À température et pression standard (STP), le carbone existe sous forme de solide, communément appelé graphite. Cependant, à des températures et des pressions très élevées, le carbone peut exister à l’état liquide ou gazeux, par exemple sous forme de lave en fusion ou de dioxyde de carbone.
Eh bien, c’était juste une réponse simple. Mais il y a quelques choses supplémentaires à savoir sur ce sujet qui rendront votre concept très clair.
Alors allons-y directement.
Points clés à retenir : le carbone est-il solide, liquide ou gazeux ?
- Le carbone existe sous forme solide à température ambiante en raison de ses fortes propriétés de liaison covalente et de sa structure atomique dans le graphite et le diamant.
- Le carbone peut exister à l’état liquide à des températures et des pressions très élevées, comme dans les alliages fer-carbone fondus ou dans le dioxyde de carbone liquide.
- Le carbone solide sous forme de diamant ou de graphite a un point de fusion élevé et une structure rigide en raison de fortes liaisons covalentes, tandis que le carbone liquide a un point de fusion plus bas et une structure moins rigide.
Pourquoi le carbone existe-t-il sous forme solide à température ambiante ?
Le carbone existe sous forme solide à température ambiante en raison de sa structure atomique unique et de ses propriétés de liaison. À température ambiante et à pression atmosphérique normale, les atomes de carbone se lient ensemble dans une structure cristalline appelée graphite, constituée de feuilles superposées d’anneaux hexagonaux.
Chaque atome de carbone du graphite est lié à trois atomes de carbone voisins par de fortes liaisons covalentes, ce qui donne une structure très stable et solide. Ces liaisons fortes nécessitent une quantité importante d’énergie pour se briser, c’est pourquoi le carbone ne passe pas facilement d’un solide à un liquide ou à un gaz à température ambiante.
Une autre forme de carbone est le diamant, qui est également solide à température ambiante. Le diamant est encore plus dur et plus durable que le graphite en raison de sa structure de liaison tétraédrique unique, dans laquelle chaque atome de carbone est lié à quatre atomes de carbone voisins. Ce type de liaison donne lieu à un réseau dense et tridimensionnel d’atomes encore plus stable que le graphite.
En résumé, le carbone existe sous forme solide à température ambiante en raison de ses fortes propriétés de liaison covalente et des structures atomiques uniques de ses deux formes les plus courantes : le graphite et le diamant.
Le carbone existe-t-il à l’état liquide ?
Oui, le carbone peut exister à l’état liquide, mais il nécessite des températures et des pressions très élevées.
Un exemple de carbone liquide se présente sous la forme d’alliages fer-carbone fondus, utilisés dans la production d’acier. Dans ce processus, du carbone est ajouté au fer à haute température, ce qui donne un mélange liquide de fer et de carbone. Cependant, la quantité de carbone dans ces alliages est généralement inférieure à 6,67 % en poids et le point de fusion est encore assez élevé, généralement autour de 1 150 à 1 300 °C.
Un autre exemple est le dioxyde de carbone liquide (CO 2 ), qui est un solvant courant dans l’industrie et les laboratoires. À pression atmosphérique standard, le dioxyde de carbone liquide a un point d’ébullition de -78,5°C et un point de fusion de -56,6°C. Cependant, pour atteindre un état liquide, le dioxyde de carbone doit être maintenu sous haute pression, généralement supérieure à 5,1 atm.
En général, le carbone ne se trouve généralement pas à l’état liquide dans des conditions normales, et il nécessite généralement des températures et/ou des pressions extrêmes pour obtenir une phase liquide.
En quoi le carbone solide est-il différent du carbone liquide ?
Le carbone solide et le carbone liquide sont différents en termes d’état physique et de disposition moléculaire.
Carbone solide
Le carbone solide existe sous deux formes courantes : le diamant et le graphite.
Le diamant est constitué d’un réseau tridimensionnel d’atomes de carbone disposés selon une structure tétraédrique, tandis que le graphite est constitué de couches d’atomes de carbone disposées selon un réseau hexagonal.
Dans les deux formes, les atomes de carbone sont maintenus ensemble par de fortes liaisons covalentes, ce qui donne un matériau solide avec un point de fusion élevé et une structure rigide.
Carbone liquide
Le carbone liquide, quant à lui, peut exister sous plusieurs formes selon les conditions dans lesquelles il se forme.
Par exemple, les alliages fer-carbone fondus sont un type de carbone liquide dans lequel le carbone est mélangé au fer à haute température.
Le carbone liquide peut également exister sous forme de dioxyde de carbone liquide (CO2), qui est un solvant courant dans l’industrie et les laboratoires. Sous forme liquide, les atomes de carbone ne sont pas maintenus ensemble par des liaisons covalentes rigides, mais sont plutôt libres de se déplacer et d’interagir avec d’autres atomes, ce qui donne un matériau fluide avec un point de fusion plus bas et une structure moins rigide.
En résumé, le carbone solide et le carbone liquide diffèrent en termes de leur état physique, de leur disposition moléculaire et de leurs propriétés telles que le point de fusion, la rigidité et la fluidité.
Lectures complémentaires
Le bore est-il un solide, un liquide ou un gaz ?
L’hydrogène est-il un solide, un liquide ou un gaz ?
Le mercure est-il solide, liquide ou gazeux ?
Le phosphore est-il un solide, un liquide ou un gaz ?
Le sodium est-il un solide, un liquide ou un gaz ?