Nguyên tử carbon có sơ đồ cấu tạo như sau:
a) Xác định vị trí của nguyên tố carbon trong bảng tuần hoàn gồm số thứ tự nguyên tố, chu kì và nhóm (không cần giải thích).
b) Phân tích một mẫu than cho thấy có hai loại nguyên tử carbon (kí hiệu là A1 và A2). Tổng số hạt proton, neutron trong mỗi hạt nhân nguyên tử A1, A2 lần lượt là 12 và 13.
Hãy cho biết số hạt proton, neutron và electron có trong mỗi nguyên tử A1 và A2.
c) Methane là thành phần chính của khí thiên nhiên, có công thức hóa học là CH4. Vẽ sơ đồ tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử CH4.
d) Than chì là một dạng đơn chất của nguyên tố carbon. Than chì có cấu trúc gồm nhiều lớp xếp chồng lên nhau. Trong mỗi lớp, rất nhiều nguyên tử carbon sắp xếp theo quy luật như sau: Tâm của 6 nguyên tử carbon cạnh nhau tạo thành hình lục giác đều. Hai nguyên tử carbon cạnh nhau sẽ tiếp xúc ở trung điểm O của cạnh AB của hình lục giác đều (như hình dưới).
Xét trên mặt phẳng của một lớp than chì, tính phần trăm diện tích bị chiếm bởi các nguyên tử carbon.
(a) C (Z = 6): 1s²2s²2p²
—> C có số thứ tự là 6, chu kỳ 2, nhóm IVA.
(b) Các đồng vị A1, A2 đều có 6 hạt proton, 6 hạt electron trong mỗi nguyên tử.
Số neutron của A1 = 12 – 6 = 6
Số neutron của A2 = 13 – 6 = 7
(c) Sơ đồ tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử CH4:
(d) Chia 1 hình lục giác đều thành 6 tam giác đều, mỗi tam giác có cạnh là 2R
S lục giác = 6 × (2R)² × √3 / 4 = 6√3 × R²
Trong mỗi lục giác đều có 6 phần nguyên tử, mỗi phần ứng với 1/3 nguyên tử —> Tổng 2 nguyên tử mỗi lục giác.
S 2 hình tròn = 2πR²
—> %S bị chiếm bởi các nguyên tử carbon = 2πR²/ (6√3 × R²) = 60,43%