Bài 15. Cacbon

CARBON
HI!
Group:Ack!Ack!
Bài thuyết trình của học sinh lớp 11B2
Nhóm ACK ACK
KÍ HIỆU : C
Số hiệu nguyên tử: 6
Cấu hình electron: [He] s2p2
Khối lượng nguyên tử: 12,011
Khối lượng riêng: 2,25g/cm3
Độ âm điện : 2,55
Nhiệt độ nóng chảy: 4 492 oC
Nhiêt độ sôi: 3 825 oC
Bán kính nguyên tử: 70 (67) pm
Bán kính cộng hoá trị: 77 pm
Bán kính van der Waals: 170pm



Tính chất vật lí

Tính chất hoá học

Ứng dụng

Trạng thái tự nhiên

Điều chế

Chu trình carbon
TÍNH CHẤT VẬT LÍ
Carbon tạo thành một số dạng thù hình, khác nhau về tính chất vật lí.
Ba dạng được biết nhiều nhất là cacbon vô định hình, graphit và kim cương. Một số thù hình kỳ dị khác cũng đã được tạo ra hay phát hiện ra, bao gồm các fulleren, cacbon ống nano và lonsdaleit.
KIM CƯƠNG
Là chất tinh thể không màu, trong suốt, không dẫn điện, dẫn nhiệt kém, có D=3,51g/cm3
Cấu trúc tinh thể kim cương thuộc loại cấu trúc điển hình.Mỗi nt cacbon tạo bốn lk CHT với 4 nt cacbon lân cận nằm trên các đỉnh của 1 tứ diện đều
Độ dài liên kết C-C 0,154nm
Kim cương có cấu trúc lập phương như SILIC và GECMANI và vì độ bền của các lk cacbon-cacbon, cùng với chất đẳng điện nitrua bo(BN) là những chất cứng nhất trong việc chống lại sự mài mòn.




Sự chuyển hóa thành graphit ở nhiệt độ phòng là rất chậm và không thể nhận thấy.
CARBON VÔ ĐỊNH HÌNH
Chất dạng thủy tinh.
Cấu trúc: các nguyên tử cacbon trong trạng thái phi tinh thể, không có quy luật và giống như thủy tinh.
THAN CHÌ
Tinh thể màu xám đen, có ánh kim, dẫn điện tốt nhưng kém kim loại
Có cấu trúc lớp: Trong một lớp, mỗi nt cacbon lk CHT với 3 nt cacbon lân cận nằm ở đỉnh 1 tam giác đều.
Độ dài lk =0,142nm
FULLEREN(Buckkyball)
Fullerene hay còn gọi là Buckkyball là một phân tử chứa 60 nguyên tử cácbon (C60)

Năm 1985, Nhà hoá học Anh Harry Kroto cùng với Richard Smalley và Robert Curl đã dùng chùm laser mạnh làm cho grafit bốc hơi trong khí hêli (mô phỏng những điều kiện tồn tại ở ngôi sao đỏ) và phát hiện thấy nhiều phân tử cácbon trước đây chưa được biết, trong đó nhiều nhất là phân tử C60,  hình dạng bên ngoài giống như quả bóng đá và các nhà khoa học gọi đó là fullerene.

C60 là một fullerence nổi bật nhất, nhưng không phải là duy nhất. Hiện các nhà khoa học đã phát hiện ra hàng trăm hình thức kết hợp khác nhau của những hình lục giác/ngũ giác, ví dụ:
* Bucky nhỏ (buckybabies): những phân tử hình cầu có số nguyên tử ít hơn 60
* Fuzzyball: là fullerene C60, nhưng có gắn thêm 60 nguyên tử hyđro
* Fulleren lớn: những fullerence chứa hàng trăm nguyên tử cácbon
* C70: phân tử chứa 70 nguyên tử cácbon



