CARBONOIDS: ELEMENTI, RAKSTURLIELUMI UN LIETOJUMS - ĶĪMIJA - 2025

Par carbonids ir visus šos elementus, kas veido tā saukto oglekļa ģimene, grupa 14 (IVA), kas periodiskajā tabulā. Grupu veido nemetālisks elements, ogleklis; divi metalloīdi elementi, silīcijs un germānija; un trīs metāliski elementi: alva, svins un flevorijs.

Šo elementu tālākajā elektroniskajā apvalkā ir četri elektroni ar ns ² np ² konfigurāciju . Viņi mēdz izmantot +4 oksidācijas stāvokli; Izņemot svinu, kas inerta elektronu pāra iedarbības dēļ izmanto oksidācijas stāvokli +2.

Kokogles, raksturīgs elements oglekļa grupas. Avots: Pxhere.

Elementi, kas pieder šai ģimenei, ir ķīmiski stabili, ne visai reaģējoši. Bet tie spēj veidot hidrīdus un halogenīdus. Turklāt elementiem ir tendence veidot kovalentās saites; kaut arī alva un svins (abi metāli) mēdz veidot metāla saites.

Kušanas punktu, viršanas punktu un jonizācijas enerģijas vērtībām ir tendence samazināties, palielinoties grupas elementu atomu skaitam. Tāpat samazinās efektīva konkatenācija, kas izraisa oglekļa un tā daudzkārtīgo CC saišu veidošanos.

Elementi un raksturlielumi

Ogleklis

Nemetālisks elements ar atoma numuru 6 un atoma svaru 12,011 g / mol. Ogleklis ir tik svarīgs elements, ka organisko ķīmiju sauc par oglekļa ķīmiju, jo visus tā savienojumus veido šis elements.

Ogleklis atrodas ogļhidrātos, lipīdos, olbaltumvielās un nukleīnskābēs; tas ir, visās molekulās un makromolekulās, kas atbild par dzīvību. Tomēr tas ir septiņpadsmitais elements zemes garozas pārpilnībā.

Ogleklis ir vienīgais ģimenes elements, kas tīrā veidā atrodams zemes garozā. Turklāt tas apvieno ar citiem elementiem, veidojot naftu un karbonātus akmeņos, piemēram, kalcītā (CaCO ₃ ), magnezītā (MgCO ₃ ) un dolomītā (MgCO ₃ · CaCO ₃ ).

Ogleklim ir 5 allotropiskas formas: grafīts, kas parādās kā sakrautas loksnes. Dimants ir kubveida struktūras kristāls, tetraedrisks ar oglekļa atomiem, kas atrodas tā virsotnēs.

Amorfs ogleklis ir melns pulveris kvēpu veidā. Pilolēnā oglekļa gredzeni veido molekulāru izkārtojumu, kas līdzīgs futbola bumbiņām. Un grafēnā mēs atrodam oglekļa atomu slāni, kas sakārtots šūnveida modelī.

Silīcijs

Tas ir metalloīds ar atomu numuru 14 un atoma masu 28,09 g / mol. Tas ir atrodams zemes garozā kā silīcija dioksīds (SiO ₂ ), smiltis un kvarcs, kā arī dažādi minerāli un silikāta māli.

Silīcijs ir otrs bagātīgākais elements zemes garozā. Tam ir divas allotropiskas formas: brūna amorfa forma un pelēka kristāliska forma, metālisks spīdums un kubveida dimanta kristāli.

Ģermānija

Tas ir metalloīds ar atomu numuru 32 un atoma masu 72,61 g / mol. Germānija ir maz pazīstama ikdienā. Kā pēdas tas atrodams tikai dažos sudraba un cinka minerālos, kā arī dažos ogļu veidos un germanītā.

Tā ir pelēcīgi baltā krāsā un veido kubveida un dimanta kristāla struktūru.

Alva

Tas ir metāls ar atomu numuru 50 un atomu svaru 118,71 g / mol. Alva ir mīksts, formējams metāls ar zemu kušanas temperatūru. Tam ir divas allotropiskas formas: β forma ar tetragonālu kristāla struktūru istabas temperatūrā; un forma α ir pelēkā krāsā, kas atrodama temperatūrā zem 13 ºC.

Alvu ekstrahē no minerālā kasiterīta (SnO ₂ ).

Svins

Tas ir metāls ar atomu numuru 82 un atoma svaru 207,2 g / mol. Tam ir uz sejas vērsta kristāliska struktūra, zilgani balta krāsa un augsta toksicitāte cilvēkiem. Svins ir atrodams kā daļa no minerālās galenas (PbS).

