Ch ng ươ 8 NHÓM IV Nhóm IVA C – Si Ge – Sn – Pb NHÓM IVA  Gồm các nguyên tố: Cacbon (C), Silic (S) Germani (Ge), Thiếc (Sn), Chì (Pb)  Cấu hình e hóa trị: ns 2 np 2  Tạo mạch C – C và Si – Si khác nhau: thẳng, nhánh, vòng.  Tạo liên kết cộng hóa trị.  Số oxi hóa: - 4, + 2, + 4. CACBON Cấu tạo  Cấu hình electron hoá trị: 2s 2 2p 2  Cacbon có thể tạo nên những mạch C - C dài đến hàng trăm nguyên tử do độ bền liên kết C - C khá lớn (347kJ/mol)  E C-C là khá lớn, tương đương với những liên kết của C với H, Cl, O. Chính nhờ khả năng tạo những liên kết C - C và C -H và khả năng tạo liên kết π kiểu p - p với những nguyên tố C, N, O mà C có thể tạo nên rất nhiều hợp chất hữu cơ. CACBON Đồng vị  Cacbon đơn chất cũng như trong hợp chất trong thiên nhiên là hai đồng vị bền 12 C (98,89%) và 13 C (1,11%).  Hàm lượng C trong vỏ của đất là 0,14% tổng nguyên tử.  Trong khí quyển còn có một lượng nhỏ đồng vị 14 C được tạo nên do tia vũ trụ bắn phá N.  là đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã T = 5570 năm. Đồng vị 14 C có trong khí quyển ở dạng khí CO 2 với nồng độ không đổi, với chu kỳ bán hủy lớn nên 14 C ở trong khí CO 2 của khí quyển được phát hiện trong mọi chất có chứa cacbon nằm cân bằng với khí CO 2 của khí quyển. Khi sinh vật chết thì ngừng đồng hóa hợp chất 14 C và lượng 14 C giảm xuống do phân hủy phóng xạ. Xác định hàm lượng còn lại của 14 C trong xác sinh vật từ đó tính được thời gian sinh vật đã chết. Phương pháp Cacbon phóng xạ này sai số thường là ± 5%. HCnN 1 1 14 6 1 0 14 7 +→+ C 14 6 CACBON Thù hình  Kim cương  : Nguyên tử C ở đỉnh ô mạng  : Nguyên tử C ở tâm mặt : Nguyên tử C ở tâm mỗi lập phương con CACBON Mạng tinh thể kim cương - Nguyên tử C lai hóa sp 3 , mỗi C liên kết với 4C khác bằng liên kết cộng hóa trị. - d C-C = 1,545Å; ∠ CCC = 109 0 28’ CACBON Thù hình  Than chì (Grafit α,β): - Than chì có tinh thể lục phương mặt thoi đều có cấu trúc lớp. - C ở trạng thái lai hoá sp 2 nên mỗi C liên kết với 3C khác trong cùng lớp bằng liên kết cộng hoá trị, tạo thành lục giác đều. ∠ CCC = 120 0 và d C-C = 1,415Å. - Trên mỗi C còn (AO)2px chứa 1 electron không lai hóa, tạo nên liên kết π không định chỗ. CACBON Thù hình  Cacbon vô định hình - Là dạng vi tinh thể của than chì. - Một số muội than có vi tinh thể chỉ gồm vài ô mạng cơ sở của than chì nên tạo điện tích bề mặt ngăn cách pha rất lớn và tinh thể xốp, không đặc khít nên có khả năng hấp thụ mùi, màu rất lớn, gọi là than hoạt tính. - Các dạng Cacbon vô định hình ở nhiệt độ cao đều chuyển thành than chì. CACBON Thù hình Cacbin  Là dạng C tổng hợp, bột màu đen chứa 99%C, tinh thể thuộc hệ lục phương và có kiến trúc mạch thẳng (= C = C =)n, mỗi nguyên tử C tạo nên 2 liên kết σ và 2 liên kết π. Độ dài liên kết d C-C = 1,28Å (trong mạch) và giữa các mạch là 2,95Å.  