon. Ngày nay, sợi carbon hiện đại được sản xuất từ ​​vật liệu gọi là polyacrylonitrile (chảo), cũng được sử dụng trong hầu hết sản xuất sợi carbon ngày nay.

Tính chất vật lý của cacbon

Các tính chất vật lý của cacbon cũng phụ thuộc vào hình dạng của nó. Ví dụ, kim cương không thể dẫn điện, nhưng than chì, một dạng khác của cacbon, dẫn điện tốt.

Cụ thể, các tính chất vật lý của cacbon được phân loại theo hình dạng cơ bản mà nó mang là:

Tính chất vật lý của kim cương

Kim cương thường được sử dụng vì tính chất vật lý vô cùng quý giá, độ cứng cao và 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, vì vậy chúng có tính đối xứng cao và chứa các nguyên tử cacbon bậc 4 nên chúng có nhiều tính chất độc đáo. Khối lượng riêng của kim cương là 3,50 g / cm3.

Độ cứng: Kim cương là chất cứng nhất thường được tìm thấy trong tự nhiên và có giá trị nhất trong số hơn 3.000 mẫu khoáng chất mà con người biết đến. Đây là lý do tại sao ngành công nghiệp này đã sử dụng kim cương từ lâu.

Độ giòn: Các nhà hóa học đánh giá kim cương ở mức trung bình đến tốt vì độ giòn của chúng (khả năng bị gãy).

Màu sắc: Kim cương cũng có nhiều màu khác nhau, từ kim cương không màu, xanh lam, xanh lục, đỏ, hồng, vàng và thậm chí cả kim cương đen.

Xem Thêm : Chao là gì? Chao đỏ, Chao trắng, Chao môn và Chao làm gì ngon?

Tính chất vật lý của than chì

Graphit có màu xám đen và dẫn điện tốt nhưng tính kim loại kém. Graphite thường có bản chất phân lớp, làm cho nó có kết cấu mềm mại và khi vẽ trên giấy, nó để lại những vệt đen bao gồm nhiều lớp tinh thể.

Tính chất của Carbon vô định hình

Cacbon vô định hình sẽ bao gồm nhiều loại như than củi, bồ hóng, than xương … Các loại than này cũng có tính chất vật lý chung là cấu trúc xốp hút mạnh các chất khí và chất hòa tan trong dung dịch. dịch.

Tính chất hóa học của cacbon

– Khả năng phản ứng hóa học: kim cương

than chì <cacbon vô định hình

-c là chất có tính khử và chất oxi hóa

Deoxygenation

Cacbon khử oxy khi đun nóng:

Nhiệt độ cao:

Oxit kim loại bị khử

-c Tính khử oxit kim loại trung bình và thấp (zno → cuo)

2zno + c 2zn + co2

2cuo + c 2cu + co2

-c có thể khử một số oxit kim loại mạnh

2cuo + c 2cu + co2

Xem Thêm : Cách làm trứng vịt lộn xào me độc lạ ăn là nghiện

Mất nước

c + h2o co2 + h2 ↑

co2 + c 2co

Giảm một số hợp chất oxy hóa mạnh



Chuẩn bị carbon

Mỗi hình dạng của cacbon cũng sẽ có phương pháp điều chế riêng:

Kim cương: Kim cương tổng hợp được điều chế bằng cách nung nóng than chì ở nhiệt độ khoảng 2000 độ C và áp suất từ ​​500.000 đến 100.000 atm, với chất xúc tác là sắt, niken hoặc crom.

Than luyện cốc: Than được đốt trong lò không có không khí ở nhiệt độ cao khoảng 2000 độ C. Quá trình đốt cháy cũng sẽ làm bốc hơi hoặc phân hủy các chất hữu cơ trong than, tạo ra các sản phẩm dễ bay hơi, bao gồm nước, ở dạng khí và nhựa than đá. Than cốc cũng là một sản phẩm không bay hơi của quá trình phân hủy và là cặn cacbon và khoáng chất liên kết với nhau bởi các hạt than thô ở dạng rắn, cứng và hơi thủy tinh

Than chì: Than chì nhân tạo được điều chế bằng cách nung than cốc ở nhiệt độ 2.500 – 3.000 độ C trong lò điện không có điều hòa.

Than củi: Đốt gỗ mà không có không khí.

Ứng dụng của carbon

Tính chất hóa học của cacbon ch4 (c) | Tính chất vật lý, nhận biết, điều chế và ứng dụng của muội than (c) + 2h2

Tính chất hóa học của cacbon (c) | Tính chất vật lý, cách nhận biết, điều chế, ứng dụng của than củi (c) Tùy theo tính chất của từng dạng cacbon mà chúng có những ứng dụng khác nhau trong đời sống, sản xuất hoặc kỹ thuật. Một số cách sử dụng phổ biến nhất của từng dạng cacbon là:

Kim cương: Được sử dụng để làm đồ trang sức quý hiếm, máy khoan, máy cưa, dao thủy tinh, v.v. Chân điện trở cũng được sử dụng để tản nhiệt cho thiết bị điện tử.

Graphite: được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thép, vật liệu composite và vật liệu chịu lửa. Graphit còn được dùng để làm điện cực cho đèn hồ quang, pin, điện cực ắc quy, chất bôi trơn …

Carbon vô định hình: Mỗi carbon vô định hình có những ứng dụng nhất định. Ví dụ, than hoạt tính được sử dụng để làm mặt nạ phòng độc, khử mùi, khử màu; than đá hoặc than củi được sử dụng làm nhiên liệu công nghiệp, chất khử để tạo ra một số kim loại …

Kết luận

Với những thông tin hữu ích mà chúng tôi cung cấp ở trên, chúng tôi hy vọng sẽ giúp các bạn yêu thích hóa học hiểu rõ hơn về cacbon cũng như các tính chất vật lý, tính chất hóa học, ứng dụng hay đường đi của nó. Sự điều hòa của cacbon trong cuộc sống. Ngoài ra, để hiểu rõ hơn về 118 nguyên tố hóa học, hãy nhấp vào đây.