CARBONOIDE: ELEMENTE, EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNGEN - CHEMIE - 2025

Die Carbonide sind alle Elemente, aus denen die sogenannte Kohlenstofffamilie der Gruppe 14 (IVA) des Periodensystems besteht. Die Gruppe besteht aus einem Nichtmetallelement, Kohlenstoff; zwei metalloide Elemente, Silizium und Germanium; und drei metallische Elemente: Zinn, Blei und Flevorium.

Diese Elemente haben vier Elektronen in ihrer äußersten elektronischen Hülle mit der Konfiguration ns ² np ² . Sie neigen dazu, die Oxidationsstufe +4 zu verwenden; Mit Ausnahme von Blei, das aufgrund der Wirkung des inerten Elektronenpaars die Oxidationsstufe +2 verwendet.

Holzkohle, das repräsentative Element der Gruppe der Karbonide. Quelle: Pxhere.

Die zu dieser Familie gehörenden Elemente sind chemisch stabil und nicht sehr reaktiv. Sie können jedoch Hydride und Halogenide bilden. Darüber hinaus neigen die Elemente dazu, kovalente Bindungen zu bilden; obwohl Zinn und Blei (beide Metalle) dazu neigen, metallische Bindungen zu bilden.

Die Werte für Schmelzpunkte, Siedepunkte und Ionisierungsenergie nehmen tendenziell ab, wenn die Ordnungszahl der Elemente in der Gruppe zunimmt. Ebenso nehmen effiziente Verkettungen ab, was zu Kohlenstoff und seinen multiplen CC-Bindungen führt.

Elemente und Eigenschaften

Kohlenstoff

Nichtmetallisches Element mit Ordnungszahl 6 und Atomgewicht 12,011 g / mol. Kohlenstoff ist ein so wichtiges Element, dass die organische Chemie als Chemie des Kohlenstoffs bezeichnet wird, da alle seine Verbindungen von diesem Element gebildet werden.

Kohlenstoff ist in Kohlenhydraten, Lipiden, Proteinen und Nukleinsäuren enthalten; das heißt, in allen Molekülen und Makromolekülen, die für das Leben verantwortlich sind. Es ist jedoch das siebzehnte Element im Überfluss in der Erdkruste.

Kohlenstoff ist das einzige Element der Familie, das in reiner Form in der Erdkruste vorkommt. Darüber hinaus bildet es zusammen mit anderen Elementen Erdöl und Carbonate in Gesteinen wie Calcit (CaCO ₃ ), Magnesit (MgCO ₃ ) und Dolomit (MgCO ₃ · CaCO ₃ ).

Kohlenstoff hat 5 allotrope Formen: Graphit, der als gestapelte Blätter erscheint. Der Diamant ist ein Kristall mit kubischer Struktur und tetraedrischer Form, an dessen Eckpunkten sich Kohlenstoffatome befinden.

Amorpher Kohlenstoff ist schwarzes Pulver in Form von Ruß. In Fulleren bilden die Kohlenstoffringe molekulare Anordnungen ähnlich wie Fußbälle. Und in Graphen finden wir eine Schicht von Kohlenstoffatomen, die in einem Wabenmuster angeordnet sind.

Silizium

Es ist ein Metalloid mit der Ordnungszahl 14 und dem Atomgewicht 28,09 g / mol. Es kommt in der Erdkruste als Kieselsäure (SiO ₂ ), Sand und Quarz sowie in verschiedenen Mineralien und Silikattonen vor.

Silizium ist das zweithäufigste Element in der Erdkruste. Es hat zwei allotrope Formen: eine braune amorphe und eine graue kristalline Form, metallischen Glanz und kubische Diamantkristalle.

Germanium

Es ist ein Metalloid mit der Ordnungszahl 32 und dem Atomgewicht 72,61 g / mol. Germanium ist täglich wenig bekannt. Es kommt nur als Spur in einigen Silber- und Zinkmineralien sowie in einigen Kohlearten und in Germanit vor.

Es hat eine grauweiße Farbe und bildet eine kubische und diamantkristalline Struktur.

Zinn

Es ist ein Metall mit der Ordnungszahl 50 und dem Atomgewicht 118,71 g / mol. Zinn ist ein weiches, formbares Metall mit einem niedrigen Schmelzpunkt. Es hat zwei allotrope Formen: β-Form mit einer tetragonalen Kristallstruktur bei Raumtemperatur; und bilden α, graue Farbe, gefunden bei Temperaturen unter 13 ºC.

Zinn wird aus dem Mineral Kassiterit (SnO ₂ ) gewonnen.

Führen

Es ist ein Metall mit der Ordnungszahl 82 und dem Atomgewicht 207,2 g / mol. Es hat eine flächenzentrierte Kristallstruktur, eine bläulich-weiße Farbe und eine hohe Toxizität für den Menschen. Blei wird als Teil des Minerals Bleiglanz (PbS) gefunden.

Flevorian

Es ist ein Metall mit der Ordnungszahl 114 und einem Atomgewicht von 287 g / mol. Flevorium ist ein künstliches, radioaktives und sehr kurzlebiges Element. Seine Eigenschaften ähneln denen von Edelgasen, obwohl es möglich ist, dass es ein späteres Metall als Übergangsmetalle ist.

