Οικογένεια στοιχείων άνθρακα

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Ένας τρόπος ταξινόμησης στοιχείων είναι από την οικογένεια στην οποία ανήκουν. Μια οικογένεια στοιχείων αποτελείται από ομόλογα στοιχεία στα οποία ονομάζεται, δηλαδή άτομα που έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων σθένους και επομένως παρόμοιες χημικές ιδιότητες. Μερικά παραδείγματα οικογενειών στοιχείων είναι: η οικογένεια του αζώτου, η οικογένεια του οξυγόνου και η οικογένεια του άνθρακα. Σε αυτό το άρθρο, θα μιλήσουμε ειδικά για την οικογένεια του άνθρακα.

Τι είναι η οικογένεια άνθρακα;

Η οικογένεια άνθρακα είναι η ομάδα 14 του περιοδικού πίνακα. Αποτελείται από πέντε στοιχεία: άνθρακα, πυρίτιο, γερμάνιο, κασσίτερο και μόλυβδο. Είναι πιθανό ότι το στοιχείο 114, το flerovium, συμπεριφέρεται επίσης από ορισμένες απόψεις ως μέλος αυτής της οικογένειας. Η οικογένεια του άνθρακα βρίσκεται περίπου στη μέση του περιοδικού πίνακα, με τα αμέταλλα στα δεξιά και τα μέταλλα στα αριστερά. Είναι επίσης γνωστή ως ομάδα άνθρακα, ομάδα κρυσταλλογενών στοιχείων, ομάδα 14 ή ομάδα IV. 

Χαρακτηριστικά της οικογένειας του άνθρακα

Ακολουθούν ορισμένα στοιχεία για την οικογένεια του άνθρακα:

  • Τα στοιχεία της οικογένειας του άνθρακα περιέχουν άτομα που έχουν 4 ηλεκτρόνια στο εξωτερικό ενεργειακό τους επίπεδο. Δύο από αυτά τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στο υποκέλυφος s , ενώ τα άλλα 2 βρίσκονται στο υποκέλυφος p . Μόνο το carbon έχει την εξωτερική διαμόρφωση s2, γεγονός που εξηγεί μερικές από τις διαφορές μεταξύ του άνθρακα και άλλων αντικειμένων της οικογένειας.
  • Καθώς ανεβαίνετε την οικογένεια άνθρακα στον περιοδικό πίνακα, η ατομική ακτίνα και η ιοντική ακτίνα αυξάνονται, ενώ η ηλεκτραρνητικότητα και η ενέργεια ιοντισμού μειώνονται. Το μέγεθος του ατόμου αυξάνεται κατεβαίνοντας την ομάδα, επειδή προστίθεται ένα επιπλέον κέλυφος ηλεκτρονίων. 
  • Η πυκνότητα των στοιχείων αυξάνεται καθώς κατεβαίνετε στην ομάδα.
  • Η οικογένεια άνθρακα αποτελείται από ένα αμέταλλο (άνθρακας), δύο μεταλλοειδή (πυρίτιο και γερμάνιο) και δύο μέταλλα (κασσίτερος και μόλυβδος). Με άλλα λόγια, τα στοιχεία αποκτούν μεταλλικότητα καθώς κατεβαίνεις στην ομάδα.
  • Αυτά τα στοιχεία βρίσκονται σε μια μεγάλη ποικιλία ενώσεων. Ο άνθρακας είναι το μόνο στοιχείο στην ομάδα που μπορεί να βρεθεί καθαρό στη φύση.
  • Τα στοιχεία της οικογένειας του άνθρακα έχουν πολύ μεταβλητές φυσικές και χημικές ιδιότητες.
  • Γενικά, τα στοιχεία της οικογένειας του άνθρακα είναι σταθερά και τείνουν να μην αντιδρούν.
  • Τα στοιχεία τείνουν να σχηματίζουν ομοιοπολικές ενώσεις, αν και ο κασσίτερος και ο μόλυβδος σχηματίζουν επίσης ιοντικές ενώσεις.
  • Με εξαίρεση τον μόλυβδο, όλα τα στοιχεία της οικογένειας του άνθρακα υπάρχουν σε διαφορετικές μορφές ή αλλότροπα. Ο άνθρακας, για παράδειγμα, βρίσκεται στα διαμάντια, τον γραφίτη, το φουλερένιο και τα αλλότροπα του άμορφου άνθρακα. Ο κασσίτερος εμφανίζεται ως λευκός κασσίτερος, γκρίζος κασσίτερος και ρομβικός κασσίτερος. Ο μόλυβδος απαντάται μόνο ως πυκνό, μπλε-γκρι μέταλλο.
  • Τα στοιχεία της ομάδας 14 (οικογένεια άνθρακα) έχουν πολύ υψηλότερα σημεία τήξης και βρασμού από τα στοιχεία της ομάδας 13. Τα σημεία τήξης και βρασμού στην οικογένεια άνθρακα τείνουν να μειώνονται καθώς κινείστε προς τα κάτω στην ομάδα. Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι οι ατομικές δυνάμεις μέσα σε μεγαλύτερα μόρια δεν είναι τόσο ισχυρές. Ο μόλυβδος, για παράδειγμα, έχει τόσο χαμηλό σημείο τήξης που υγροποιείται εύκολα στη φωτιά, καθιστώντας τον χρήσιμο ως βάση συγκόλλησης.

