KARBONOIDER: ELEMENTER, EGENSKAPER OG BRUKSOMRÅDER - KJEMI - 2026

De carbonids er alle de elementer som utgjør den såkalte karbon-familie, gruppe 14 (IVa) i det periodiske system. Gruppen består av et ikke-metallisk element, karbon; to metalloidelementer, silisium og germanium; og tre metalliske elementer: tinn, bly og flevorium.

Disse elementene har fire elektroner i deres ytterste elektroniske skall, med ns ² np ^2- konfigurasjonen . De har en tendens til å bruke oksydasjonstilstanden +4; Med unntak av bly, som på grunn av effekten av paret av inerte elektroner bruker oksidasjonstilstanden +2.

Trekull, det representative elementet i gruppen av karbonider. Kilde: Pxhere.

Elementene som tilhører denne familien er kjemisk stabile, ikke veldig reaktive. Men de er i stand til å danne hydrider og halogenider. Videre har elementene en tendens til å danne kovalente bindinger; selv om tinn og bly (begge metaller) har en tendens til å danne metalliske bindinger.

Verdiene av smeltepunkter, kokepunkter og ioniseringsenergi har en tendens til å avta når atomantallet til elementene i gruppen øker. På samme måte reduseres effektive sammenkjøringer, og fører karbon og dens flere CC-bindinger.

Elementer og egenskaper

Karbon

Ikke-metallisk element med atomnummer 6 og atomvekt 12,011 g / mol. Karbon er et så viktig element at organisk kjemi kalles kjemien til karbon, siden alle forbindelsene er dannet av dette elementet.

Karbon er til stede i karbohydrater, lipider, proteiner og nukleinsyrer; det vil si i alle molekyler og makromolekyler som er ansvarlige for livet. Imidlertid er det det syttende elementet i overflod i jordskorpen.

Karbon er det eneste elementet i familien som finnes i jordskorpen i ren form. I tillegg kombineres det med andre elementer for å danne petroleum og karbonater i bergarter som kalsitt (CaCO ₃ ), magnesitt (MgCO ₃ ) og dolomitt (MgCO ₃ · CaCO ₃ ).

Karbon har 5 allotropiske former: grafitt, som vises som stablede ark. Diamanten er en krystall av kubikkstruktur, tetraedrisk i form med karbonatomer som ligger i hjørnene.

Amorf karbon er svart pulver i form av sot. I fulleren danner karbonringene molekylære ordninger som ligner fotballkuler. Og i grafen finner vi et lag med karbonatomer arrangert i et bikakemønster.

Silicon

Det er et metalloid med atomnummer 14 og atomvekt 28,09 g / mol. Den finnes i jordskorpen som silika (SiO ₂ ), sand og kvarts, så vel som i forskjellige mineraler og silikatleirer.

Silisium er det nest mest tallrike elementet i jordskorpen. Den har to allotropiske former: en brun amorf en, og en grå krystallinsk form, metallisk glans og kubiske diamantkrystaller.

germanium

Det er et metalloid med atomnummer 32 og atomvekt 72,61 g / mol. Germanium er lite kjent på daglig basis. Det finnes bare som spor i noen sølv- og sinkmineraler, så vel som i noen typer kull og i germanitt.

Den er gråhvit i fargen og danner en kubikk- og diamantkrystallstruktur.

Tinn

Det er et metall med atomnummer 50 og atomvekt 118,71 g / mol. Tinn er et mykt, støpbart metall med lavt smeltepunkt. Den har to allotropiske former: β-form, med en tetragonal krystallstruktur ved romtemperatur; og danner α, grå i fargen funnet ved temperaturer under 13 ºC.

Tinn ekstraheres fra mineralkassiteritten (SnO ₂ ).

Lede

Det er et metall med atomnummer 82 og atomvekt 207,2 g / mol. Den har en ansiktssentrert krystallinsk struktur, blåhvit farge og høy giftighet for mennesker. Bly finnes som en del av mineralgalena (PbS).