Eigenschaften

Schmelzpunkt

Kohlenstoff: 3.500 ºC (Diamant).

Silizium: 1.410 ºC.

Geranie: 937,4 ° C.

Zinn: 231,88 ºC.

Blei: 327,50 ºC.

Siedepunkt

Kohlenstoff: 4.827 ºC (Diamant).

Silizium: 2.355 ºC.

Germanium: 2.830 ° C.

Zinn: 2.260 ºC.

Blei: 1.740 ºC.

Dichte

Kohlenstoff: 3,51 g / cm ³ (Diamant).

Silizium: 2,33 g / cm ³ .

Germanium: 5,327 g / cm ³ .

Zinn: 7,28 g / cm ³ .

Blei: 11,343 g / cm ³ .

Ionisationsenergie

Kohlenstoff: 1.086 kJ / mol.

Silizium: 787 kJ / mol.

Germanium: 762 kJ / mol.

Zinn: 709 kJ / mol.

Blei: 716 kJ / mol.

Atomradio

Kohlenstoff: 77 Uhr.

Silizium: 118 Uhr.

Germanium: 122 Uhr.

Zinn: 140 Uhr.

Leitung: 175 Uhr.

Die Schmelz- und Siedepunktwerte von Elementen der Gruppe 14 neigen dazu, mit zunehmender Anzahl und Atomradius abzunehmen.

Dies spiegelt eine geringere Anziehungskraft zwischen den Atomen wider, wenn ihre Größe zunimmt. Die gleiche Tendenz wird in den Ionisationspunkten der Elemente der Gruppe beobachtet; Je größer der Abstand eines Elektrons vom Kern ist, desto geringer ist die für seine Trennung erforderliche Energie.

Im Gegensatz dazu besteht mit zunehmender Ordnungszahl die Tendenz, die Dichte des Elements zu erhöhen. Dies kann auf eine größere Anzahl von Protonen und Neutronen zurückzuführen sein, den massereichsten Kernkomponenten.

Anwendungen

Kohlenstoff

Graphit wird in faseriger Form bei der Herstellung von Kunststoffen verwendet. Darüber hinaus wird es zur Herstellung von Stiften verwendet. Der Diamant ist ein kostbares Juwel. Seine große Härte wird in Bohrern der Ölindustrie und in Bleistiftspitzen zum Schneiden von Glas verwendet.

Calciumcarbid wird als Zwischenprodukt bei der Herstellung der Lösungsmittel Schwefelkohlenstoff und Tetrachlorkohlenstoff verwendet. Kohlenstoff wird bei der Synthese von Stahl- und Reifenfüllstoffen verwendet.

Silizium

Silizium wird als Halbleiter sowie in verschiedenen Funktionen der Elektronikindustrie eingesetzt. Es hat Anwendung als Schmiermittel und Imprägniermittel. Kieselsäure (SiO ₂ ) wird zur Herstellung von Keramik und Glas sowie als Bestandteil von Beton und Ziegeln verwendet.

Silizium wird in Vakuumpumpen verwendet. Es ist wichtig für die Ernährung von Hühnern und Ratten; obwohl seine Wesentlichkeit für den Menschen unbekannt ist. Es ist auch ein Reduktionsmittel, das verwendet wird, um Magnesium von seinem Oxid zu befreien.

Germanium

Es wurde bis 1950 als Halbleiter verwendet, als es durch Silizium ersetzt wurde; obwohl es weiterhin verschiedene Funktionen auf dem Gebiet der Elektronik erfüllt. Germanium wird in Strahlungsdetektoren verwendet. Germaniumoxid wird in optischen Fasern und Weitwinkelobjektiven verwendet.

Zinn

Es wird verwendet, um Eisengegenstände zu beschichten, um sie vor Rost zu schützen. Zinn wird beim Schweißen und bei der Herstellung von Weißblech zum Verpacken von Lebensmitteln verwendet. Zinnchloride werden zur Reduktion von Eisenmineralien eingesetzt.

Zinnverbindungen haben zahlreiche Anwendungen. Beispielsweise wird Zinnfluorid in Zahnpasten verwendet; Zinnoxid in Keramik; und Kobaltstannat als ceruleanblaues Pigment. Zinn bildet auch Legierungen wie Bronze und Zinn.

Führen

Es wird bei der Herstellung von Autobatterien verwendet; zum Schutz vor ionisierender Strahlung; und beim Schweißen.

Verweise

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische Chemie. (Vierte Edition). Mc Graw Hill.
2. Elizabeth Sproat, Jessica Lin und Vancy Wong. (05. Juni 2019). Gruppe 14: Allgemeine Eigenschaften und Reaktionen. Wiederhergestellt von: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2019). Kohlenstoffgruppe gewonnen von: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21. März 2019). Kohlenstoff-Elementfamilie. Wiederhergestellt von :oughtco.com
5. Moeller Therald. (2019). Kohlenstoffgruppenelement. Encyclopædia Britannica. Wiederhergestellt von: britannica.com