KARBONOIDI: ELEMENTI, ZNAČILNOSTI IN UPORABE - KEMIJA - 2026

V carbonids so vse tiste elemente, ki tvorijo tako imenovano družino ogljika, skupina 14 (Iva) iz periodnega sistema. Skupino sestavlja nemetalni element, ogljik; dva metaloidna elementa, silicij in germanij; in trije kovinski elementi: kositer, svinec in flovor.

Ti elementi imajo v svoji najbolj zunanji elektronski lupini štiri elektrone s konfiguracijo ns ² np ² . Navadno uporabljajo stanje oksidacije +4; Z izjemo svinca, ki zaradi učinka para inertnih elektronov uporablja oksidacijsko stanje +2.

Oglje, reprezentativni element skupine ogljikov. Vir: Pxhere.

Elementi, ki pripadajo tej družini, so kemično stabilni, niso zelo reaktivni. Vendar so sposobni tvoriti hidride in halogenide. Poleg tega elementi ponavadi tvorijo kovalentne vezi; čeprav kositer in svinec (obe kovini) ponavadi tvorita kovinske vezi.

Vrednosti tališč, vrelišč in ionizacijske energije se zmanjšujejo, ko se atomsko število elementov v skupini poveča. Prav tako se zmanjšajo učinkovite konkatacije, ki vodijo ogljik in njegove številne CC vezi.

Elementi in značilnosti

Ogljik

Nekovinski element z atomsko številko 6 in atomsko težo 12.011 g / mol. Ogljik je tako pomemben element, da se organska kemija imenuje kemija ogljika, saj s tem elementom tvorijo vse njegove spojine.

Ogljik je prisoten v ogljikovih hidratih, lipidih, beljakovinah in nukleinskih kislinah; torej v vseh molekulah in makromolekulah, odgovornih za življenje. Vendar pa je v zemeljski skorji obilna sedemnajsta prvina.

Ogljik je edini element družine, ki ga najdemo v zemeljski skorji v čisti obliki. Poleg tega se kombinira z drugimi elementi, da tvori nafto in karbonate v kamninah, kot so kalcit (CaCO ₃ ), magnezit (MgCO ₃ ) in dolomit (MgCO ₃ · CaCO ₃ ).

Ogljik ima 5 alotropnih oblik: grafit, ki je videti v obliki zloženih listov. Diamant je kristal kubične strukture, tetraedrske oblike z ogljikovimi atomi, ki se nahajajo v njegovih konicah.

Amorfni ogljik je črni prah v obliki saje. V fullerenu ogljikovi obročki tvorijo molekularne razporeditve, podobne nogometnim žogam. In v grafenu najdemo plast ogljikovih atomov, razporejenih po vzorcu satja.

Silicij

To je metaloid z atomsko številko 14 in atomsko težo 28,09 g / mol. Najdemo ga v zemeljski skorji kot silicijev dioksid (SiO ₂ ), pesek in kremen, pa tudi v različnih mineralih in silikatnih glinah.

Silicij je drugi najpogostejši element v zemeljski skorji. Ima dve alotropni obliki: rjavo amorfno in sivo kristalno obliko, kovinski sijaj in kubične kristale diamantov.

Germanij

To je metaloid z atomsko številko 32 in atomsko težo 72,61 g / mol. Dnevno je germanij malo znan. Najdemo ga le v sledeh v nekaterih rudninah srebra in cinka, pa tudi v nekaterih vrstah premoga in v germanitu.

Je sivkasto bele barve in tvori kubično in diamantno kristalno strukturo.

Kositer

To je kovina z atomsko številko 50 in atomsko težo 118,71 g / mol. Kositer je mehka kovinska kovina z nizkim tališčem. Ima dve alotropni obliki: β obliko, s tetragonalno kristalno strukturo pri sobni temperaturi; in tvorijo α, sive barve pri temperaturah pod 13 ° C.

Kositer se pridobiva iz minerala kasiterita (SnO ₂ ).

Svinec

To je kovina z atomsko številko 82 in atomsko težo 207,2 g / mol. Ima kristalno strukturo, osredotočeno na obraz, modrikasto belo barvo in visoko strupenost za ljudi. Svinec najdemo kot del mineralne galene (PbS).

Flevorian

To je kovina z atomsko številko 114 in atomsko maso 287 g / mol. Flevorium je umetni, radioaktivni in zelo kratkotrajen element. Njegove lastnosti so podobne lastnostim žlahtnih plinov, čeprav je možno, da gre za poznejšo kovino kot prehodne kovine.

značilnosti

Tališče

Ogljik: 3.500 ° C (diamant).

