KARBONOIDI: ELEMENTI, KARAKTERISTIKE I UPORABE - KEMIJA - 2026

U carbonids su sve one elemente koji čine tzv ugljični obitelj, grupa 14 (IVA) iz periodnog sustava elemenata. Skupinu čine nemetalni elementi, ugljik; dva metaloidna elementa, silicij i germanij; i tri metalna elementa: kositar, olovo i flevor.

Ovi elementi imaju četiri elektrona u svojoj najudaljenijoj elektroničkoj ljusci, s ns ² np ² konfiguracijom. Imaju tendenciju da koriste stanje oksidacije +4; S izuzetkom olova, koji zbog djelovanja para inertnih elektrona koristi oksidacijsko stanje +2.

Ugljen, reprezentativni element skupine karbonida. Izvor: Pxhere.

Elementi koji pripadaju ovoj obitelji kemijski su stabilni, nisu baš vrlo reaktivni. Ali oni su sposobni formirati hidride i halogenide. Nadalje, elementi imaju tendenciju formiranja kovalentnih veza; iako kositar i olovo (oba metala) tvore metalne veze.

Vrijednosti tališta, vrelišta i ionizacijske energije imaju tendenciju smanjivanja kako se atomski broj elemenata u skupini povećava. Isto tako, smanjuju se efikasne veze, vodeći ugljik i njegove višestruke CC veze.

Elementi i karakteristike

ugljen

Nemetalni element s atomskim brojem 6 i atomskom masom 12.011 g / mol. Ugljik je tako važan element da se organska kemija naziva kemija ugljika, jer svi njegovi spojevi nastaju tim elementom.

Ugljik je prisutan u ugljikohidratima, lipidima, proteinima i nukleinskim kiselinama; to jest u svim molekulama i makromolekulama odgovornim za život. Međutim, to je sedamnaesti element u izobilju u zemljinoj kori.

Ugljik je jedini element obitelji koji se nalazi u zemljinoj kori u čistom obliku. Pored toga, kombinira se s drugim elementima kako bi tvorio naftu i karbonate u stijenama poput kalcita (CaCO ₃), magnezita (MgCO ₃) i dolomit (MgCO ₃ · CaCO ₃).

Ugljik ima 5 alotropnih oblika: grafit, koji se pojavljuje kao složeni listovi. Dijamant je kristal kubične strukture, tetraedarskog oblika s ugljikovim atomima smještenim u njegovim vrhovima.

Amorfni ugljik je crni prah u obliku čađe. U fullerenu, ugljikovi prstenovi tvore molekularne aranžmane slične nogometnim loptama. A u grafenu nalazimo sloj ugljikovih atoma raspoređenih u uzorku saća.

Silicij

To je metaloid s atomskim brojem 14 i atomskom masom 28,09 g / mol. Nalazi se u zemljinoj kori kao silicij (SiO ₂), pijesak i kvarc, kao i u raznim mineralima i silikatnim glinama.

Silicij je drugi najbogatiji element u zemljinoj kori. Ima dva alotropna oblika: smeđi amorfni i sivi kristalni oblik, metalni sjaj i kubni kristal dijamanta.

germanijum

To je metaloid s atomskim brojem 32 i atomskom masom 72,61 g / mol. Germanij se malo zna svakodnevno. Nalazi se samo u tragovima u nekim mineralima srebra i cinka, kao i u nekim vrstama ugljena i u germanitu.

Sivo je bijele boje i tvori kubnu i dijamantsku kristalnu strukturu.

Kositar

To je metal s atomskim brojem 50 i atomskom masom 118,71 g / mol. Limenka je mekan metal koji se može oblikovati, s niskim talištem. Ima dva alotropna oblika: β oblik, s tetragonalnom kristalnom strukturom na sobnoj temperaturi; i formiraju α, sive boje koja se nalazi na temperaturama nižim od 13 ° C.

Kala se ekstrahira iz mineralnog kasitritita (SnO ₂).

voditi

To je metal s atomskim brojem 82 i atomskom masom 207,2 g / mol. Ima kristalnu strukturu u središtu lica, plavkasto-bijelu boju i visoku toksičnost za ljude. Olovo se nalazi u sastavu mineralne galene (PbS).

