КАРБОНОЇДИ: ЕЛЕМЕНТИ, ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

У carbonids є все ті елементи , які складають так звану сім'ю вуглецю, група 14 (IVA) періодичної таблиці. Група складається з неметалічного елемента, вуглецю; два металоїдні елементи, кремній та германій; і три металевих елемента: олово, свинець і флеворіум.

Ці елементи мають чотири електрони у своїй найбільш зовнішній електронній оболонці з конфігурацією ns ² np ² . Вони, як правило, використовують стан окислення +4; За винятком свинцю, який внаслідок дії пари інертних електронів використовує стан окислення +2.

Деревне вугілля, репрезентативний елемент групи вуглеводів. Джерело: Pxhere.

Елементи, що належать до цієї родини, хімічно стійкі, не дуже реактивні. Але вони здатні утворювати гідриди та галогеніди. Крім того, елементи, як правило, утворюють ковалентні зв’язки; хоча олово та свинець (обидва метали), як правило, утворюють металеві зв’язки.

Значення точок плавлення, температури кипіння та енергії іонізації мають тенденцію до зменшення у міру збільшення атомного числа елементів у групі. Так само знижуються ефективні конкатенації, що призводить до викидів вуглецю та його кількох CC-зв'язків.

Елементи та характеристики

Вуглець

Неметалічний елемент з атомним номером 6 і атомною масою 12.011 г / моль. Вуглець є таким важливим елементом, що органічну хімію називають хімією вуглецю, оскільки всі його сполуки утворюються саме цим елементом.

Вуглець присутній у вуглеводах, ліпідах, білках та нуклеїнових кислотах; тобто у всіх молекулах і макромолекулах, що відповідають за життя. Однак, це сімнадцятий елемент в достатку в земній корі.

Вуглець - єдиний елемент родини, який знаходиться в земній корі в чистому вигляді. Крім того, він поєднується з іншими елементами для утворення нафти і карбонатів у гірських породах, таких як кальцит (CaCO ₃ ), магнезит (MgCO ₃ ) і доломіт (MgCO ₃ · CaCO ₃ ).

Вуглець має 5 алотропних форм: графіт, який постає у вигляді складених аркушів. Алмаз - це кристал кубічної структури, чотиригранної форми з атомами вуглецю, розташованими в його вершинах.

Аморфний вуглець - це чорний порошок у вигляді сажі. У фулерені вуглецеві кільця утворюють молекулярні композиції, подібні до футбольних м'ячів. А в графені ми знаходимо шар атомів вуглецю, розташований за сотовим малюнком.

Кремній

Це металоїд з атомним номером 14 і атомною масою 28,09 г / моль. Він міститься в земній корі як кремнезем (SiO ₂ ), пісок, кварц, а також у різних мінералах і силікатних глинах.

Кремній є другим найпоширенішим елементом земної кори. Він має дві алотропні форми: коричневу аморфну ​​та сіру кристалічну форму, металевий блиск та кубічні кристали алмазу.

Германій

Це металоїд з атомним номером 32 і атомною масою 72,61 г / моль. Щодня про германій мало відомо. Він зустрічається лише як слід у деяких мінералах срібла та цинку, а також у деяких видах вугілля та в германіті.

Він має сірувато-білий колір і утворює кубічну та алмазну кристалічну структуру.

Олово

Це метал з атомним номером 50 і атомною масою 118,71 г / моль. Олово - це м'який металевий метал з низькою температурою плавлення. Він має дві алотропні форми: β-форму, з тетрагональною кристалічною структурою при кімнатній температурі; і утворюють α, сірого кольору, виявленого при температурі нижче 13 ºC.

Олово видобувається з мінералу касситерита (SnO ₂ ).

Вести

Це метал з атомним номером 82 і масою атома 207,2 г / моль. Має кристалічну структуру, орієнтовану на обличчя, синювато-білий колір і високу токсичність для людини. Свинець знаходиться у складі мінеральної галени (PbS).

Флеворіан

Це метал з атомним номером 114 і масою атома 287 г / моль. Флеворіум - це штучний, радіоактивний і дуже недовговічний елемент. Його властивості схожі з благородними газами, хоча можливо, що це метал пізнішого, ніж перехідні метали.

