KARBONOIDY: PRVKY, VLASTNOSTI A POUŽITIA - CHÉMIA - 2026

Tieto carbonids sú všetky tie prvky, ktoré tvoria oxid rodinu takzvaný, skupina 14 (IVA) periodickej tabuľky. Skupina pozostáva z nekovového prvku, uhlíka; dva metaloidné prvky, kremík a germánium; a tri kovové prvky: cín, olovo a flourium.

Tieto prvky majú štyri elektróny v ich najvzdialenejších elektronickej plášťa, s ns ² np ² konfigurácie . Majú tendenciu používať oxidačný stav +4; S výnimkou olova, ktoré v dôsledku účinku páru inertných elektrónov používa oxidačný stav +2.

Drevené uhlie, reprezentatívny prvok skupiny karbonidov. Zdroj: Pxhere.

Prvky patriace do tejto rodiny sú chemicky stabilné, nie príliš reaktívne. Sú však schopné vytvárať hydridy a halogenidy. Ďalej tieto prvky majú tendenciu tvoriť kovalentné väzby; hoci cín a olovo (oba kovy) majú tendenciu vytvárať kovové väzby.

Hodnoty teploty topenia, teploty varu a energie ionizácie majú tendenciu klesať so zvyšujúcim sa atómovým počtom prvkov v skupine. Rovnako sa znižujú účinné zreťazenia, čo vedie k uhlíkovému viazaniu a jeho viacerým väzbám CC.

Prvky a charakteristiky

uhlík

Nekovový prvok s atómovým číslom 6 a atómovou hmotnosťou 12,011 g / mol. Uhlík je taký dôležitý prvok, že organická chémia sa nazýva uhlíková chémia, pretože všetky jeho zlúčeniny sú tvorené týmto prvkom.

Uhlík je prítomný v uhľohydrátoch, lipidoch, proteínoch a nukleových kyselinách; to znamená vo všetkých molekulách a makromolekulách zodpovedných za život. Je to však sedemnásty prvok v hojnosti v zemskej kôre.

Uhlík je jediný prvok rodiny, ktorý sa nachádza v zemskej kôre v čistej forme. Okrem toho, že sa spojí s ďalšími prvkami na vytvorenie ropy a uhličitany v horniny, ako je kalcit (CaCO ₃ ), magnezit (MgCO ₃ ) a dolomitu (hořečnatovápenatého ₃ · CaCO ₃ ).

Uhlík má 5 alotrópnych foriem: grafit, ktorý sa javí ako naskladané listy. Diamant je kryštál kubickej štruktúry štvorcového tvaru s atómami uhlíka umiestnenými v jeho vrcholoch.

Amorfný uhlík je čierny prášok vo forme sadzí. U fullerénu tvoria uhlíkové kruhy molekulárne usporiadanie podobné futbalovým loptičkám. A v graféne nájdeme vrstvu atómov uhlíka usporiadanú do voštinového vzoru.

kremík

Je to metaloid s atómovým číslom 14 a atómovou hmotnosťou 28,09 g / mol. To je nájdené v zemskej kôre, ako oxid kremičitý (SiO ₂ ), piesku a kremeňa, ako aj v rôznych minerálov a silikátové íly.

Kremík je druhým najhojnejším prvkom zemskej kôry. Má dve alotrópne formy: hnedú amorfnú a šedú kryštalickú formu, kovový lesk a kryštalické diamantové kryštály.

germánium

Je to metaloid s atómovým číslom 32 a atómovou hmotnosťou 72,61 g / mol. Germanium je málo známe každý deň. Nachádza sa iba ako stopa v niektorých strieborných a zinkových mineráloch, ako aj v niektorých druhoch uhlia a germanitu.

Má sivobielu farbu a tvorí kubickú a diamantovú kryštálovú štruktúru.

cín

Je to kov s atómovým číslom 50 a atómovou hmotnosťou 118,71 g / mol. Cín je mäkký tvarovateľný kov s nízkou teplotou topenia. Má dve alotrópne formy: p forma s tetragonálnou kryštálovou štruktúrou pri teplote miestnosti; a tvoria α, sivú farbu nájdenú pri teplotách pod 13 ° C.

Cín sa extrahuje z minerálnej cassiterite (Sno ₂ ).

Viesť

Je to kov s atómovým číslom 82 a atómovou hmotnosťou 207,2 g / mol. Má kryštalickú štruktúru zameranú na tvár, modrastú farbu a vysokú toxicitu pre človeka. Olovo sa nachádza ako súčasť minerálnej galérie (PbS).

