Cacbon C hóa trị mấy? ứng dụng của cacbon

Cacbon (C) hóa trị mấy?

Câu hỏi: Cacbon có hóa trị bao nhiêu?

Trả lời: Cacbon có 2 hóa trị là IV và II. Trong đó, hóa trị IV được biết đến phổ biến nhất.

Các thông tin khác về Cacbon

Ký hiệu hóa học: C
Nguyên tử khối: 12
Số hiệu nguyên tử: z = 6 thuộc chu kỳ 2, nhóm IVA
Cấu hình electron: 1s22s22p2
Các số oxi hóa của C là: -4, 0, +2, +4

Tính chất vật lý của Cacbon

Cacbon tồn tại ở những dạng thù hình khác nhau thư than chì, kim cương, fuleren và cacbon vô định hình.

Than chì

Than chì có màu xám đen và ánh kim, cấu trúc lớp nên mềm. Khi vạch lên giấy sẽ để lại vạch đen với nhiều lớp tinh thể.

Than chì có khả năng dẫn điện tốt nhưng kém hơn kim loại.

Kim cương

Kim cương có cấu trúc tinh thể nguyên tử và rất cứng. Kim cương trong suốt, dẫn nhiệt kém và không dẫn điện.

Fuleren

Fuleren bao gồm các phân tử C60, C70. Trong đó, phân tử C60 có cấu trúc cầu rỗng 32 mặt với 60 đỉnh là 60 nguyên tử cacbon.

Cacbon vô định hình

Các loại than được đốt từ gỗ, than muội, than xương,… được gọi là cacbon vô định hình. Cacbon vô định hình có cấu tạo xốp nên có thể hấp thụ các chất khí và chất tan trong dung dịch.

Tính chất hóa học của Cacbon

Cacbon là một phi kim hoạt động yếu với tính chất hóa học nổi bật nhất là tính khử. Các tính chất hóa học của cacbon:

Tác dụng với oxi

Cacbon cháy trong tạo thành cacbon đioxit, phản ứng tạo nhiều nhiệt. Trong phản ứng này, cacbon đóng vai trò là chất khử.

Phương trình hóa học:

C + O2 → CO2

Tác dụng với oxit kim loại

Cacbon có thể khử được các oxit của kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học.

Phương trình hóa học:

CuO + C → Cu + CO

Tác dụng với các chất oxi hóa mạnh

Khi phản ứng với các chất oxi hóa mạnh như H2SO4 đặc, HNO3,… thì C sẽ được đẩy lên số oxi hóa cao nhất +4.

Phương trình hóa học:

CO2 + 2H2SO4 đặc → CO2 + 2SO2 + 2H2O

Tác dụng với hidro

Khi phản ứng với hidro, Cacbon thể hiện tính oxi hóa. Phản ứng xảy ra ở nhiệt độ cao

C + 2H2 → CH4

Tác dụng với kim loại tạo thành cacbua

Trong phản ứng này, C tiếp tục thể hiện tính oxi hóa khi nhận thêm electron.

C + Al → Al4C3

Cách điều chế cacbon

Bên cạnh việc khai thác từ tự nhiên thì mỗi dạng thù hình của cacbon lại có cách điều chế khác nhau. Dưới đây là các cách điều chế phổ biến.

Điều chế kim cương nhân tạo: Nung than chì ở trong điều kiện nhiệt độ khoảng 2.000 độ C, áp suất 50 đến 100 nghìn atmotphe cùng chất xúc tác sắt, niken hoặc crom.
Làm than cốc: Nung than trong lò luyện cốc ở nhiệt độ cao khoảng 2.000 độ C. Quá trình nung sẽ làm bay hơi hoặc phân hủy các chất hữu cơ có trong than, tạo ra các sản phẩm dễ bay hơi, trong đó có cả nước, tồn tại dạng khí than và nhựa than đá. Than cốc chính là sản phẩm không bay hơi của quá trình phân hủy, cặn cacbon và khoáng chất kết dính với nhau của các hạt than ban đầu dạng chất rắn, cứng và hơi thủy tinh.
Điều chế than chì: Nung than cốc trong nhiệt độ trong khoảng 2.500 – 3.000 độ C trong lò điện với điều kiện không có không khí.
Than gỗ: Thực hiện đốt gỗ trong điều kiện thiếu không khí để tạo thành than gỗ.

Các ứng dụng của cacbon

Mỗi dạng thù hình của cacbon lại có những ứng dụng khác nhau, cụ thể là:

Kim cương được dùng làm đồ trang sức có giá trị cao. Bên cạnh đó, kim cương còn được dùng để chế tạo mũi khoan, bột mài, dao cắt thủy tinh bởi đặc tính rất cứng của chúng.
Than chì được ứng dụng rất nhiều trong ngành sản xuất thép, các vật liệu composite, các loại vật liệu chịu lửa. Than chì cũng được dùng để chế tạo các điện cực của đèn hồ quang, acquy, pin, chất bôi trơn…
Than hoạt tính được sử dụng để làm mặt nạ phòng độc, khử mùi, khử màu.
Than gỗ ứng dụng trong sản xuất thuốc nổ, thuốc pháo
Than muội dùng để sản xuất xi đánh giày, mực in, chất độn cao su,…

Ứng dụng của cacbon trong xử lý môi trường

Trong xử lý khí thải

Than hoạt tính được dùng làm chất hấp phụ hơi khí độc, mùi, tạp chất trong xử lý khí thải

Than hoạt tính được dùng để lọc không khí trong điều hòa nhiệt độ

Khử mùi trong máy hút mùi bếp với than hoạt tính

Trong xử lý nước thải

Than hoạt tính được dùng làm vật liệu lọc nước thải. giúp loại bỏ hoàn toàn các kim loại nặng, chất độc, mùi, màu trong nước thải.

Cacbon là nguồn thức ăn chính của vi sinh vật trong xử lý nước thải, thành phần chính trong tỷ lệ dinh dưỡng trong nuôi cấy vi sinh xử lý nước thải.

Tỷ lệ cacbon cần thiết trong xử lý nước thải là: C:N:P = 100:5:1

Chi tiết về các loại dinh dưỡng cho vi sinh xử lý nước thải.