1. Tính chất vật lí:
Cacbon là chất rắn, tồn tại ở nhiều dạng thù hình:
- Kim cơng: tinh thể trong suốt, là vật liệu cứng nhất trong tự nhiên, dẫn nhiệt kém, không dẫn điện. - Than chì: màu xám, có ánh kim, mềm, dẫn điện tốt thờng đợc dùng làm điện cực.
- Than vô định hình: than đá, than gỗ, mồ hóng.
2. Tính chất hóa học:
ở điều kiện thờng, cacbon là phi kim hoạt động hoá học kém. Nhng khi đun nóng, đơn chất cacbon khá hoạt động. a. Thể hiện tính khử đối với các chất oxi hoá, chẳng hạn:
- Cháy với oxi: ở nhiệt độ cao (trên 9000C) thì sản phẩm tạo thành chủ yếu là CO. ở nhiệt độ thấp hơn (dới 5000C)
thì sản phẩm tạo thành chủ yếu là CO2: C + O2→ CO2
2C + O2→ 2 CO Ngoài ra thể còn có phản ứng: C + CO2→ 2 CO - Phản ứng với chất oxi hoá khác:
3 C + 2KClO3 0 t → 2KCl + 3CO2 C + 2CuO →t0 2Cu + CO2 C + ZnO →t0 Zn + CO b. Thể hiện tính oxi hóa với các chất khử khác, chẳng hạn:
Phản ứng với kim loại mạnh ở nhiệt độ cao tạo thành cacbua kim loại: Ca + 2 C 0
t
→ CaC2
4 Al + 3 C →t0 Al4C3
Các cacbua kim loại này tác dụng với nớc hoặc axit tạo ra hiđrocacbon và hiđroxit kim loại, chẳng hạn: Al4C3 + 12H2O →4Al(OH)3 + 3CH4↑.
II. Hợp chất:
1. Cacbon oxit (CO): là khí độc, thể hiện tính khử mạnh. - Cháy với oxi: 2 CO + O2
0
t
→ 2 CO2
- Kết hợp với clo (5000C và trong bóng tối), tạo thành photgen: CO + Cl2
0
t
→ COCl2
Nếu đợc chiếu sáng, phản ứng có thể xảy ra ở nhiệt độ thờng.
(Photgen là chất rất độc, trong chiến tranh thế giới thứ nhất đã đợc dùng để làm bom hơi ngạt. Ngày nay, ngời ta dùng nó trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ).
- Khử oxit kim loại ở nhiệt độ cao:
3CO + Fe2O3
0
t
- Trong dung dịch, CO cũng có thể khử đợc một số muối của kim loại quí, nh vàng, platin, paladi đến kim loại tự do:
PdCl2 + H2O + CO → Pd + 2 HCl + CO2
- Phản ứng với kiềm (đun nóng): tạo thành fomiat. CO + NaOH → HCOONa
2. Cacbon đioxit (CO2): khí không màu, không duy trì sự cháy. - Tan trong nớc tạo thành axit cacbonic, là một axit yếu hai lần axit.
CO2 + 2H2O ˆ ˆ †‡ ˆ ˆ H3O+ + HCO3-
- Là một oxit axit, nên tác dụng đợc với bazơ và oxit bazơ: Nếu d kiềm: CO2 + 2 NaOH → Na2CO3 + H2O Nếu thiếu kiềm: Na2CO3 + CO2 + H2O → NaHCO3
- Điều chế: CO2 đợc điều chế bằng cách đốt than hoặc đi từ muối cacbonat: CaCO3
0
1000 C
→ CaO + CO2
Trong phòng thí nghiệm: CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O
3. Muối cacbonat: Axit cacbonic tạo ra hai muối là cacbonat và hiđrocacbonat.
- Muối cacbonat: chỉ có các muối của kim loại kiềm và amoni là tan tốt trong nớc (riêng Li2CO3 tan vừa phải trong nớc nguội và tan ít hơn trong nớc nóng). Dung dịch của các muối này trong nớc có xảy ra quá trình thủy phân, nên môi trờng có tính kiềm (đối với muối amoni cacbonat cũng vậy).
CO32- + H2O ơ → HCO
3- + OH-
- Muối hiđrocacbonat: Đa số các muối này tan đợc khá nhiều trong nớc, nhng kém bền, có thể bị phân hủy ngay cả khi đun nóng dung dịch:
2 NaHCO3
0
t
→ Na2CO3 + CO2↑ + H2O Ca(HCO3)2 ơ → CaCO3↓ + CO2 + H2O