Fullerene cực kỳ bền vững và chịu được áp suất, nhiệt độ rất cao. Các nguyên tử cácbon của fullerene có thể phản ứng với các nguyên tử và phân tử khác, nhưng cấu trúc hình cầu của phân tử vẫn giữ nguyên vẹn.
CARBON ỐNG NANO
Một ống nano cacbon đơn lớp là một tấm than chì độ dày một-nguyên-tử cuộn tròn lại thành một hình trụ liền, với đường kính cỡ nanomet. Điều này xảy ra trong các cấu trúc nano mà ở đó tỉ lệ giữa chiều dài và đường kính vượt trên 10.000.
Các phân tử cacbon hình trụ đó có các tính chất thú vị làm cho chúng có khả năng hữu dụng cao trong rất nhiều ứng dụng của công nghệ nano, công nghiệp điện tử, quang học, và một số ngành khoa học vật liệu khác.
Chúng thể hiện độ bền đáng kinh ngạc và các tính chất điện độc đáo, và độ dẫn nhiệt hiệu quả.
Cấu trúc 3D của carbonnanotubes
LONSDALEIT
Chúng rất khó tìm thấy trong tự nhiên nhưng đó chính là bản chất của kim cương nhân tạo
Sự sai lạc trong cấu trúc tinh thể của kim cương.
Cấu trúc: Tương tự như kim cương, nhưng tạo thành lưới tinh thể lục giác.
TÍNH CHẤT HOÁ HỌC
TÍNH KHỬ
Tác dụng với oxi
Carbon cháy trong kk:
C + O2 to CO2
( 0 ) (+4)
Carbon khử CO2 ở nhiệt độ cao:
CO2 + C to 2CO
(+4) (0) (+2)

Carbon không tác dụng trực tiếp với clo, brom, iot

Tác dụng với hợp chất Ở nhiệt độ cao, carbon có thể khử được nhiều oxit, phản ứng với nhiều chất oxi hoá khác như:HNO3, H2SO4 đ, KCLO3…

C + 4HNO3 đ to CO2 + 4NO2 +2H20
(0) (+4)
Carbon cháy trong oxi.
Carbon tác dụng với CuO ở nhiệt độ cao.
TÍNH OXI HOÁ
Tác dụng với hidro
ở nhiệt độ cao và có xúc tác tạo thành metan:


C + 2H2 to, xt CH4
(0) (-4)
Tác dụng với kim loại
ở nhiệt độ cao tạo thành cacbua kim loại

4Al + 3C to Al4C3
(0) (-4)
(Nhôm cacbua)

ỨNG DỤNG
Đồ Trang sức
Bút chì đen
Các ứng dụng đặc biệt
Carbon nanotube ứng dụng làm thiết bị lọc nước, nó có khả năng lọc bỏ các chất độc thậm chí cả virus.
Carbon nanotube dùng sản xuất đầu đọc kính hiển vi điện tử.
Công nghệ chế tạo vật liệu cacbon y sinh
được sử dụng trong bệnh viện.
TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN
Kim cương tự nhiên
Than chì tự nhiên
Canxit
Magiezit
Đolomit
ĐIỀU CHẾ
Kim cương nhân tạo được điều chế từ than chì, bằng cách nung than chì ở 2000 độ C, dưới áp suất 50-100 nghìn atm với chất xt là Fe, Cr, Ni.
Than chì nhân tạo được điều chế bằng cách nung than cốc ở 2500-3000 độ C trong lò điện, không có không khí.
Chu Trình Carbon
Trong những điều kiện của Trái Đất, sự chuyển hóa từ một đồng vị sang một đồng vị khác là rất hiếm. Vì thế, đối với các mục đích thực tiễn, khối lượng của cacbon trên Trái Đất có thể coi là một hằng số. Vì vậy các quá trình sử dụng cacbon phải thu nhận nó từ một nơi nào đó và giải phóng nó ở một nơi nào khác.
Chu trình mà cacbon luân chuyển trong môi trường được gọi là chu trình cacbon. Ví dụ, thực vật lấy cacbon điôxít từ môi trường và sử dụng nó để tạo ra khối lượng sinh học. Một số trong khối lượng sinh học này được động vật ăn, ở đó một phần chúng cuối cùng lại được thải ra dưới dạng cacbon điôxít. Chu trình cacbon trong thực tế phức tạp hơn nhiều so với ví dụ nhỏ này; ví dụ, một phần cacbon điôxít bị hòa tan trong nước biển; các động thực vật chết có thể trở thành đá trầm tích v.v.
MERCI !
THANK YOU !
Created by Thanh Phuoc