24/05/2018, 18:20

Các hợp chất, chu trình và đồng vị của Cacbon

Ôxít nổi tiếng nhất của cacbon là cacbon điôxít, CO2. Nó là thành phần nhỏ của Khí quyển Trái Đất, được sử dụng và sản sinh ra bởi các thực thể sống, và nó có mặt ở mọi nơi. Trong nước nó tạo thành một lượng nhỏ axít cacbonic, H2CO3, nhưng ...

Ôxít nổi tiếng nhất của cacbon là cacbon điôxít, CO2. Nó là thành phần nhỏ của Khí quyển Trái Đất, được sử dụng và sản sinh ra bởi các thực thể sống, và nó có mặt ở mọi nơi. Trong nước nó tạo thành một lượng nhỏ axít cacbonic, H2CO3, nhưng giống như phần lớn các hợp chất với nhiều liên kết của các đơn nguyên tử ôxy trên một nguyên tử cacbon duy nhất là không bền. Thông qua trung gian này, các ion cacbonat ổn định hơn được tạo ra. Một số khoáng chất quan trọng là các cacbonat, nổi tiếng nhất là canxít. Cacbon đisulfua, CS2, là tương tự.

Các ôxít khác là cacbon mônôxít, CO và cacbon subôxít không phổ biến lắm, C3O2. Cacbon mônôxít được tạo ra do sự cháy không hết, và nó là chất khí không màu, không mùi. Các phân tử đều có liên kết ba và là phân cực thật sự, kết quả là chúng có xu hướng liên kết vĩnh cửu với các phân tử hemoglobin, vì thế khí này là một khí rất độc. Xyanua, CN-, có cấu trúc tương tự và có các tính chất rất giống với các ion halua; nitrua xyanogen, (CN)2, là tương tự.

Với các kim loại mạnh cacbon tạo ra hoặc là các cacbua, C-, hoặc các axetylua, C22-; các ion này có liên quan với mêtan và axetylen, cả hai đều là các axít rất yếu. Trên tất cả, với độ điện âm 2,55, cacbon có xu hướng tạo ra các liên kết cộng hóa trị. Một số cacbua là các lưới cộng hóa trị, giống như cacborundum, SiC, là chất giống với kim cương.

Mạch cacbon

Các hiđrôcacbon là một mạch của các nguyên tử cacbon, được bão hòa bởi các nguyên tử hiđrô. Các loại xăng dầu có mạch cacbon ngắn. Các chất béo có mạch cacbon dài hơn, và các loại sáp có mạch cacbon cực dài.

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.

Cacbon có 2 đồng vị ổn định, có nguồn gốc tự nhiên: cacbon-12, hay 12C, (98,89%) và cacbon-13, hay 13C, (1,11%), và một đồng vị không ổn định, cũng có nguồn gốc tự nhiên là đồng vị phóng xạ; cacbon-14 hay 14C. Ngoài ra còn biết 15 đồng vị khác nữa và đồng vị có tuổi ngắn nhất là C8, nó phân rã theo bức xạ proton và phân rã alpha. Nó có chu kỳ bán rã là 1,98739x10-21 s.

Năm 1961, Hiệp hội hóa học lý thuyết và ứng dụng (IUPAC) đã chấp nhận đồng vị cacbon-12 làm cơ sở để đo khối lượng nguyên tử.

Cacbon-14 có chu kỳ bán rã 5.700 năm và nó được sử dụng rộng rãi để xác định niên đại bằng phóng xạ, chủ yếu là trong khảo cổ học.

0