КАРБОНОИДЫ: ЭЛЕМЕНТЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ - ХИМИЯ - 2025

В carbonids являются все те элементы , которые составляют так называемую семью углерода, группа 14 (IVA) периодической таблицы. Группа состоит из неметаллического элемента, углерода; два металлоидных элемента, кремний и германий; и три металлических элемента: олово, свинец и флеворий.

Эти элементы имеют четыре электрона в их внешней электронной оболочке с конфигурацией ns ² np ² . Они обычно используют степень окисления +4; За исключением свинца, который из-за воздействия пары инертных электронов использует степень окисления +2.

Древесный уголь, представительный элемент группы карбонидов. Источник: Pxhere.

Элементы, принадлежащие к этому семейству, химически стабильны, не очень реакционноспособны. Но они способны образовывать гидриды и галогениды. Кроме того, элементы имеют тенденцию к образованию ковалентных связей; хотя олово и свинец (оба металла) имеют тенденцию к образованию металлических связей.

Значения точек плавления, кипения и энергии ионизации имеют тенденцию к уменьшению с увеличением атомного номера элементов в группе. Точно так же уменьшаются эффективные конкатенации, ведущие к углероду и его множественным связям CC.

Элементы и характеристики

углерод

Неметаллический элемент с атомным номером 6 и атомной массой 12,011 г / моль. Углерод - настолько важный элемент, что органическую химию называют химией углерода, поскольку все его соединения образованы этим элементом.

Углерод присутствует в углеводах, липидах, белках и нуклеиновых кислотах; то есть во всех молекулах и макромолекулах, ответственных за жизнь. Однако это семнадцатый элемент земной коры по распространенности.

Углерод - единственный элемент семейства, который находится в земной коре в чистом виде. Кроме того, он соединяется с другими элементами с образованием нефти и карбонатов в таких породах, как кальцит (CaCO ₃ ), магнезит (MgCO ₃ ) и доломит (MgCO ₃ · CaCO ₃ ).

Углерод имеет 5 аллотропных форм: графит, который выглядит как сложенные листы. Алмаз представляет собой кристалл кубической структуры, тетраэдрической формы с атомами углерода, расположенными в его вершинах.

Аморфный углерод представляет собой черный порошок в виде сажи. В фуллерене углеродные кольца образуют молекулярные структуры, похожие на футбольные мячи. А в графене мы находим слой атомов углерода, расположенных в виде сот.

кремний

Это металлоид с атомным номером 14 и атомной массой 28,09 г / моль. Он содержится в земной коре в виде кремнезема (SiO ₂ ), песка и кварца, а также в различных минералах и силикатных глинах.

Кремний - второй по распространенности элемент в земной коре. Он имеет две аллотропные формы: коричневую аморфную и серую кристаллическую форму, металлический блеск и кубические кристаллы алмаза.

германий

Это металлоид с атомным номером 32 и атомной массой 72,61 г / моль. О германии в повседневной жизни мало что известно. Он встречается только в следовых количествах в некоторых минералах серебра и цинка, а также в некоторых типах угля и германите.

Он серовато-белого цвета и образует кубическую кристаллическую структуру алмаза.

Банка

Это металл с атомным номером 50 и атомной массой 118,71 г / моль. Олово - мягкий формуемый металл с низкой температурой плавления. Он имеет две аллотропные формы: β-форма с тетрагональной кристаллической структурой при комнатной температуре; и образуют α серого цвета при температуре ниже 13 ºC.

Олово добывается из минерала касситерита (SnO ₂ ).

Свинец

Это металл с атомным номером 82 и атомной массой 207,2 г / моль. Он имеет гранецентрированную кристаллическую структуру, голубовато-белый цвет и высокую токсичность для человека. Свинец входит в состав минерального галенита (PbS).

