Lớp 9

Phi kim: clo, cacbon, silic

So sánh clo phân tử với các dạng mạng và phân lớp của cacbon, hợp chất silic.

1 THCS 2 THPT 3 Đại học 4 Nâng cao 5 Nghiên cứu

Trực giácPhi kim tạo nên nhiều kiểu liên kết

Mùi hắc của clo trong hồ bơi, cacbon trong ruột bút chì và silic trong cát thuỷ tinh thuộc những phi kim rất khác nhau. Chúng thường nhận hoặc dùng chung electron thay vì tạo mạng kim loại.

Một nguyên tố phi kim có thể tồn tại ở nhiều dạng: cacbon tạo than chì trong ruột bút chì và kim cương trong đá quý; silic đioxit là thành phần lớn của vỏ Trái Đất.

Mô hình cho thấy liên kết H–H, Cl–Cl bị phá vỡ khi hai liên kết H–Cl hình thành; đây là minh hoạ biến đổi liên kết, không phải phép tính năng lượng phản ứng.

Phổ thôngClo: phi kim hai nguyên tử hoạt động

Định nghĩa: Phi kim

Nguyên tố có nguyên tử thường tạo phân tử cộng hoá trị hoặc anion; phi kim có trạng thái, độ dẫn điện và cấu trúc rất đa dạng.

Clo là khí vàng lục gồm phân tử Cl₂. Clo tan trong nước và một phần phản ứng tạo axit clohiđric, axit hipoclorơ.

\ce{Cl2 + H2O <=> HCl + HClO}

Axit hipoclorơ là chất khử trùng hữu hiệu vì oxi hoá nhiều phân tử sinh học. Nước tẩy gia dụng thường là dung dịch hipoclorit, không phải khí clo hoà tan.

Một số phi kim và dạng thường gặp
Nguyên tố	Dạng / tính chất thường gặp	Ứng dụng / nơi gặp
Clo	khí Cl₂, vàng lục	khử trùng sau xử lí có kiểm soát
Cacbon	than chì dẫn điện; kim cương rất cứng	điện cực, bút chì, dụng cụ cắt
Silic	bán dẫn; SiO₂ là chất rắn mạng	vi mạch, thuỷ tinh, khoáng silicat

Cacbon đioxit là khí phân tử được thực vật dùng trong quang hợp; cacbon monoxit độc, sinh ra khi cháy không hoàn toàn. Silic đioxit tạo mạng liên kết kéo dài nên là chất rắn cứng, không gồm các phân tử SiO₂ riêng rẽ.

\ce{C + O2 -> CO2}

Ví dụ: Tính lượng cacbon đioxit tạo thành

Đốt cháy hoàn toàn 0,50 mol cacbon trong oxi dư. Tính số mol CO₂.

Lời giải

Phương trình cân bằng có tỉ lệ C:CO₂ là 1:1, nên n(CO₂)=0,50 mol, tương ứng khoảng 22 g với M(CO₂)=44,0 g mol⁻¹.

Đại họcCấu trúc giải thích tính chất vật liệu

Than chì gồm các lớp nguyên tử cacbon liên kết cộng hoá trị mạnh trong lớp và hút yếu giữa các lớp nên dễ trượt; electron delocal hoá giúp dẫn điện dọc lớp. Kim cương có mạng cộng hoá trị tứ diện ba chiều.

Silic có bốn electron hoá trị và mạng giống kim cương. Pha tạp có kiểm soát bằng nguyên tố nhóm 13 hoặc 15 tạo bán dẫn loại p hoặc n; tính năng thiết bị phụ thuộc tạp chất được điều chỉnh chính xác, không chỉ vào silic tinh khiết.

Ví dụ: Phân biệt hai oxit cacbon

Bếp cháy thiếu oxi. Oxit nào là nguy cơ độc cấp tính trực tiếp: CO hay CO₂?

Lời giải

CO là nguy cơ ngộ độc cấp tính vì liên kết mạnh với hemoglobin, cản trở vận chuyển oxi. CO₂ ở nồng độ cao cũng nguy hiểm do làm thiếu oxi và gây tăng CO₂ máu, nhưng cơ chế độc khác.

Dẫn khí clo khô qua giấy quỳ xanh ẩm. Hiện tượng xảy ra là gì?

Dạng thù hình nào của cacbon dẫn điện và được dùng làm điện cực?

Tài liệu tham khảo

Chemistry of the Elements · N. N. Greenwood and A. Earnshaw, 1997