КАРБОНОИДИ: ЕЛЕМЕНТИ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

На carbonids са всички тези елементи, които изграждат т.нар въглероден семейство, група 14 (IVA) от периодичната таблица. Групата е съставена от неметален елемент, въглерод; два металоидни елемента, силиций и германий; и три метални елемента: калай, олово и фловорий.

Тези елементи имат четири електрона в най-външната си електронна обвивка с конфигурация ns ² np ². Те са склонни да използват +4 окислително състояние; С изключение на оловото, което поради ефекта на двойката инертни електрони използва окислителното състояние +2.

Въглен, представителният елемент на групата въглени. Източник: Pxhere.

Елементите, принадлежащи към това семейство, са химически стабилни, не много реактивни. Но те са способни да образуват хидриди и халиди. Освен това елементите са склонни да образуват ковалентни връзки; въпреки че калайът и оловото (и двата метала) са склонни да образуват метални връзки.

Стойностите на точките на топене, точките на кипене и енергията на йонизацията имат тенденция да намаляват с увеличаване на атомния брой на елементите в групата. По същия начин намаляват ефикасните конкатенации, което води до въглерод и неговите множество CC връзки.

Елементи и характеристики

въглероден

Неметален елемент с атомно число 6 и атомно тегло 12.011 g / mol. Въглеродът е толкова важен елемент, че органичната химия се нарича химия на въглерода, тъй като всички негови съединения се образуват от този елемент.

Въглеродът присъства във въглехидрати, липиди, протеини и нуклеинови киселини; тоест във всички молекули и макромолекули, отговорни за живота. Това обаче е седемнадесетият елемент в изобилие в земната кора.

Въглеродът е единственият елемент от семейството, който се намира в земната кора в чист вид. В допълнение, той се комбинира с други елементи, за да образува петрол и карбонати в скали като калцит (CaCO ₃), магнезит (MgCO ₃) и доломит (MgCO ₃ · CaCO ₃).

Въглеродът има 5 алотропни форми: графит, който изглежда като подредени листове. Диамантът е кристал с кубична структура, тетраедричен по форма с въглеродни атоми, разположени в неговите върхове.

Аморфният въглерод е черен прах под формата на сажди. Във фулерен въглеродните пръстени образуват молекулярни разположения, подобни на футболните топки. А в графена намираме слой въглеродни атоми, подредени по модел на пчелна пита.

силиций

Това е металоид с атомно число 14 и атомно тегло 28,09 g / mol. Той се намира в земната кора като силициев диоксид (SiO ₂), пясък и кварц, както и в различни минерали и силикатни глини.

Силицийът е вторият най-разпространен елемент в земната кора. Той има две алотропни форми: кафява аморфна и сива кристална форма, метален блясък и кубични кристали с диамант.

германиум

Това е металоид с атомно число 32 и атомно тегло 72,61 g / mol. Херманиумът е малко известен ежедневно. Той се намира само като следа в някои сребърни и цинкови минерали, както и в някои видове въглища и в германит.

Той е сивкаво-бял на цвят и образува кубична и диамантена кристална структура.

калай

Това е метал с атомно число 50 и атомно тегло 118,71 g / mol. Калайът е мек, подлежащ на формоване метал с ниска точка на топене. Той има две алотропни форми: β форма, с тетрагонална кристална структура при стайна температура; и образуват α, сив цвят, открит при температури под 13 ° C.

Калай се добива от минерала каситерит (SnO ₂).

Водя

Това е метал с атомно число 82 и атомно тегло 207,2 g / mol. Той има лицева центрирана кристална структура, синкаво-бял цвят и висока токсичност за хората. Оловото се намира като част от минералната галена (PbS).

Flevorian

Това е метал с атомно число 114 и атомно тегло 287 g / mol. Flevorium е изкуствен, радиоактивен и много краткотраен елемент. Свойствата му са подобни на тези на благородните газове, въпреки че е възможно металът да е по-късен от преходните метали.