Cacbin là chất bán dẫn, khi đun nóng đến 2300 0 C thì biến thành than chì. Fuleren : C n (n = 44, 50, 58, 60, 70, 350)  Mới phát hiện năm 1990.Trong đó C 60 đặc biệt, nên được nghiên cứu nhiều hơn cả. Sáu mươi nguyên tử C tạo nên các lồng 20 mặt, màu vàng và trong dung dịch benzen có màu tím. [...]... C  2CaC2 + 5O2   → 2CaO + CO2↑ > 250 0 C CaC2 + 5Cl2  → CaCl2 + CCl4  Ở nhiệt độ cao, CaC2 có thể tương tác với N2 1000 −1150 0 C    →  2CaC2 + N2 CaCN2 + Cgr Canxi xianamit  Khi đun nóng, CaC2 có thể0 khử được oxit kim loại  144 0→ C CaC2 + MgO CaO + Mg + 2Cgr * Điều chế:  CaC2 tinh khiết được tổng hợp từ nguyên tố ở 900 - 10000C trong khí quyển Agon (Ar) HỢP CHẤT CỦA CACBON Cacbon... trong tinh thể NaCl  CaC2 có d = 2,22; T0nc = 23000C CaC2 kỹ thuật là khối màu xám vì còn lẫn cacbon tự do, gọi là đất đèn  CaC2 rất bền nhất : C 2300 〉→ CaC2 Ca + 2Cgr  Tương tác mãnh liệt với nước, axit loãng : CaC2 + H2O → Ca(OH)2↓ + C2H2↑ CaC2 + 2HClloãng → CaCl2 + C2H2  Tương tác với hyđrô : 〉 2200 C →  CaC2 + H2 Ca + C2H2↑ 0 0 HỢP CHẤT CỦA CACBON Cacbua Canxi cacbua (CaC2 ):  Tác dụng với... to n than cốc bằng O2 không khí, hoặc nhiệt phân CaCO3 hay tận thu sản phẩm phụ của quá trình lên men rượu C glucoza: 900−1200 từ   →  CaCO3 600 − 700 C CaO + CO2↑ 0 0 C + O2 (kk) C6H12O6  → CO2↑ lên men 2C2H5OH + 2CO2↑ HỢP CHẤT CỦA CACBON  Muối cacbonat (CO32-): CaCO3 HỢP CHẤT CỦA CACBON  Muối cacbonat (CO32-): CaCO3 HỢP CHẤT CỦA CACBON  Muối cacbonat (CO32-): FeCO3 ZnCO3 HỢP CHẤT CỦA CACBON...  CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O  Ở điều kiện thường, khí CO2 khô có thể kết hợp với NH3 khô thành amonicacbonat : CO2 + 2NH3 → H4NO -CO – NH2 Muối amonicacbonat không bền, khi đun nóng đến 1800C với 180 C , 200 atm → 200atm thì sẽ chuyển   urê thành H4NO -CO - NH2 CO (NH2)2 + H2O 0 0 0 0 2 HỢP CHẤT CỦA CACBON Cacbon đioxit (CO2): Điều chế  Trong phòng thí nghiệm: từ CaCO3 và HCl CaCO3 + HCl → CaCl2 +... hoá học đặc trưng của cacbua là thuỷ phân bằng nước và axit loãng - Nhóm cacbua metanit, khi thuỷ phân tạo ra metan: gồm C4- Khi tương tác với nước, C4- bị thuỷ phân mạnh C4+ 4H2O = 4OH+ CH4↑ - Nhóm cacbua axetilenit : khi thuỷ phân tạo ra axetylen Gồm