Flevorian

To je metal s atomskim brojem 114 i atomskom masom od 287 g / mol. Flevorium je umjetni, radioaktivni i vrlo kratkotrajni element. Njegova su svojstva slična onima plemenitih plinova, iako je moguće da je metal kasniji od prelaznih metala.

karakteristike

Talište

Ugljik: 3.500 ºC (dijamant).

Silicij: 1.410 ºC.

Geranium: 937,4 ° C.

Limenka: 231,88 ºC.

Olovo: 327.50 ºC.

Vrelište

Ugljik: 4,827 ºC (dijamant).

Silicij: 2.355 ºC.

Germanij: 2.830 ° C.

Limenka: 2.260 ºC.

Olovo: 1.740 ºC.

Gustoća

Ugljik: 3,51 g / cm ³ (dijamant).

Silicij: 2,33 g / cm ³.

Germanij: 5,327 g / cm ³.

Kositar: 7,28 g / cm ³.

Olovo: 11,343 g / ³.

Energija ionizacije

Ugljik: 1,086 kJ / mol.

Silicij: 787 kJ / mol.

Germanij: 762 kJ / mol.

Limenka: 709 kJ / mol.

Olovo: 716 kJ / mol.

Atomski radio

Ugljik: 77 sati.

Silicij: 118 sati.

Germanij: 122 sati.

Limenka: 140 sati.

Olovo: 175 sati.

Vrijednosti tališta i vrelišta elemenata grupe 14 imaju tendenciju smanjivanja kako se njihov broj i atomski radijus povećavaju.

To odražava manju privlačnu silu između atoma kako se njihova veličina povećava. Ista tendencija opažena je u ionizacijskim točkama elemenata skupine; što je veća udaljenost elektrona od jezgre, manja je energija potrebna za njegovo odvajanje.

Naprotiv, kako se atomski broj povećava, postoji tendencija povećanja gustoće elementa. To može biti zbog većeg broja protona i neutrona, najmasovnijih nuklearnih komponenti.

Prijave

ugljen

Grafit se upotrebljava u vlaknastom obliku u proizvodnji plastike. Osim toga, koristi se u proizvodnji olovaka. Dijamant je dragocjen dragulj. Njegova velika tvrdoća koristi se u bušilicama u naftnoj industriji i u vrhovima olovaka za rezanje stakla.

Kalcijev karbid koristi se kao međuprodukt u proizvodnji otapala ugljikov sulfid i tetraklorid ugljika. Ugljik se koristi u sintezi čelika i punila za gume.

Silicij

Silicij se koristi kao poluvodič, kao i u raznim funkcijama u industriji elektronike. Primjena je kao mazivo i hidroizolacijsko sredstvo. Silicij (SiO ₂) koristi se u izradi keramike i stakla, kao sastojak betona i opeke.

Silicij se koristi u vakuumskim pumpama. Ključan je u hranidbi pilića i štakora; iako je njegova bitnost za čovjeka nepoznata. To je i redukcijsko sredstvo koje se koristi za oslobađanje magnezija iz njegovog oksida.

germanijum

Kao poluvodič korišten je do 1950., kada ga je istisnuo silicij; iako nastavlja ispunjavati razne funkcije u području elektronike. Germanij se koristi u detektorima zračenja. Germanijev oksid koristi se u optičkim vlaknima i širokokutnim lećama.

Kositar

Koristi se za oblaganje željeznih predmeta kako bi ih zaštitili od hrđe. Limenka se koristi u zavarivanju i u proizvodnji limarije za pakiranje hrane. Limunski kloridi koriste se u smanjenju minerala željeza.

Limunski spojevi imaju brojne primjene. Na primjer, stani fluorid se koristi u pastama za zube; kositar oksida u keramici; a kobalt stanira kao cerulean plavi pigment. Također, kalaj formira legure poput bronce i pive.

voditi

Koristi se u proizvodnji automobilskih akumulatora; u zaštiti od ionizirajućeg zračenja; i u zavarivanju.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Elizabeth Sproat, Jessica Lin i Vancy Wong. (05. lipnja 2019.). Skupina 14: opća svojstva i reakcije. Oporavak od: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2019). Grupacija ugljika oporavila se od: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (21. ožujka 2019.). Karbonska obitelj elemenata. Oporavilo od: misel.com
5. Moeller Therald. (2019). Element karbonske skupine. Encyclopædia Britannica. Oporavilo od: britannica.com