характеристики

Точка на топене

Въглерод: 3500 ºC (диамант).

Силиций: 1,410 ºC.

Гераниум: 937.4 ° C.

Калай: 231.88 ºC.

Олово: 327.50 ºC.

Точка на кипене

Въглерод: 4 827 ºC (диамант).

Силиций: 2,355 ºC.

Германий: 2830 ° C.

Калай: 2260 ºC.

Олово: 1,740 ºC.

плътност

Въглерод: 3,51 g / cm ³ (диамант).

Силиконовата: 2,33 гр / см ³.

Германий: 5.327 гр / см ³.

Калай: 7,28 g / cm ³.

Олово: 11,343 грама / cm ³.

Йонизационна енергия

Въглерод: 1,086 kJ / mol.

Силиций: 787 kJ / mol.

Германий: 762 kJ / mol.

Калай: 709 kJ / mol.

Олово: 716 kJ / mol.

Атомно радио

Въглерод: 77 ч.

Силиций: 118 ч.

Германий: 122 ч.

Калай: 140 вечерта.

Водещ: 175 ч.

Стойностите на топене и температура на кипене на елементи от група 14 имат тенденция да намаляват с увеличаването на броя и атомния им радиус.

Това отразява по-ниска сила на привличане между атомите с увеличаването на техния размер. Същата тенденция се наблюдава в точките на йонизация на елементите от групата; колкото по-голямо е разстоянието на електрон от ядрото, толкова по-ниска е енергията, необходима за неговото разделяне.

Напротив, с увеличаването на атомното число има тенденция към увеличаване на плътността на елемента. Това може да се дължи на по-голям брой протони и неутрони, най-масовите ядрени компоненти.

Приложения

въглероден

Графитът се използва във влакнеста форма при производството на пластмаси. В допълнение, той се използва при направата на моливи. Диамантът е скъпоценно бижу. Голямата му твърдост се използва при тренировки в маслената промишленост и в съветите на моливите за рязане на стъкло.

Калциевият карбид се използва като междинен продукт при производството на разтворители въглероден дисулфид и тетрахлорид на въглерод. Въглеродът се използва при синтеза на стоманени и гуми пълнители.

силиций

Силицият се използва като полупроводник, както и в различни функции в електронната индустрия. Има приложение като смазочно и хидроизолиращо средство. Силициев диоксид (SiO ₂) се използва за направата на керамика и стъкло, както и като компонент от бетон и тухла.

Силицият се използва във вакуумни помпи. Той е от съществено значение при храненето на пилета и плъхове; въпреки че нейната същност за човека е неизвестна. Освен това е редуциращ агент, който се използва за освобождаване на магнезий от неговия оксид.

германиум

Използван е като полупроводник до 1950 г., когато е изместен от силиций; въпреки че продължава да изпълнява различни функции в областта на електрониката. Германий се използва в радиационни детектори. Германиевият оксид се използва в оптични влакна и широкоъгълни лещи.

калай

Използва се за покриване на железни предмети, за да ги предпази от ръжда. Калайът се използва при заваряване и при производството на тенекеджийство за опаковане на храна. Калаените хлориди се използват за редуциране на железни минерали.

Калаените съединения имат многобройни приложения. Например, станен флуор се използва в пастите за зъби; калаен оксид в керамиката; а кобалта станат като серумен синьо пигмент. Също така, калайът образува сплави като бронз и олово.

Водя

Използва се при производството на автомобилни акумулатори; в защита срещу йонизиращо лъчение; и при заваряване.

Препратки

1. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Елизабет Спроат, Джесика Лин и Ванси Вонг. (05 юни 2019 г.). Група 14: общи свойства и реакции. Възстановено от: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2019). Въглеродна група се възстанови от: en.wikipedia.org
4. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (21 март 2019 г.). Въглеродна фамилия от елементи. Възстановено от: thinkco.com
5. Moeller Therald. (2019). Въглероден елемент. Encyclopædia Britannica. Възстановено от: britannica.com