Χρήσεις των στοιχείων και των ενώσεων της οικογένειας του άνθρακα

Τα στοιχεία της οικογένειας του άνθρακα είναι σημαντικά στην καθημερινή ζωή και στη βιομηχανία αφού ο άνθρακας είναι η βάση της βιοχημείας και της οργανικής ζωής. Ο αλλοτροπικός γραφίτης του χρησιμοποιείται σε μολύβια και πυραύλους. Οι ζωντανοί οργανισμοί, οι πρωτεΐνες, τα πλαστικά, τα τρόφιμα και τα οργανικά δομικά υλικά περιέχουν άνθρακα. Οι σιλικόνες, οι οποίες είναι ενώσεις πυριτίου, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή λιπαντικών και για αντλίες κενού. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται ως οξείδιο για την κατασκευή γυαλιού. Το γερμάνιο και το πυρίτιο είναι σημαντικοί ημιαγωγοί . Ο κασσίτερος και ο μόλυβδος χρησιμοποιούνται σε κράματα και για την παραγωγή χρωστικών.

Δεδομένα για τα στοιχεία της οικογένειας άνθρακα (Ομάδα 14)

κάνω ναι ge sn bp
Σημείο τήξης (°C) 3500 (διαμάντι) 1410 937,4 231,88 327.502
Σημείο βρασμού (°C) 4827 2355 2830 2260 1740
Πυκνότητα (g/  cm3  ) 3,51 (διαμάντι) 2.33 5.323 7.28 11.343
Ενέργεια ιονισμού (kJ/mol) 1086 787 762 709 716
Ατομική ακτίνα (pm) 77 118 122 140 175
Ιονική ακτίνα (pm) 260 (  C4-  ) 118 (Sn  2+  ) 119 (Pb  2+  )
συνηθισμένος αριθμός οξείδωσης 3. 4 4 2, 4 2, 4 23
Σκληρότητα (Mohs) 10 (διαμάντι) 6.5 6.0 1.5 1.5
κρυσταλλική δομή κυβικά (διαμάντι) κυβικός κυβικός τετράγωνος fcc

βιβλιογραφικές αναφορές

Claramunt, R. (2013). Κύριες χημικές ενώσεις. Σύνταξη UNED. Διαθέσιμο στη διεύθυνση: https://books.google.co.ve/books?id=K45iAgAAQBAJ&dq

Gutierrez, Ε. (1984). Χημεία. ΑΝΤΙΣΤΡΟΦΗ. Διαθέσιμο στη διεύθυνση: https://books.google.co.ve/books?id=6h32OtElkAsC&dq

-Διαφήμιση-

mm
Isabel Matos (M.A.)
(Master en en Inglés como lengua extranjera.) - COLABORADORA. Redactora y divulgadora.

Artículos relacionados