характеристики

Точка плавлення

Вуглець: 3500 ºC (алмаз).

Кремній: 1410 ºC.

Герань: 937,4 ° С.

Олово: 231,88 ºC.

Свинець: 327,50 ºC.

Точка кипіння

Вуглець: 4 827 ºC (алмаз).

Кремній: 2355 ºC.

Германій: 2830 ° C.

Олово: 2260 ºC.

Свинець: 1740 ºC.

Щільність

Вуглець: 3,51 г / см ³ (алмаз).

Кремній: 2,33 г / см ³ .

Германій: 5,327 г / см ³ .

Олово: 7,28 г / см ³ .

Свинець: 11,343 г / см ³ .

Енергія іонізації

Вуглець: 1,086 кДж / моль.

Кремній: 787 кДж / моль.

Германій: 762 кДж / моль.

Олово: 709 кДж / моль.

Свинець: 716 кДж / моль.

Атомне радіо

Вуглець: 77 вечора.

Кремній: 118 вечора.

Германій: 122 вечір.

Олово: 140 вечора.

Ведучий: 175 вечора.

Значення температури плавлення та температури кипіння елементів 14 групи мають тенденцію до зменшення у міру збільшення їх кількості та атомного радіусу.

Це відображає меншу привабливу силу між атомами при збільшенні їх розміру. Така ж тенденція спостерігається в точках іонізації елементів групи; чим більше відстань електрона від ядра, тим менша енергія, необхідна для його відділення.

Навпаки, у міру збільшення атомного числа спостерігається тенденція до збільшення щільності елемента. Це може бути пов'язано з більшою кількістю протонів та нейтронів, наймасовіших ядерних компонентів.

Програми

Вуглець

Графіт використовується у волокнистому вигляді при виготовленні пластмас. Крім того, його використовують у виробництві олівців. Алмаз - дорогоцінний дорогоцінний камінь. Його велика твердість використовується в свердлах в нафтовій промисловості і в кінчиках олівців для різання скла.

Карбід кальцію використовується як проміжний при виробництві розчинників сірковуглецю та чотирихлористого вуглецю. Вуглець використовується в синтезі сталі та шинних наповнювачів.

Кремній

Кремній використовується як напівпровідник, а також у різних функціях в електронній промисловості. Він має застосування як мастило та гідроізоляційний засіб. Кремній (SiO ₂ ) використовується для виготовлення кераміки та скла, а також є компонентом бетону та цегли.

Кремній використовується у вакуумних насосах. Це важливо в харчуванні курей і щурів; хоча її сутність для людини невідома. Це також відновник, який використовується для звільнення магнію від його оксиду.

Германій

Він використовувався як напівпровідник до 1950 року, коли його витіснив кремній; хоча він продовжує виконувати різні функції в галузі електроніки. Германій використовується в детекторах радіації. Оксид германію використовується в оптичних волокнах і ширококутних лінзах.

Олово

Застосовується для покриття залізних предметів, щоб захистити їх від іржі. Олово застосовується при зварюванні та при виготовленні жерсті для упаковки їжі. Хлориди олова застосовуються для відновлення мінералів заліза.

Олов'яні сполуки мають численні застосування. Наприклад, фтористий парний використовується в зубних пастах; оксид олова в кераміці; а кобальт - це серулевий синій пігмент. Також олово утворює сплави, такі як бронза та олово.

Вести

Застосовується при виготовленні автомобільних акумуляторів; у захисті від іонізуючого випромінювання; і в зварюванні.

Список літератури

1. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Елізабет Порог, Джессіка Лін та Вансі Вонг. (05 червня 2019 р.). Група 14: загальні властивості та реакції. Відновлено з: chem.libretexts.org
3. Вікіпедія. (2019). Група вуглецю відновилася з сайту: en.wikipedia.org
4. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (21 березня 2019 р.). Вуглецева сім'я елементів. Відновлено з: thinkco.com
5. Moeller Therald. (2019). Елемент групи вуглецю. Encyclopædia Britannica. Відновлено: britannica.com