Flevorian

Je to kov s atómovým číslom 114 a atómovou hmotnosťou 287 g / mol. Flevorium je umelý, rádioaktívny a veľmi krátky prvok. Jeho vlastnosti sú podobné vlastnostiam ušľachtilých plynov, hoci je možné, že ide o neskorší kov ako prechodné kovy.

vlastnosti

Bod topenia

Uhlík: 3 500 ° C (diamant).

Kremík: 1 410 ° C.

Geranium: 937,4 ° C

Cín: 231,88 ° C.

Olovo: 327,50 ° C.

Bod varu

Uhlík: 4 827 ° C (diamant).

Kremík: 2 355 ° C.

Germánium: 2 830 ° C

Cín: 2 260 ° C.

Olovo: 1740 ° C.

Hustota

Uhlík: 3,51 g / cm ³ (diamant).

Kremík: 2,33 g / cm ³ .

Germánium: 5,327 g / cm ³ .

Tin: 7,28 g / cm ³ .

Olovo: 11,343 g / cm ³ .

Ionizačná energia

Uhlík: 1 086 kJ / mol.

Kremík: 787 kJ / mol.

Germánium: 762 kJ / mol.

Cín: 709 kJ / mol.

Olovo: 716 kJ / mol.

Atómové rádio

Uhlík: 77 hodín.

Kremík: 118 hodín.

Germanium: 122 pm.

Cín: 140 hodín.

Olovo: 175 pm.

Hodnoty topenia a teploty varu prvkov skupiny 14 majú tendenciu klesať so zvyšujúcim sa počtom a atómovým polomerom.

Toto odráža nižšiu príťažlivú silu medzi atómami, keď sa ich veľkosť zvyšuje. Rovnaká tendencia je pozorovaná v ionizačných bodoch prvkov skupiny; čím väčšia je vzdialenosť elektrónu od jadra, tým nižšia je energia potrebná na jeho oddelenie.

Naopak, so zvyšujúcim sa atómovým číslom existuje tendencia zvyšovať hustotu prvku. Môže to byť spôsobené väčším počtom protónov a neutrónov, najmasívnejších jadrových zložiek.

aplikácia

uhlík

Grafit sa používa vo vláknitej forme pri výrobe plastov. Okrem toho sa používa pri výrobe ceruziek. Diamant je drahokam. Jeho veľká tvrdosť sa používa pri vŕtačkách v ropnom priemysle a v špičkách ceruziek na brúsenie skla.

Karbid vápenatý sa používa ako medziprodukt pri výrobe rozpúšťadiel sírouhlík a chlorid uhličitý. Uhlík sa používa pri syntéze oceľových a pneumatických plnív.

kremík

Kremík sa používa ako polovodič, ako aj pri rôznych funkciách v elektronickom priemysle. Má použitie ako lubrikačné a vodotesné činidlo. Oxid kremičitý (SiO ₂ ) sa používa na výrobu keramiky a skla, ako súčasť betónu a tehál.

Kremík sa používa vo vákuových čerpadlách. Je nevyhnutný pri výžive kurčiat a potkanov; hoci jeho podstata pre človeka nie je známa. Je to tiež redukčné činidlo, ktoré sa používa na uvoľňovanie horčíka od jeho oxidu.

germánium

Ako polovodič sa používal až do roku 1950, keď bol nahradený kremíkom; hoci naďalej plní rôzne funkcie v oblasti elektroniky. Germánium sa používa v detektoroch žiarenia. Oxid germánia sa používa v optických vláknach a širokouhlých šošovkách.

cín

Používa sa na natieranie železných predmetov, ktoré ich chránia pred hrdzou. Cín sa používa pri zváraní a pri výrobe pocínovaného plechu na balenie potravín. Chloridy cínu sa používajú pri redukcii minerálov železa.

Zlúčeniny cínu majú početné použitie. Napríklad sa v zubných pastách používa fluorid cínatý; oxid cínu v keramike; a stannan kobaltu ako cerulský modrý pigment. Cín tiež vytvára zliatiny ako bronz a cín.

Viesť

Používa sa pri výrobe autobatérií; v ochrane pred ionizujúcim žiarením; a pri zváraní.

Referencie

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. Elizabeth Sproat, Jessica Lin a Vancy Wong. (5. júna 2019). Skupina 14: všeobecné vlastnosti a reakcie. Obnovené z: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2019). Karbónová skupina sa získala späť z lokality: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21. marca 2019). Uhlíková rodina prvkov. Získané z: thinkco.com
5. Moeller Therald. (2019). Prvok uhlíkovej skupiny. Encyclopædia Britannica. Získané z: britannica.com