Flevorian

Это металл с атомным номером 114 и атомной массой 287 г / моль. Флеворий - искусственный, радиоактивный и очень короткоживущий элемент. Его свойства аналогичны свойствам благородных газов, хотя возможно, что это более поздний металл, чем переходные металлы.

характеристики

Температура плавления

Углерод: 3500 ºC (алмаз).

Кремний: 1,410 ºC.

Герань: 937,4 ° C.

Олово: 231,88 ºC.

Свинец: 327,50 ºC.

Точка кипения

Углерод: 4827 ºC (алмаз).

Кремний: 2355 ºC.

Германий: 2830 ° C.

Олово: 2260 ºC.

Свинец: 1,740 ºC.

плотность

Углерод: 3,51 г / см ³ (алмаз).

Кремний: 2,33 г / см ³ .

Германий: 5,327 г / см ³ .

Олово: 7,28 г / см ³ .

Свинец: 11,343 г / см ³ .

Энергия ионизации

Углерод: 1086 кДж / моль.

Кремний: 787 кДж / моль.

Германий: 762 кДж / моль.

Олово: 709 кДж / моль.

Свинец: 716 кДж / моль.

Атомное радио

Углерод: 77 пм.

Кремний: 118 пм.

Германий: 122 пм.

Олово: 140 пм.

Ведущий: 175 пм.

Значения температуры плавления и кипения элементов группы 14 имеют тенденцию к уменьшению с увеличением их количества и атомного радиуса.

Это отражает более низкую силу притяжения между атомами по мере увеличения их размера. Такая же тенденция наблюдается в точках ионизации элементов группы; чем больше расстояние электрона от ядра, тем меньше энергия, необходимая для его отделения.

Напротив, с увеличением атомного номера появляется тенденция к увеличению плотности элемента. Это может быть связано с большим количеством протонов и нейтронов, наиболее массивных ядерных компонентов.

Приложения

углерод

Графит используется в волокнистой форме при производстве пластмасс. Кроме того, он используется при производстве карандашей. Бриллиант - драгоценный камень. Его высокая твердость используется в сверлах в нефтяной промышленности и в наконечниках карандашей для резки стекла.

Карбид кальция используется в качестве промежуточного продукта при производстве растворителей сероуглерода и четыреххлористого углерода. Углерод используется при синтезе стали и наполнителей шин.

кремний

Кремний используется в качестве полупроводника, а также для различных целей в электронной промышленности. Применяется в качестве смазки и гидроизоляции. Кремнезем (SiO ₂ ) используется в производстве керамики и стекла, а также входит в состав бетона и кирпича.

Кремний используется в вакуумных насосах. Незаменим в питании цыплят и крыс; хотя его существенность для человека неизвестна. Это также восстановитель, который используется для освобождения магния от его оксида.

германий

Он использовался как полупроводник до 1950 года, когда его заменил кремний; хотя он продолжает выполнять различные функции в области электроники. Германий используется в детекторах излучения. Оксид германия используется в оптических волокнах и широкоугольных объективах.

Банка

Он используется для покрытия железных предметов, чтобы защитить их от ржавчины. Олово используется при сварке и производстве белой жести для упаковки пищевых продуктов. Хлориды олова используются для восстановления минералов железа.

Соединения олова имеют множество применений. Например, фторид олова используется в зубных пастах; оксид олова в керамике; и станнат кобальта как лазурно-голубой пигмент. Кроме того, олово образует сплавы, такие как бронза и олово.

Свинец

Используется при производстве автомобильных аккумуляторов; в защите от ионизирующего излучения; и в сварке.

Ссылки

1. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.
2. Элизабет Спроут, Джессика Лин и Вэнси Вонг. (05 июня 2019 г.). Группа 14: общие свойства и реакции. Получено с: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2019). Группа углерода, полученная с: en.wikipedia.org
4. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (21 марта 2019 г.). Семейство элементов углерода. Получено с: thinkco.com
5. Moeller Therald. (2019). Элемент группы углерода. Encyclopdia Britannica. Получено с: britannica.com