Flevorian

Det er et metall med atomnummer 114 og en atomvekt på 287 g / mol. Flevorium er et kunstig, radioaktivt og veldig kortvarig element. Egenskapene ligner på edle gasser, selv om det er mulig at det er et senere metall enn overgangsmetaller.

kjennetegn

Smeltepunkt

Karbon: 3.500 ºC (diamant).

Silisium: 1.410 ºC.

Geranium: 937,4 ° C.

Blikk: 231,88 ºC.

Bly: 327,50 ºC.

Kokepunkt

Karbon: 4.827 ºC (diamant).

Silisium: 2,355 ºC.

Germanium: 2.830 ° C

Blikk: 2.260 ºC.

Bly: 1 740 ºC.

tetthet

Karbon: 3,51 g / cm ³ (diamant).

Silisium: 2,33 g / cm ³ .

Germanium: 5,327 g / cm ³ .

Blikk: 7,28 g / cm ³ .

Bly: 11.343 g / cm ³ .

Ioniseringsenergi

Karbon: 1.086 kJ / mol.

Silisium: 787 kJ / mol.

Germanium: 762 kJ / mol.

Blikk: 709 kJ / mol.

Bly: 716 kJ / mol.

Atomradio

Karbon: 77 pm.

Silisium: 118 pm.

Germanium: 122 pm.

Blikk: 140 pm.

Lead: 175 pm.

Smelte- og kokepunktverdiene for gruppe 14-elementer har en tendens til å avta når antallet og atomradiusen øker.

Dette gjenspeiler en lavere attraktiv kraft mellom atomene når størrelsen øker. Den samme tendensen observeres i ioniseringspunktene til elementene i gruppen; jo større avstanden til et elektron fra kjernen er, jo lavere er energien som trengs for dets separasjon.

Tvert imot, når atomantallet øker, er det en tendens til å øke tettheten til elementet. Dette kan skyldes et større antall protoner og nøytroner, de mest massive atomkomponentene.

applikasjoner

Karbon

Grafitt brukes i fiberform til fremstilling av plast. I tillegg brukes det i produksjon av blyanter. Diamanten er en dyrebar juvel. Den store hardheten brukes i øvelser i oljeindustrien og i tipsene med blyanter for å skjære glass.

Kalsiumkarbid brukes som et mellomprodukt i produksjonen av løsningsmidlene karbondisulfid og karbontetraklorid. Karbon brukes i syntesen av stål og dekkfyllere.

Silicon

Silisium brukes som halvleder, samt i forskjellige funksjoner i elektronikkindustrien. Den har anvendelse som smøremiddel og vanntettingsmiddel. Silica (SiO ₂ ) brukes til å lage keramikk og glass, i tillegg til å være en komponent i betong og murstein.

Silisium brukes i vakuumpumper. Det er viktig i ernæringen av kyllinger og rotter; selv om det essensielle for mennesket er ukjent. Det er også et reduksjonsmiddel som brukes til å frigjøre magnesium fra oksydet.

germanium

Den ble brukt som halvleder frem til 1950, da den ble fortrengt av silisium; selv om den fortsetter å oppfylle forskjellige funksjoner innen elektronikk. German brukes i strålingsdetektorer. Germaniumoxide brukes i optiske fibre og vidvinkellinser.

Tinn

Den brukes til å belegge jerngjenstander for å beskytte dem mot rust. Tinn brukes i sveising og til fremstilling av blikkplate for emballasje av mat. Tinnklorider brukes til reduksjon av jernmineraler.

Tinnforbindelser har mange anvendelser. For eksempel brukes tinnfluorid i tannkrem; tinnoksyd i keramikk; og kobolt stannat som et ceruleanblått pigment. Tinn danner også legeringer som bronse og tinn.

Lede

Det brukes til fremstilling av bilbatterier; i beskyttelse mot ioniserende stråling; og i sveising.

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Elizabeth Sproat, Jessica Lin og Vancy Wong. (05. juni 2019). Gruppe 14: generelle egenskaper og reaksjoner. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2019). Karbongruppen ble frisk fra: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21. mars 2019). Carbon Family of Elements. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
5. Moeller Therald. (2019). Karbon gruppeelement. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: britannica.com