C
Cacbon
| Khối lượng mol: | 12.011 g/mol |
| Phân tử khối: | 12.011 |
| Số CAS: | 7440-44-0 |
| Trạng thái: | Rắn |
| Màu sắc: | Màu đen (than chì, vô định hình) hoặc không màu, trong suốt (kim cương) |
| Tính tan: | Không tan trong nước, các dung môi hữu cơ thông thường và các axit/bazơ loãng |
| Độ tan: | Không tan ở 20°C |
| Độ pH: | Không áp dụng (không phân ly trong nước) |
| Oxi hóa - Khử: | Cacbon có các số oxi hóa thường gặp là -4, 0, +2, +4. Thể hiện cả tính khử (chủ yếu) và tính oxi hóa. |
| Nhiệt độ sôi: | 4827 °C (thăng hoa) |
| Nhiệt nóng chảy: | 3550 °C (dưới áp suất cao) |
| Tỷ trọng: | 2.26 g/cm³ (than chì), 3.51 g/cm³ (kim cương) |
Máy tính nhanh
* Tự động tính dựa trên 12.011 g/mol
Đặc tính & Ứng dụng
- Năng lượng và nhiên liệu: Than đá, than cốc được dùng làm nhiên liệu đốt cháy trong công nghiệp và đời sống.
- Luyện kim: Dùng làm chất khử để luyện kim loại từ oxit của chúng (như sắt, đồng).
- Kim cương: Làm trang sức cao cấp và mũi khoan, dao cắt kính nhờ độ cứng tuyệt đối.
- Than chì (Graphite): Làm điện cực, chất bôi trơn, ruột bút chì.
- Than hoạt tính: Dùng trong mặt nạ phòng độc, máy lọc nước và y tế nhờ khả năng hấp phụ cực tốt.
Phương pháp điều chế
Trong công nghiệp, cacbon (than cốc) được điều chế bằng cách chưng khô than đá trong điều kiện không có không khí ở 1000°C - 1100°C. Than mỏ được khai thác trực tiếp từ tự nhiên.
Tính chất Hóa học
Tác dụng với:
- Tác dụng với Oxi (Tính khử): C + O₂ -> CO₂ (t° > 400°C)
- Tác dụng với Oxit kim loại (Tính khử): C + 2CuO -> 2Cu + CO₂ (t°)
- Tác dụng với Axit HNO₃ đặc (Tính khử): C + 4HNO₃ (đặc) -> CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O (t°)
- Tác dụng với Hidro (Tính oxi hóa): C + 2H₂ -> CH₄ (t°, xúc tác Ni)
Không phản ứng:
Trơ hóa học ở nhiệt độ thường; không phản ứng với nước, axit loãng (HCl, H₂SO₄ loãng) và kiềm loãng.
Chuỗi chuyển hóa
C -> CO -> CO₂ -> CaCO₃ -> Ca(HCO₃)₂
Hiện tượng thực tế
Khi đốt than ngoài trời, than cháy đỏ hồng, tỏa nhiều nhiệt và không có khói nếu cháy hoàn toàn. Khi cho một mẩu than gỗ vào bình đựng khí Clo màu vàng nhạt, màu vàng của khí Clo nhanh chóng biến mất do tính chất hấp phụ của than gỗ.
Bài tập vận dụng
- Đề bài: Đốt cháy hoàn toàn 6 gam cacbon trong khí oxi dư. Dẫn toàn bộ sản phẩm khí sinh ra vào dung dịch nước vôi trong dư Ca(OH)₂. Tính khối lượng kết tủa thu được.
- Lời giải vắn tắt:
n_C = 6 / 12 = 0.5 mol.
Phương trình hóa học:
C + O₂ -> CO₂ (n_CO₂ = n_C = 0.5 mol)
CO₂ + Ca(OH)₂ -> CaCO₃↓ + H₂O
n_CaCO₃ = n_CO₂ = 0.5 mol.
Khối lượng kết tủa m = 0.5 * 100 = 50 gam.
Cảnh báo & An toàn
Nguy hiểm: Bột cacbon mịn dễ cháy và có thể gây nổ bụi trong không khí khi có tia lửa. Ở nhiệt độ cao, phản ứng mãnh liệt với các chất oxi hóa mạnh như KNO₃, KClO₃.
Độc tính: Bản thân cacbon không độc, nhưng hít phải bụi than lâu ngày gây bệnh bụi phổi (silicosis). Khi cháy thiếu khí sinh ra khí CO cực độc gây tử vong nhanh chóng. Cần bảo quản nơi khô ráo, tránh nguồn nhiệt.
Thu Thủy
Cử nhân Hóa học Đại học Khoa học Tự nhiên. Có 5 năm kinh nghiệm giảng dạy và số hóa tài liệu giáo dục môn Hóa học.