Flevoriants

Tas ir metāls ar atomu numuru 114 un atoma svaru 287 g / mol. Flevorijs ir mākslīgs, radioaktīvs un ļoti īslaicīgs elements. Tās īpašības ir līdzīgas cēlu gāzu īpašībām, lai gan iespējams, ka tas ir vēlāks metāls nekā pārejas metāli.

raksturojums

Kušanas punkts

Ogleklis: 3500 ºC (dimants).

Silīcijs: 1410 ºC.

Ģerānijs: 937,4 ° C.

Alva: 231,88 ºC.

Svins: 327,50 ºC.

Vārīšanās punkts

Ogleklis: 4827 ºC (dimants).

Silīcijs: 2355 ºC.

Germānija: 2 830 ° C.

Alva: 2260 ºC.

Svins: 1 740 ºC.

Blīvums

Ogleklis: 3,51 g / cm ³ (dimants).

Silīcijs: 2,33 g / cm ³ .

Germānija: 5,327 g / cm ³ .

Alva: 7,28 g / cm ³ .

Svins: 11,343 g / cm ³ .

Jonizācijas enerģija

Ogleklis: 1 086 kJ / mol.

Silīcijs: 787 kJ / mol.

Germānija: 762 kJ / mol.

Alva: 709 kJ / mol.

Svins: 716 kJ / mol.

Atomu radio

Ogleklis: 77 vakarā.

Silīcijs: plkst.

Ģermānijs: 122 vakarā.

Alva: 140 vakarā.

Svins: plkst. 175.00.

14. grupas elementu kušanas un viršanas temperatūras vērtībām ir tendence samazināties, palielinoties to skaitam un atomu rādiusam.

Tas atspoguļo mazāku pievilcīgo spēku starp atomiem, palielinoties to izmēram. Tāda pati tendence vērojama grupas elementu jonizācijas punktos; jo lielāks elektrona attālums no kodola, jo mazāka enerģija nepieciešama tā atdalīšanai.

Gluži pretēji, palielinoties atomu skaitam, ir tendence palielināt elementa blīvumu. Tas var būt saistīts ar lielāku protonu un neitronu, masīvāko kodolkomponentu, skaitu.

Lietojumprogrammas

Ogleklis

Plastmasas ražošanā grafītu izmanto šķiedru formā. Turklāt to izmanto zīmuļu ražošanā. Dimants ir dārgakmens. Tā lielā cietība tiek izmantota urbumos naftas rūpniecībā un zīmuļu padomos stikla griešanai.

Kalcija karbīds tiek izmantots kā starpprodukts šķīdinātāju oglekļa disulfīda un oglekļa tetrahlorīda ražošanā. Oglekli izmanto tērauda un riepu pildvielu sintēzē.

Silīcijs

Silīcijs tiek izmantots kā pusvadītājs, kā arī dažādās funkcijās elektronikas nozarē. To var izmantot kā smērvielu un hidroizolācijas līdzekli. Silīcija dioksīds (SiO ₂ ) tiek izmantots keramikas un stikla ražošanā, kā arī ir betona un ķieģeļu sastāvdaļa.

Silīciju izmanto vakuuma sūkņos. Tas ir būtisks cāļu un žurku uzturā; kaut arī tā būtiskums cilvēkam nav zināms. Tas ir arī reducējošs līdzeklis, ko izmanto, lai atbrīvotu magniju no tā oksīda.

Ģermānija

To kā pusvadītāju izmantoja līdz 1950. gadam, kad to pārvietoja silīcijs; kaut arī tas joprojām pilda dažādas funkcijas elektronikas jomā. Ģerumāns tiek izmantots radiācijas detektoros. Germija oksīdu izmanto optiskajās šķiedrās un platleņķa objektīvos.

Alva

To lieto dzelzs priekšmetu pārklāšanai, lai pasargātu tos no rūsas. Alva tiek izmantota metināšanā un skārda ražošanā pārtikas iesaiņošanai. Alvas hlorīdi tiek izmantoti dzelzs minerālu samazināšanai.

Alvas savienojumiem ir daudz pielietojumu. Piemēram, zobu pastās tiek izmantots cietais fluorīds; alvas oksīds keramikā; un kobalta stannāts kā cerulean zils pigments. Arī alva veido sakausējumus, piemēram, bronzu un alvu.

Svins

To izmanto automašīnu akumulatoru ražošanā; aizsardzībā pret jonizējošo starojumu; un metināšanā.

Atsauces

1. Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums). Mc Graw Hill.
2. Elizabete Sproat, Jessica Lin un Vancy Wong. (2019. gada 5. jūnijs). 14. grupa: vispārīgās īpašības un reakcijas. Atgūts no: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2019. gads). Oglekļa grupa ir atgūta no: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. gada 21. marts). Elementu oglekļa saime. Atgūts no: domaco.com
5. Moellers Theralds. (2019. gads). Oglekļa grupas elements. Encyclopædia Britannica. Atgūts no: britannica.com