| Khối lượng mol: | 12.011 g/mol |
| Phân tử khối: | 12.011 |
| Số CAS: | 7440-44-0 |
| Trạng thái: | Rắn |
| Màu sắc: | Đa dạng (Ví dụ: Đen (than), trong suốt (kim cương), xám bạc (graphit)) |
| Tính tan: | Không tan trong nước và hầu hết các dung môi thông thường. |
| Độ tan: | Không tan trong nước. Tan trong một số kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao (ví dụ: sắt nóng chảy). |
| Độ pH: | Không có |
| Oxi hóa - Khử: | Cacbon thể hiện cả tính oxi hóa và tính khử tùy thuộc vào chất phản ứng. Số oxi hóa phổ biến: 0, +2 (CO), +4 (CO₂, CCl₄), -4 (CH₄, CaC₂). |
| Nhiệt độ sôi: | 4827 °C (thăng hoa) |
| Nhiệt nóng chảy: | 3550 °C (thăng hoa) |
| Tỷ trọng: | Đa dạng tùy theo dạng thù hình (Ví dụ: Kim cương ≈ 3.51 g/cm³; Graphit ≈ 2.26 g/cm³; Than hoạt tính ≈ 0.4-1.2 g/cm³) |
Máy tính nhanh
* Tự động tính dựa trên 12.011 g/mol
Đặc tính & Ứng dụng
- Trong công nghiệp: Sản xuất thép, hợp kim, chất bôi trơn (graphit), điện cực, sợi carbon composite.
- Trong công nghệ: Chế tạo chip bán dẫn (silicon carbide, graphene), pin, vật liệu siêu nhẹ và siêu bền.
- Trong đời sống: Than hoạt tính lọc nước, làm sạch không khí; kim cương làm trang sức và vật liệu cắt gọt; than chì trong bút chì.
- Trong y tế: Than hoạt tính dùng trong điều trị ngộ độc; vật liệu cấy ghép sinh học.
Phương pháp điều chế
- Trong tự nhiên: Tồn tại dưới dạng than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên, kim cương, graphit.
- Trong công nghiệp: Điều chế than cốc từ than đá bằng cách nung ở nhiệt độ cao trong điều kiện không có không khí; tổng hợp kim cương nhân tạo từ graphit dưới áp suất và nhiệt độ cao.
Tính chất Hóa học
Tác dụng với:
- Oxi: C + O₂ → CO₂ (cháy hoàn toàn); 2C + O₂ → 2CO (cháy không hoàn toàn).
- Kim loại (ở nhiệt độ cao): 4Al + 3C → Al₄C₃ (nhôm cacbua).
- Hơi nước (ở nhiệt độ cao): C + H₂O (hơi) ⇌ CO + H₂.
- Một số oxit kim loại: 2CuO + C → 2Cu + CO₂ (khử oxit kim loại).
Không phản ứng:
Ở điều kiện thường, cacbon tương đối trơ. Nó không phản ứng với nước, axit (trừ một số axit oxi hóa mạnh như HNO₃ đặc, H₂SO₄ đặc nóng), bazơ, hay muối.
Chuỗi chuyển hóa
C (đốt) -> CO₂ (hấp thụ) -> H₂CO₃ (phân hủy) -> CO₂
Hiện tượng thực tế
- Sự cháy của than củi tạo ra ngọn lửa và nhiệt.
- Vết bút chì (than chì) để lại trên giấy khi viết.
Bài tập vận dụng
Một hợp chất hữu cơ có công thức CₓHᵧO₂. Khi đốt cháy hoàn toàn 4.4 g hợp chất này trong oxi dư, thu được 4.48 lít CO₂ (đktc) và 3.6 g H₂O. Xác định công thức phân tử của hợp chất, biết khối lượng mol của hợp chất là 88 g/mol.
Lời giải vắn tắt:
nCO₂ = 0.2 mol => mC = 0.2 * 12 = 2.4 g
nH₂O = 0.2 mol => mH = 0.2 * 2 = 0.4 g
mO = 4.4 - 2.4 - 0.4 = 1.6 g => nO = 1.6 / 16 = 0.1 mol
Tỉ lệ C:H:O = 0.2:0.4:0.1 = 2:4:1. Công thức đơn giản nhất là C₂H₄O. Khối lượng mol (C₂H₄O) = 44 g/mol. Vì khối lượng mol hợp chất là 88 g/mol, suy ra CTPT là (C₂H₄O)₂ = C₄H₈O₂.
Cảnh báo & An toàn
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.