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Sixième élément du tableau périodique, le carbone est à la base de toutes les formes de vie connues. On le rencontre aussi bien dans la mine d'un crayon que dans un diamant, dans l'air que dans les roches calcaires. Ce quiz parcourt son histoire, de Lavoisier au graphène, ses isotopes, ses formes solides, liquides et gazeuses, ainsi que ses composés organiques et minéraux. Les questions vont du plus accessible au plus pointu : de quoi tester vos souvenirs de chimie et apprendre quelques faits étonnants.
Les 30 questions avec réponses et explications. Jouer au quiz
Q 01Quel est le numéro atomique du carbone ?
6
Le carbone, de symbole C, est l'élément le plus léger de son groupe dans le tableau périodique.
Q 02De quelle couleur est le graphite, empilement de structures cristallines hexagonales ?
Grise
Le graphite est la forme stable du carbone à température et pression ambiantes, alors que le diamant n'y est que métastable.
Q 03De quelle langue vient le mot carbo, à l'origine du nom « carbone » ?
Latin
Carbo y désignait le charbon ; les Romains savaient déjà fabriquer du charbon de bois sous une couche de terre.
Q 04Comment nomme-t-on les molécules organiques associant carbone et hydrogène ?
Hydrocarbures
L'étude et la synthèse des innombrables composés du carbone constituent la chimie organique.
Q 05Quel gaz incolore et inodore naît de la combustion incomplète des composés organiques ?
Monoxyde de carbone
Il se lie à l'hémoglobine du sang plus fortement que l'oxygène, ce qui peut être mortel.
Q 06Quelle est la demi-vie du radiocarbone, l'isotope employé pour dater les objets anciens ?
5 730 ans
Les deux autres isotopes naturels du carbone sont stables ; on en connaît encore douze autres, tous radioactifs et de courte demi-vie.
Q 07Quelle épaisseur a le plan unique de carbone qui constitue le graphène ?
Un atome
On peut l'obtenir simplement en prélevant un seul plan de carbone sur un cristal de graphite.
Q 08Quel chimiste étudie en 1772 la combustion du charbon et des diamants ?
Antoine Lavoisier
Il observe du dioxyde de carbone mais aucune trace d'eau : la preuve que ces deux matériaux ne sont faits que de carbone.
Q 09Quel acide se forme lorsque le dioxyde de carbone dissous réagit avec l'eau ?
Carbonique
C'est un diacide : il peut céder ses deux protons et donner les ions hydrogénocarbonate puis carbonate.
Q 10Combien d'atomes de carbone compte la molécule sphérique de buckminsterfullerène ?
60
Cette sphère à un seul feuillet se forme quand le carbone gazeux refroidit très lentement ; ses variétés donnent des structures extrêmement rigides.
Q 11Quel légume donne son nom à des structures de carbone à paroi faite de plusieurs couches ?
Oignon
Ces structures dérivent de celle des fullerènes, mais leur paroi superpose plusieurs feuillets au lieu d'un seul.
Q 12De quel métal a-t-on longtemps cru que le graphite naturel était une forme ?
Plomb
Connu depuis l'Antiquité, le graphite était aussi confondu avec un minéral, la molybdénite.
Q 13À quel groupe du tableau périodique le carbone appartient-il ?
14
Il en est l'élément le plus léger ; son atome possède quatre électrons sur sa couche de valence.
Q 14À quelle famille appartiennent le méthane CH4 et l'éthane C2H6 ?
Q 21Pourquoi le carbone n'est-il pas directement issu du Big Bang ?
Univers refroidi trop vite
Le carbone naît plus tard, produit en masse au cœur d'étoiles très massives par la réaction dite triple alpha.
Q 22Sous quel nom courant connaît-on l'éthyne, de formule C2H2 ?
Acétylène
L'éthyne appartient à une famille où au moins un carbone forme une liaison triple, toujours linéaire.
Q 23En quelle année Robert Curl, Harold Kroto et Richard Smalley découvrent-ils les fullerènes ?
1985
Le plus connu de ces composés est une sphère à un seul feuillet, le buckminsterfullerène.
Alcanes
Le carbone n'y forme que des liaisons simples, dites sp3 ; les noms de ces composés se terminent par le suffixe -ane.
Q 15Par quel procédé les Romains obtenaient-ils du charbon de bois sous une couche de terre ?
Pyrolyse
Brûler le carbone sous toutes ses formes a été le fondement du développement technologique dès la préhistoire.
Q 16Pourquoi le graphite est-il un matériau mou ?
Liaisons faibles entre les plans
Ces liaisons ne valent que 2 % de celles qui unissent les atomes d'un même plan : les couches glissent facilement les unes sur les autres.
Q 17Dans quelle roche des cheminées d'anciens volcans trouve-t-on des diamants naturels ?
Kimberlite
On en trouve notamment en Afrique du Sud et dans l'Arkansas ; certaines météorites renferment aussi des diamants microscopiques.
Q 18Que signifie le mot grec kheír, dont est tiré l'adjectif « chiral » ?
Main
Le carbone sp3 peut former de tels composés ; le cas le plus simple porte 4 substituants différents autour d'un atome de carbone.
Q 19Quel physicien est associé à la découverte du graphène en 2004 ?
Andre Geim
Ce matériau correspond à une seule couche de graphite, isolée du reste du cristal.
Q 20À combien d'autres atomes chaque atome de carbone est-il lié dans le graphite ?
Trois
Ces atomes forment une couche d'anneaux hexagonaux fusionnés, comme ceux des composés aromatiques hydrocarbonés.
Q 24Dans quelle technique d'imagerie médicale le carbone 11 sert-il de radiotraceur ?
Tomographie par émission de positons
Sa demi-vie n'est que de 20 minutes ; le 11C-acétate, par exemple, est utilisé pour examiner le cœur.
Q 25Quel rang d'abondance le carbone occupe-t-il dans la croûte terrestre ?
15e
Dans l'univers, il se classe bien plus haut : seuls trois éléments y sont plus abondants que lui.
Q 26Que signifie adamas, terme ancien à l'origine du mot « diamant » ?
Acier dur
Ce terme a été emprunté au grec ; le carbone sous sa forme diamant est connu depuis l'Antiquité en Asie.
Q 27En quelle année Carl Wilhelm Scheele montre-t-il que le graphite est surtout du carbone ?
1779
Il y parvient par oxydation du graphite, un matériau pourtant connu depuis l'Antiquité mais dont la nature restait incomprise.
Q 28Quel nom portent deux molécules images l'une de l'autre dans un miroir ?
Énantiomères
Ces deux molécules ne sont pas superposables : leurs substituants sont disposés différemment dans l'espace autour d'un carbone.
Q 29Quelle part du carbone naturel revient à son isotope stable le plus abondant ?
98,93 %
Le reste, soit 1,07 %, correspond au carbone 13, l'autre isotope stable.
Q 30À quelle température le graphite se sublime-t-il à pression atmosphérique ?
4 100 K
Le carbone liquide, lui, ne se forme qu'au-delà du point triple, vers 10,8 MPa et 4 600 K.