CARBONOIZI: ELEMENTE, CARACTERISTICI ȘI UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Cele carbonids sunt toate acele elemente care alcătuiesc familia de carbon așa-numitul, grupa 14 (IVA) din tabelul periodic. Grupul este format dintr-un element nemetal, carbon; două elemente metaloide, siliciu și germaniu; și trei elemente metalice: staniu, plumb și flevorium.

Aceste elemente au patru electroni în carcasa lor electronică cea mai exterioară, cu configurația ns ² np ² . Acestea tind să folosească starea de oxidare +4; Cu excepția plumbului, care, datorită efectului perechii de electroni inerți, folosește starea de oxidare +2.

Cărbunele, elementul reprezentativ al grupului de carbonizi. Sursa: Pxhere.

Elementele care aparțin acestei familii sunt stabile din punct de vedere chimic, nu sunt foarte reactive. Dar sunt capabili să formeze hidruri și halogenuri. Mai mult, elementele tind să formeze legături covalente; deși staniu și plumbul (ambele metale) tind să formeze legături metalice.

Valorile punctelor de topire, punctelor de fierbere și energiei de ionizare tind să scadă odată cu creșterea numărului atomic al elementelor din grup. De asemenea, concatenările eficiente scad, conducând carbonul și multiplele sale legături CC.

Elemente și caracteristici

Carbon

Element nemetalic cu număr atomic 6 și greutate atomică 12,011 g / mol. Carbonul este un element atât de important încât chimia organică se numește chimia carbonului, deoarece toți compușii săi sunt formați de acest element.

Carbonul este prezent în carbohidrați, lipide, proteine ​​și acizi nucleici; adică în toate moleculele și macromoleculele responsabile de viață. Cu toate acestea, este al șaptesprezecelea element din abundență în scoarța terestră.

Carbonul este singurul element al familiei care se găsește în scoarța terestră în formă pură. În plus, se combină cu alte elemente pentru a forma petrol și carbonați în roci, cum ar fi calcita (CaCO ₃ ), magnezit (MgCO ₃ ) și dolomită (MgCO ₃ · CaCO ₃ ).

Carbonul are 5 forme alotrope: grafitul, care apare sub formă de foi stivuite. Diamantul este un cristal cu structură cubică, în formă tetraedrică, cu atomi de carbon situați la vârfurile sale.

Carbonul amorf este pulbere neagră sub formă de funingine. În fulleren, inelele de carbon formează aranjamente moleculare similare cu mingile de fotbal. Și în grafen, găsim un strat de atomi de carbon aranjați într-un model de fagure.

Siliciu

Este un metaloid cu număr atomic 14 și greutate atomică 28,09 g / mol. Se găsește în scoarța terestră sub formă de silice (SiO ₂ ), nisip și cuarț, precum și în diferite minerale și argile de silicat.

Siliciul este al doilea element cel mai abundent din scoarța terestră. Are două forme alotrope: una amorfă maro și o formă cristalină cenușie, luciu metalic și cristale cubice de diamant.

germaniu

Este un metaloid cu număr atomic 32 și greutate atomică 72,61 g / mol. Germaniul este puțin cunoscut zilnic. Se găsește doar ca urmă în unele minerale de argint și zinc, precum și în unele tipuri de cărbune și în germanit.

Are o culoare alb-gri, formând o structură de cristal cubic și diamant.

Staniu

Este un metal cu număr atomic 50 și greutate atomică 118,71 g / mol. Tinul este un metal moale, modelabil, cu un punct de topire scăzut. Are două forme alotrope: forma β, cu o structură tetragonală a cristalului la temperatura camerei; și formează α, de culoare gri, care se găsește la temperaturi sub 13 ºC.

Stanul este extras din casiterita minerală (SnO ₂ ).

Conduce

Este un metal cu număr atomic 82 și greutate atomică 207,2 g / mol. Are o structură cristalină centrată pe față, culoare albă-albăstrui și toxicitate ridicată pentru om. Plumbul este găsit ca parte a galenei minerale (PbS).

Flevorian

Este un metal cu număr atomic 114 și o greutate atomică de 287 g / mol. Flevorium este un element artificial, radioactiv și de scurtă durată. Proprietățile sale sunt similare cu cele ale gazelor nobile, deși este posibil să fie un metal mai târziu decât metalele de tranziție.

caracteristici

Punct de topire

Carbon: 3.500 ºC (diamant).

