Famille d’éléments carbone

Une façon de classer les éléments est par la famille à laquelle ils appartiennent. Une famille d’éléments est constituée d’éléments homologues auxquels elle porte son nom, c’est-à-dire d’atomes qui ont le même nombre d’électrons de valence et donc des propriétés chimiques similaires. Quelques exemples de familles d’éléments sont : la famille de l’azote, la famille de l’oxygène et la famille du carbone. Dans cet article, nous parlerons plus particulièrement de la famille du carbone.

Quelle est la famille du carbone ?

La famille du carbone est le groupe 14 du tableau périodique. Il est composé de cinq éléments : le carbone, le silicium, le germanium, l’étain et le plomb. Il est probable que l’élément 114, flerovium, se comporte également à certains égards comme un membre de cette famille. La famille du carbone se situe à peu près au milieu du tableau périodique, avec les non-métaux à droite et les métaux à gauche. Il est également connu sous le nom de groupe carboné, groupe d’éléments cristallogènes, groupe 14 ou groupe IV. 

Caractéristiques de la famille du carbone

Voici quelques faits sur la famille du carbone :

• Les éléments de la famille du carbone contiennent des atomes qui ont 4 électrons dans leur niveau d’énergie externe. Deux de ces électrons sont dans la sous-couche s , tandis que les 2 autres sont dans la sous-couche p . Seul le carbone a la configuration extérieure s2, ce qui explique certaines des différences entre le carbone et les autres éléments de la famille.
• Au fur et à mesure que vous montez dans la famille du carbone sur le tableau périodique, le rayon atomique et le rayon ionique augmentent, tandis que l’électronégativité et l’énergie d’ionisation diminuent. La taille de l’atome augmente en descendant dans le groupe, car une couche d’électrons supplémentaire est ajoutée. 
• La densité des éléments augmente au fur et à mesure que l’on descend le groupe.
• La famille du carbone comprend un non-métal (le carbone), deux métalloïdes (le silicium et le germanium) et deux métaux (l’étain et le plomb). En d’autres termes, les éléments gagnent en métallicité au fur et à mesure que vous descendez dans le groupe.
• Ces éléments se retrouvent dans une grande variété de composés. Le carbone est le seul élément du groupe qui peut être trouvé pur dans la nature.
• Les éléments de la famille du carbone ont des propriétés physiques et chimiques très variables.
• En général, les éléments de la famille du carbone sont stables et ont tendance à être non réactifs.
• Les éléments ont tendance à former des composés covalents, bien que l’étain et le plomb forment également des composés ioniques.
• A l’exception du plomb, tous les éléments de la famille du carbone existent sous différentes formes ou allotropes. Le carbone, par exemple, se trouve dans les diamants, le graphite, le fullerène et les allotropes de carbone amorphe. L’étain se présente sous la forme d’étain blanc, d’étain gris et d’étain rhombique. Le plomb se trouve uniquement sous forme de métal dense, gris bleuâtre.
• Les éléments du groupe 14 (famille du carbone) ont des points de fusion et d’ébullition beaucoup plus élevés que les éléments du groupe 13. Les points de fusion et d’ébullition de la famille du carbone ont tendance à diminuer à mesure que vous descendez dans le groupe. C’est principalement parce que les forces atomiques à l’intérieur des molécules plus grosses ne sont pas aussi fortes. Le plomb, par exemple, a un point de fusion si bas qu’il est facilement liquéfié par le feu, ce qui le rend utile comme base de soudure.

Utilisations des éléments et composés de la famille du carbone

Les éléments de la famille du carbone sont importants dans la vie quotidienne et dans l’industrie puisque le carbone est à la base de la biochimie et de la vie organique. Son graphite allotrope est utilisé dans les crayons et les fusées. Les organismes vivants, les protéines, les plastiques, les aliments et les matériaux de construction organiques contiennent tous du carbone. Les silicones, qui sont des composés de silicium, sont utilisées pour fabriquer des lubrifiants et pour les pompes à vide. Le silicium est utilisé comme oxyde pour fabriquer du verre. Le germanium et le silicium sont des semi-conducteurs importants . L’étain et le plomb sont utilisés dans les alliages et pour fabriquer des pigments.

Données pour les éléments de la famille du carbone (Groupe 14)

Les références

En ligneClaramunt, R. (2013). Principaux composés chimiques. Éditorial UNED. Disponible sur : https://books.google.co.ve/books?id=K45iAgAAQBAJ&dq

En ligneGutierrez, E. (1984). Chimie. inverse. Disponible sur : https://books.google.co.ve/books?id=6h32OtElkAsC&dq