những cacbua: M2C2 (M: kim loại kiềm, Cu, Ag và Au); MC2 (M: kim loại kiềm thổ, Zn và Cd); M2(C2)3 (M : Al và Fe) Trong tinh thể cacbua nhóm này có ion... (n ≥ 1) tuỳ thuộc vào dạng lai hoá của nguyên tử C  Cacbua kim loại: là hợp chất của cacbon với kim loại được tạo thành ở nhiệt độ trên 20000C giữa Cgr với oxit kim loại hay kim loại tác dụng với hyđro cacbua Tuỳ thuộc vào cấu trúc tinh thể mà chia cacbua thành cacbua ion và cacbua xâm nhập HỢP CHẤT CỦA CACBON Cacbua Cacbua ion :  Tinh thể cacbua ion trong suốt, không màu, không dẫn điện ở trạng... loại nóng đỏ, C phản ứng tạo ra cacbua: CaC2 , 500 0 C Al4C3, Mn3C, Cu3C2  →  2C + Ca CaC2 CACBON Tính chất hoá học + Với hợp chất ở nhiệt độ cao C khử được nước, KClO3, NaNO3, HNO3, H2SO4 tạo khí CO2 Đặc biệt, C khử được nhiều oxit kim loại giải phóng kim loại tự do 600 − → + H2  1000 C CO Cgr + H2O(hơi) Cgr + 2H2SO4 đ,n → CO2 + 2SO2 +2H2O Cgr + 4HNO3 đ,n → CO2 + 4NO2 +2H2O Cgr + 2KClO3 → 2KCl... kcal/mol 2CO2 ∆H = -135 ,4 kcal/mol  Khả năng tạo cacbua xâm nhập : 45 0 0 C + F2  →  CACBON HỢP CHẤT CỦA CACBON Cacbua  Cacbua hiđrô: (hiđrô cacbon) là hợp chất cộng hoá trị - Cacbua hyđrô đơn giản nhất là metan (CH4) có dạng tứ diện đều, dC-H = 1,093Å, µ = 0 Nhờ phân tử đã bão hoà phối trí và hoá trị nên metan rất trơ về hoá học - Các loại cacbua hyđrô như: ankan CnH2n+2 (n ≥ 1); anken CnH2n (n ≥ 2)... Những cacbua xâm nhập điển hình: MC (M = Ti , Zr, Hf, V, Nb và Ta); M2C (M = Mo, W) - Bản chất liên kết: liên kết kim loại nên cacbua xâm nhập có ánh kim, có độ dẫn điện cao, độ cứng cao (khoảng 9 - 10), nhiệt độ nóng chảy cao (3000 - 40 000C), rất bền hoá học, chỉ bị hỗn hợp HF + HNO3 phân huỷ 3VC + 9HNO3 + 18HF → 3H[VF6] + 3CO2 + 9NO + 12H2O HỢP CHẤT CỦA CACBON Cacbua Canxi cacbua (CaC2 ):  CaC2 tinh... Fe) Trong tinh thể cacbua nhóm này có ion C22- với dC-C = 1,19 ÷ 1, 24 khi tương tác với nước, ion C22- bị thuỷ phân giải phóng axetylen−: C2 2 + 2H2O = 2OH- + C2H2 - Nhóm cacbua tạo nên axetylen và hyđrocacbua khác khi bị thuỷ phân, bao gồm những cacbua: YC2, LaC2, H2C2, YbC2, LuC2, Ce C , PrC và Tb C HỢP CHẤT CỦA CACBON Cacbua Cacbua xâm nhập:  Được tạo nên khi một số kim loại chuyển tiếp tương . → C 0 45 0 CACBON HỢP CHẤT CỦA CACBON Cacbua  Cacbua hiđrô: (hiđrô cacbon) là hợp chất cộng hoá trị. - Cacbua hyđrô đơn giản nhất là metan (CH 4 ) có. CHẤT CỦA CACBON Cacbua Canxi cacbua (CaC 2 ):  Tác dụng với chất oxi hoá như: O 2 , Cl 2 2CaC 2 + 5O 2 2CaO + CO 2 ↑ CaC 2 + 5Cl 2 CaCl 2 + CCl 4  Ở nhiệt