Ion CON- kộm bền nhất vỡ điện tớch hỡnh thức lớn nhất.
2. Bỏn kớnh của cỏc nguyờn tử và ion: Cs+< I->As>Al> N>F
Nguyờn tử Al cú bỏn kớnh lớn hơn nguyờn tử F do nguyờn tử Al nằm ở chu kỡ dưới và bờn trỏi nguyờn tử F trong BHTTH.
As cú bỏn kớnh lớn hơn nguyờn tử Al do As thuộc chự kỡ dưới.
Cs+ và I- cú cựng cấu hỡnh electron, nhưng anion cú kớch thước lớn hơn anion nờn kớch thước I- > Cs+
I- > As do I nằm ở chu kỡ dưới so với As trong BTTH. N >F do N nằm ở bờn trỏi F trong cựng một chu kỡ.
Kết luận: Kớch thước nguyờn tử F là nhỏ nhất, kớch thước ion I- là lớn nhất, ngoại trừ Cs+. Chỳng ta cú thể sắp xếp theo chiều giảm kớch thước như sau: Cs+< I->As>Al> N>F, và Cs+< I-
CHƯƠNG 4: CACBON- SILIC VÀ HỢP CHẤTI. ĐẶC ĐIỂM CHUNG I. ĐẶC ĐIỂM CHUNG
I.1. Đặc điểm cấu tạo nguyờn tử
N0 Tớnh chất C Si Ge Sn Pb
1 Số thứ tự 6 14 32 50 82
3 Bỏn kớnh n.tử, antron 0,77 1,34 1,39 1,58 1,75
4 Bỏn kớnh ion X4+, antron 0,45 0,41 0,44 0,67 0,84
5 Thế ion húa I1, eV 11,26 8,15 7,88 7,33 7,42
7 Độ õm điện 2,5 1,8 1,8 1,8 1,8
Do tổng năng lượng ion hoỏ khỏ lớn nờn khụng thể mất 4e để tạo ion 4+; mặt khỏc độ õm điện cũng khụng lớn để cú thể kết hợp 4e để tạo ion 4-.
Để tạo cấu hỡnh electron bền những nguyờn tử nguyờn tố nhúm IVa tạo nờn những liờn kết cộng húa trị với số oxi hoỏ -4, +2 và +4.
Trong những số oxi hoỏ dương đặc trưng, khuynh hướng cho số oxi hoỏ +4 giảm và số oxi hoỏ +2 tăng từ C đến Pb.
Năng lượng liờn kết E-X giảm xuống từ Si -X đến Pb - X; nhưng từ C đến Si, trong nhiều trường hợp năng lượng liờn kết lại tăng lờn vỡ Si cú khả năng tạo liờn kết π
p→d giữa cặp electron tự do của F, Cl, O… với obital d trống của Si.
Cỏc nguyờn tố nhúm IVA cú khả năng tạo mạch đồng nguyờn tử E-E và khả năng này giảm từ C đến Pb. Sự giảm khuynh hướng đú cú thể giải thớch được một phần bằng sự giảm độ bền của liờn kết E -E.
Trong cỏc hợp chất, số phối trớ tăng từ từ 4 ở C đến 8 ở Pb do sự tăng số obital nguyờn tử tham gia lai hoỏ từ kiểu sp2 và sp3 đến sp3d2 và sp3d2f2.
I.2.Trạng thỏi thiờn nhiờn
Cacbon khụng phải là nguyờn tố phổ biến nhất, chỉ chiếm 0,14% tổng số nguyờn tử, nhưng hợp chất của cacbon là cơ sở của mọi sinh vật.
Cacbon tồn tại trong thiờn nhiờn lượng lớn nằm ở 2 khoỏng vật là canxit (CaCO3) và đolomite (CaCO3.MgCO3). Ngoài ra, cacbon cũn tồn tại ở than mỏ, dầu mỏ, CO2, trong hợp chất hữu cơ của mọi sinh vật.
Trong thiờn nhiờn, cacbon ở dưới 2 dạng đồng vị bền 12C (98,9) và 13C (1,1%). Dưới tỏc dụng của tia vũ trụ, một lượng nhỏ đồng vị phúng xạ β là 14C cũng được tạo thành
trong khớ quyển: N 1n 0 14 7 + → C 1H 1 14
6 + . Dựa trờn hàm lượng 14C trong bó thực vật người ta xỏc định được tuổi của cõy cối và cổ vật.
I.3
Tớnh chất vật lý
Cacbon cú 2 dạng thự hỡnh cơ bản là kim cương và than chỡ. I.3.1 Kim cương
Tinh thể kim cương thuộc hệ lập phương. Trong tinh thể, mỗi nguyờn tử C ở trạng thỏi lai hoỏ sp3 và tạo liờn kết cộng húa trị với 4 nguyờn tử C khỏc.
Tinh thể cacbon cú mạng lưới nguyờn tử điển hỡnh. Toàn bộ tinh thể cú kiến trỳc rất đều đặn cho nờn thực tế tinh thể là một phõn tử khổng lồ kim cương cú tỉ khối lớn (3,51g/cm3) và cứng nhất trong tất cả chất.
Kim cương khụng dẫn điện vỡ cỏc electron hoỏ trị đều được liờn kết bền vững trong liờn kết C-C.
Tinh thể kim cương hoàn toàn trong suốt, khụng màu, chỉ số khỳc xạ rất lớn nờn trụng lấp lỏnh rất đẹp. Bột kim cương dựng để đỏnh búng hạt kim cương và những vật liệu rất cứng khỏc.
I.3.2. Than chỡ
Than chỡ cú kiến trỳc lớp, trong đú mỗi nguyờn tử C ở lai hoỏ sp2. Mỗi nguyờn tử C tạo 3 liờn kết σ với 3 nguyờn tử C và đúng gúp 1e vào liờn kết π giải tỏa trong toàn bộ tinh thể.
Khỏc với kim cương, than chỡ cú màu xỏm, cú ỏnh kim và dẫn điện (trờn thực tế, than chỡ được dựng làm điện cực).
Do kiến trỳc lớp, một số tớnh chất lý hoỏ phụ thuộc vào phương ở trong tinh thể. mật độ dẫn điện và độ cứng của than chỡ theo phương song song với lớp tinh thể đều lớn hơn so với phương vuụng gúc với lớp.
Giống kim cương, than chỡ cú nhiệt độ núng chảy rất cao, bột than chỡ thường được sử dụng làm chất bụi trơn trong cỏc thiết bị nhiệt độ cao.
I.4
Tớnh chất húa học
Ở nhiệt độ thường tương đối trơ, nhưng ở nhiệt độ cao trở nờn hoạt động, cú thể phản ứng với nhiều phi kim và kim loại.
Chỏy trong khụng khớ: C + O2 →CO2 ∆H0 = - 393 kJ/mol Ở nhiệt độ cao, C khử CO2: CO2 + C → 2CO ∆H0 = 172,4 kJ/mol Cacbon tỏc dụng với nhiều kim loại tạo cacbua kim loại.
Ở nhiệt độ cao, cacbon khử được nhiều hợp chất như: hơi H2O, clorat, nitrat; khi đun núng, tỏc dụng được với axit nitric, axit sunfuric tạo ra CO2.
Đặc biệt khử được nhiều oxit kim loại giải phúng kim loại, vớ dụ: CuO + C →to Cu + CO2