Silicon: 1.410 ºC.

Geraniu: 937,4 ° C.

Tin: 231,88 ºC.

Plumb: 327,50 ºC.

Punct de fierbere

Carbon: 4.827 ºC (diamant).

Silicon: 2.355 ºC.

Germaniu: 2.830 ° C.

Tin: 2.260 ºC.

Plumb: 1.740 ºC.

Densitate

Carbon: 3,51 g / cm ³ (diamant).

Siliciu: 2,33 g / cm ³ .

Germaniu: 5.327 g / cm ³ .

Tin: 7,28 g / cm ³ .

Plumb: 11.343 g / cm ³ .

Energie de ionizare

Carbon: 1.086 kJ / mol.

Silicon: 787 kJ / mol.

Germaniu: 762 kJ / mol.

Tin: 709 kJ / mol.

Plumb: 716 kJ / mol.

Radio atomic

Carbon: 77 pm.

Silicon: 118 pm.

Germaniu: 122 pm.

Tin: 140 pm.

Plumb: 175 pm.

Valorile punctului de topire și fierbere ale elementelor din grupul 14 tind să scadă pe măsură ce numărul lor și raza atomică cresc.

Aceasta reflectă o forță atractivă mai mică între atomi pe măsură ce mărimea lor crește. Aceeași tendință este observată și în punctele de ionizare ale elementelor grupului; cu cât distanța unui electron de nucleu este mai mare, cu atât energia necesară separării sale este mai mică.

Dimpotrivă, pe măsură ce numărul atomic crește, există o tendință de creștere a densității elementului. Acest lucru se poate datora unui număr mai mare de protoni și neutroni, cele mai masive componente nucleare.

Aplicații

Carbon

Grafitul este utilizat sub formă fibroasă la fabricarea materialelor plastice. În plus, este utilizat la producerea creioanelor. Diamantul este o bijuterie prețioasă. Duritatea sa mare este folosită în burghie în industria uleiului și în vârfurile creioanelor pentru a tăia sticla.

Carbură de calciu este utilizată ca intermediar în producerea solvenților disulfură de carbon și tetraclorură de carbon. Carbonul este utilizat în sinteza de umplere a oțelului și a anvelopelor.

Siliciu

Siliciul este utilizat ca semiconductor, precum și în diferite funcții în industria electronică. Are aplicare ca lubrifiant și agent de impermeabilizare. Silica (SiO ₂ ) este utilizată la fabricarea ceramicii și a sticlei, precum și a unei componente din beton și cărămidă.

Siliciul este utilizat în pompele de vid. Este esențial în alimentația puii și a șobolanilor; deși esențialitatea sa pentru om este necunoscută. Este, de asemenea, un agent reducător care este folosit pentru a elibera magneziu de oxidul său.

germaniu

A fost folosit ca semiconductor până în 1950, când a fost deplasat de siliciu; deși continuă să îndeplinească diverse funcții în domeniul electronicii. Germaniumul este utilizat în detectoarele de radiații. Oxidul de germaniu este utilizat în fibre optice și lentile cu unghi larg.

Staniu

Se folosește pentru acoperirea obiectelor de fier pentru a le proteja de rugină. Conservele se folosesc la sudare și la fabricarea plăcii de conserve pentru ambalarea alimentelor. Clorurile de staniu sunt utilizate în reducerea mineralelor de fier.

Compușii de staniu au numeroase aplicații. De exemplu, fluorura stanoasă este folosită în pastele de dinți; oxid de staniu în ceramică; și cobalt stannat ca un pigment albastru cerulean. De asemenea, staniu formează aliaje precum bronzul și pelicula.

Conduce

Este utilizat la fabricarea bateriilor auto; pentru protecția împotriva radiațiilor ionizante; iar în sudură.

Referințe

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. (A patra editie). Mc Graw Hill.
2. Elizabeth Sproat, Jessica Lin și Vancy Wong. (05 iunie 2019). Grupa 14: proprietăți și reacții generale. Recuperat din: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2019). Grup de carbon recuperat de la: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (21 martie 2019). Familia de elemente de carbon. Recuperat de la: thinkco.com
5. Moeller Therald. (2019). Elementul grupei de carbon. Encyclopædia Britannica. Recuperat de la: britannica.com