Silicij: 1.410 ºC.

Geranija: 937,4 ° C

Kositer: 231,88 ºC.

Svinec: 327,50 ° C.

Vrelišče

Ogljik: 4,827 ºC (diamant).

Silicij: 2.355 ºC.

Germanij: 2.830 ° C.

Kositer: 2.260 ºC.

Svinec: 1.740 ºC.

Gostota

Ogljik: 3,51 g / cm ³ (diamant).

Silicij: 2,33 g / cm ³ .

Germanij: 5,327 g / cm ³ .

Kositer: 7,28 g / cm ³ .

Svinec: 11.343 g / cm ³ .

Ionizacijska energija

Ogljik: 1,086 kJ / mol.

Silicij: 787 kJ / mol.

Germanij: 762 kJ / mol.

Kositer: 709 kJ / mol.

Svinec: 716 kJ / mol.

Atomski radio

Karbon: 77.00.

Silicij: 118 popoldne.

Germanij: 122 popoldne.

Kositer: 140.00.

Vodenje: 175h.

Vrednosti tališča in vrelišča elementov skupine 14 se zmanjšujejo, ko se njihovo število in atomski polmer povečujeta.

To odraža manjšo privlačno silo med atomi, ko se njihova velikost povečuje. Enako težnjo opazimo v ionizacijskih točkah elementov skupine; večja je oddaljenost elektrona od jedra, manjša je energija, potrebna za njegovo ločitev.

Nasprotno, ko se atomsko število povečuje, obstaja težnja po povečanju gostote elementa. To je lahko posledica večjega števila protonov in nevtronov, najbolj množičnih jedrskih komponent.

Prijave

Ogljik

Grafit se uporablja v vlaknati obliki pri izdelavi plastike. Poleg tega se uporablja pri proizvodnji svinčnikov. Diamant je dragocen dragulj. Njegova velika trdota se uporablja pri svedrih v oljni industriji in v konicah svinčnikov za rezanje stekla.

Kalcijev karbid se uporablja kot vmesni produkt pri proizvodnji topil ogljikov sulfid in ogljikov tetraklorid. Ogljik se uporablja pri sintezi polnil iz jekla in pnevmatik.

Silicij

Silicij se uporablja kot polprevodnik, pa tudi v različnih funkcijah v elektronski industriji. Uporablja se kot mazivo in hidroizolacijsko sredstvo. Silica (SiO ₂ ) se uporablja pri izdelavi keramike in stekla ter je sestavni del betona in opeke.

Silicij se uporablja v vakuumskih črpalkah. Ključnega pomena je pri prehrani piščancev in podgan; čeprav je njegova bistvenost za človeka neznana. Je tudi reducent, ki se uporablja za sproščanje magnezija iz njegovega oksida.

Germanij

Kot polprevodnik je bil uporabljen do leta 1950, ko ga je izpodrinil silicij; čeprav še naprej izpolnjuje različne funkcije na področju elektronike. Germanij se uporablja v detektorjih sevanja. Germanijev oksid se uporablja v optičnih vlaknih in širokokotnih lečah.

Kositer

Uporablja se za premazovanje železnih predmetov, da jih zaščiti pred rjo. Kositer se uporablja pri varjenju in izdelavi pločevinke za pakiranje hrane. Kositer kloridi se uporabljajo pri zmanjševanju mineralov železa.

Kositrove spojine imajo številne namene. Na primer, zobni fluorid se uporablja v zobnih pastah; kositer oksid v keramiki; kobalt pa stanat kot cerulean modri pigment. Prav tako kositer tvori zlitine, kot sta bron in kosmat.

Svinec

Uporablja se pri izdelavi avtomobilskih baterij; pri zaščiti pred ionizirajočim sevanjem; in pri varjenju.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Elizabeth Sproat, Jessica Lin in Vancy Wong. (5. junij 2019). Skupina 14: splošne lastnosti in reakcije. Pridobljeno: chem.libretexts.org
3. Wikipedija. (2019). Skupina ogljika si je opomogla od: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, dr. (21. marec 2019). Karbonska družina elementov. Pridobljeno: misel.com
5. Moeller Therald. (2019). Element ogljikove skupine. Encyclopædia Britannica. Pridobljeno: britannica.com