KARBONOIDY: PRVKY, VLASTNOSTI A POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Tyto carbonids jsou všechny ty prvky, které tvoří oxid rodinu takzvaný, skupina 14 (IVA) periodické tabulky. Skupina se skládá z nekovového prvku, uhlíku; dva metaloidní prvky, křemík a germanium; a tři kovové prvky: cín, olovo a flevorium.

Tyto prvky mají ve vnějším elektronickém obalu čtyři elektrony s konfigurací ns ² np ². Mají tendenci používat oxidační stav +4; S výjimkou olova, které v důsledku účinku dvojice inertních elektronů používá oxidační stav +2.

Uhlí, reprezentativní prvek skupiny karbonidů. Zdroj: Pxhere.

Prvky patřící do této rodiny jsou chemicky stabilní, nejsou příliš reaktivní. Jsou však schopné vytvářet hydridy a halogenidy. Kromě toho tyto prvky mají tendenci tvořit kovalentní vazby; i když cín a olovo (oba kovy) mají tendenci tvořit kovové vazby.

Hodnoty teploty tání, teploty varu a energie ionizace mají tendenci klesat se zvyšujícím se atomovým počtem prvků ve skupině. Stejně tak klesají účinné zřetězení, což vede k uhlíku a jeho mnoha vazbám CC.

Prvky a vlastnosti

Uhlík

Nekovový prvek s atomovým číslem 6 a atomovou hmotností 12,011 g / mol. Uhlík je tak důležitým prvkem, že se organická chemie nazývá chemie uhlíku, protože tímto prvkem jsou tvořeny všechny jeho sloučeniny.

Uhlík je přítomen v uhlohydrátech, lipidech, proteinech a nukleových kyselinách; to je ve všech molekulách a makromolekulách zodpovědných za život. V zemské kůře je však hojně sedmnáctý prvek.

Uhlík je jediným prvkem rodiny, který se nachází v zemské kůře v čisté formě. Kromě toho se kombinuje s dalšími prvky a vytváří ropu a uhličitany ve horninách, jako je kalcit (CaCO ₃), magnezit (MgCO ₃) a dolomit (MgCO ₃ · CaCO ₃).

Uhlík má 5 allotropických forem: grafit, který se zobrazuje jako skládané listy. Diamant je krystal krychlové struktury, ve tvaru čtyřhranu, s atomy uhlíku umístěnými na jeho vrcholcích.

Amorfní uhlík je černý prášek ve formě sazí. V fullerenu tvoří uhlíkové kruhy molekulární uspořádání podobné fotbalovým míčům. A v grafenu najdeme vrstvu atomů uhlíku uspořádaných do voštinového vzoru.

Křemík

Je to metaloid s atomovým číslem 14 a atomovou hmotností 28,09 g / mol. Nachází se v zemské kůře jako oxid křemičitý (SiO ₂), písek a křemen, stejně jako v různých minerálech a silikátových jílech.

Křemík je druhým nejhojnějším prvkem v zemské kůře. Má dvě allotropické formy: hnědou amorfní a šedou krystalickou formu, kovový lesk a kubické diamantové krystaly.

Germanium

Je to metaloid s atomovým číslem 32 a atomovou hmotností 72,61 g / mol. Germanium je denně málo známé. Nachází se pouze jako stopa v některých minerálech stříbra a zinku, stejně jako v některých typech uhlí a germanitu.

Je šedavě bílé barvy a tvoří kubickou a diamantovou krystalovou strukturu.

Cín

Je to kov s atomovým číslem 50 a atomovou hmotností 118,71 g / mol. Cín je měkký, tvárný kov s nízkou teplotou tání. Má dvě allotropické formy: p forma, s tetragonální krystalovou strukturou při teplotě místnosti; a tvoří α, šedou barvu nalezenou při teplotách pod 13 ° C.

Cín se extrahuje z minerální cassiterite (SnO ₂).

Vést

Je to kov s atomovým číslem 82 a atomovou hmotností 207,2 g / mol. Má krystalickou strukturu zaměřenou na obličej, modro-bílou barvu a vysokou toxicitu pro člověka. Olovo se nachází jako součást minerální galeny (PbS).

Flevorian

Je to kov s atomovým číslem 114 a atomovou hmotností 287 g / mol. Flevorium je umělý, radioaktivní a velmi krátkotrvající prvek. Jeho vlastnosti jsou podobné vlastnostem ušlechtilých plynů, i když je možné, že se jedná o později kov než přechodné kovy.

vlastnosti

Bod tání

Uhlík: 3 500 ºC (diamant).

Křemík: 1 410 ºC.

Geran: 937,4 ° C

Cín: 231,88 ° C.

Olovo: 327,50 ° C.

Bod varu

Uhlík: 4 827 ° C (diamant).

Křemík: 2 355 ° C.

Germanium: 2 830 ° C

Cín: 2 260 ° C.

Olovo: 1 740 ° C.

Hustota

Uhlík: 3,51 g / cm ³ (diamant).

Křemík: 2,33 g / cm ³.

Germanium: 5,327 g / cm ³.

Tin: 7,28 g / cm ³.

Olovo: 11,343 g / cm ³.

Ionizační energie

Uhlík: 1 086 kJ / mol.

Křemík: 787 kJ / mol.

Germanium: 762 kJ / mol.

Cín: 709 kJ / mol.

Olovo: 716 kJ / mol.

Atomové rádio

Uhlík: 77 hodin.

Křemík: 118 hodin.

Germanium: 122 hodin.

Cín: 140 pm.

Vedení: 175 hodin.

Hodnoty tání a bodu varu prvků skupiny 14 mají tendenci klesat se zvyšujícím se počtem a atomovým poloměrem.

To odráží nižší přitažlivou sílu mezi atomy, když se jejich velikost zvětšuje. Stejná tendence je pozorována v ionizačních bodech prvků skupiny; čím větší je vzdálenost elektronu od jádra, tím nižší je energie potřebná pro jeho oddělení.

Naopak, jak se atomové číslo zvyšuje, existuje tendence ke zvýšení hustoty prvku. To může být způsobeno větším počtem protonů a neutronů, nejmasivnějších jaderných složek.

Aplikace

Uhlík

Grafit se používá ve vláknité formě při výrobě plastů. Kromě toho se používá při výrobě tužek. Diamant je vzácný klenot. Jeho velká tvrdost se používá při vrtání v ropném průmyslu a ve špičkách tužek na broušené sklo.

Karbid vápenatý se používá jako meziprodukt při výrobě rozpouštědel sirník uhličitý a chlorid uhličitý. Uhlík se používá při syntéze plnidel oceli a pneumatik.

Křemík

Křemík se používá jako polovodič a také v různých funkcích v elektronickém průmyslu. Má použití jako lubrikant a vodotěsný prostředek. Silica (SiO ₂) se používá při výrobě keramiky a skla, jakož i jako součást betonu a cihel.

Křemík se používá ve vakuových čerpadlech. Je nezbytný ve výživě kuřat a potkanů; i když jeho podstata pro člověka není známa. Je to také redukční činidlo, které se používá k uvolňování hořčíku od jeho oxidu.

Germanium

Jako polovodič byl používán až do roku 1950, kdy byl nahrazen křemíkem; i když nadále plní různé funkce v oblasti elektroniky. Germanium se používá v detektorech záření. Oxid germania se používá v optických vláknech a širokoúhlých čočkách.

Cín

Používá se k natírání železných předmětů, aby byly chráněny před rzí. Cín se používá při svařování a výrobě plechů pro balení potravin. Chloridy cínu se používají při redukci minerálů železa.

Sloučeniny cínu mají četné použití. Například fluorid cínatý se používá v zubních pastách; oxid cínu v keramice; a kobalt stannate jako cerulean modrý pigment. Také cín tvoří slitiny jako bronz a cín.

Vést

Používá se při výrobě autobaterií; v ochraně proti ionizujícímu záření; a ve svařování.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
2. Elizabeth Sproat, Jessica Lin a Vancy Wong. (5. června 2019). Skupina 14: obecné vlastnosti a reakce. Obnoveno z: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2019). Karbonová skupina byla získána z: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21. března 2019). Uhlíková rodina prvků. Obnoveno z: thinkco.com
5. Moeller Therald. (2019). Prvek uhlíkové skupiny. Encyclopædia Britannica. Obnoveno z: britannica.com