Grup del Carbono
El grup de carbono és un grup de la taula periòdica integrat pels elements: carbono (C), silici (Si), germani (Ge), estany (Sn), plom (Pb) En la notació moderna de l'IUPAC li'l crida Grup 14. En el camp de la física dels semiconductors, encara és universalment cridat GrupoIV.
Característiques
[editar | editar còdic]Propietats químiques
[editar | editar còdic]De la mateixa manera que atres grups, els membres d'esta família posseïxen similituts en la seua configuració electrònica, ya que posseïxen la mateixa cantitat d'electrons en l'últim nivell o subnivel d'energia. Això explica les similituts en els seus comportaments químics.
| Z | Element | Distribució electrònica/valència |
|---|---|---|
| 6 | Carbono | 2, 4 |
| 14 | Silici | 2, 8, 4 |
| 32 | Germani | 2, 8, 18, 4 |
| 50 | Estany | 2, 8, 18, 18, 4 |
| 82 | Plom | 2, 8, 18, 32, 18, 4 |
| 114 | Flerovio | 2, 8, 18, 32, 32, 18, 4 |
Tots els elements d'este grup té 4 electrons en la seua capa més externa. En la majoria dels casos, els elements compartixen els seus electrons; la tendència a perdre electrons aumenta a mida que el tamany de l'àtom aumenta. El carbono és un no metal que forma ions negatius baix forma de carbur (4-). El silici i el germani són metaloides en número +4. L'estany i el plom són metals que també tenen un estat d'oxidació +2. El carbono forma tetrahaluros en els halógenos. El carbono es pot trobar baix la forma de tres òxits: diòxit de carbono (CO2), monòxit de carbono (CO) i diòxit de tricarbono (C3O2).El carbono forma disulfuros i diseleniuros.[1]
El silici forma dos hidrur: SiH4 i Si2H6. El silici forma tetrahaluros de silici en flúor, clor i yodo. El silici també forma un diòxit i un disulfuro. La fòrmula química del nitrur de silici és Si3N4.[2]
El germani forma dos hidrur: GeH4 i Ge2H6. El germani també forma tetrahaluros en tots els halógenos, llevat en el astato i forma vaig donar dihaluros en tots els halógenos llevat en el bromo i el astato. El Germani també forma diòxit, disulfuros i diselenios.
L'estany forma dos hidrur: SnH4 i Sn2H6. L'estany forma tetrahaluros i dihaluros en tots els halógenos menys en el Astato.
El plom forma hidrur baix la forma de PbH4. Forma dihaluros i tetrahaluros en el flúor i en el clor. També forma tetrabromuros i dihioduros.
Propietats físiques
[editar | editar còdic]Els punts d'ebullició en el grup del carbono tendixen a disminuir a mida que es descendix en el grup. El carbono és el més llauger del grup, el mateix sublima a 3825 °C.El punt d'ebullició del silici és 3265 °C, el del germani és 2833 °C, el de l'estany és 2602 °C i el del plom és 1749 °C. Els punts de fusió tenen la mateixa tendència que el seu punt d'ebullició. El punt de fusió del silici és 1414 °C, el del germani 939 °C, per a l'estany és 232 °C i per al plom 328 °C.[3]
L'estructura cristalina del carbono és hexagonal, a altes pressions i temperatures es troba baix la forma de diamant.
La densitat dels elements del grup del carbono tendix a aumentar en l'aument de l'número atómico. El carbono té una densitat de 2,26 g/cm³, la densitat del silici és de 2,33 g/cm³ i la densitat del germani és de 5,32 g/cm³. L'estany té una densitat de 7,26 g/cm³ mentres que la del plom és d'11,3 g/cm³.[3]
El radi atòmic dels elements del grup del carbono tendix a aumentar a mida que aumenta l'número atómico. El radi atòmic del carbono és de 77 picometros, el del silici és de 118 picómetros, el del germani és de 123 picómetros, el de l'estany és de 141 picómetros, mentres que el del plom és de 175 picómetros.[3]
Alótropos
[editar | editar còdic]El carbono posseïx varis alótropos. El més comú és el grafit, que és el carbono en forma de fulls apilats. Una atra forma de carbono és el diamant. Una tercera forma alotrópica del carbono és el fullereno, que té la forma de làmines d'àtoms de carbono doblades que formen una esfera. Un quart alótropo del carbono, descobert en 2003, es diu grafeno, i està en forma d'una capa d'àtoms de carbono disposts en forma similar a la d'un panal.[4][5]
El silici té dos alótropos, el amorfo i el cristalí. El alótropo amorfo és una pols marró, mentres que el alótropo cristalí és gris i té una lluentor metàlica.[6]
L'estany té dos alótropos: α-estany, també conegut com a estany gris, i β-estany. L'estany es troba típicament en la forma β-estany. No obstant a pressió normal el β-estany es convertix a α-estany, passant d'un metal plateado a una pols grisa, a temperatures inferiors als 56° Fahrenheit. Açò pot fer que els objectes d'estany a temperatures baixes es desmoronen en un procés conegut com "la pudrición de l'estany".
Núcleu atòmic
[editar | editar còdic]A lo manco dos dels elements del grup IV (estany i plom) tenen núcleu màgics, lo que significa que estos elements són més comuns i més estables que els elements metàlics que no té un núcleu màgic.
Isòtops
[editar | editar còdic]Existixen 15 isòtops coneguts de carbono. D'ells, tres són d'orige natural. El més comú de tots ells és el carbono-12 estable, seguit pel carbono-13 estable.[3] El carbono-14 és un isòtop radiactiu natural en una vida mija de 5.730 anys.
S'han descobert 23 isòtops de silici, cinc d'ells són d'orige natural. El més comú és de silici-28 estable, seguit de silici-29 estable i estable de silici-30. Silici-32 és un isòtop radiactiu que es produïx naturalment com un resultat de la desintegració radiactiva dels actínits. Silici-34 també es produïx de forma natural com a resultat de la desintegració radiactiva dels actínits.
Fins al moment s'han descobert 32 isòtops de Germani, cinc d'ells són d'orige natural. El més comú és l'isòtop estable de germani-74, seguit per l'isòtop estable de germani-72, l'isòtop estable de germani-70, i l'isòtop estable de germani-73. L'isòtop de germani-76 és un radioisòtop.
S'han descobert 40 isòtops d'estany, 14 d'ells es produïxen en la naturalea. El més comú és l'isòtop estable estany-120, seguit per l'isòtop estable estany-118, l'isòtop estable estany-116, l'isòtop estable estany-119, l'isòtop estable estany-117, el radioisòtop estany-124, l'isòtop estable estany-122m l'isòtop estable estany-112 i l'isòtop estable estany-114. L'estany també té quatre radioisòtops que es produïxen com a resultat de la desintegració radiactiva d'urani. Estos isòtops són l'estany-121, estany-123, estany-125, i l'estany-126.
S'han descobert 38 isòtops de plom, 9 d'ells són d'orige natural. L'isòtop més comú és l'isòtop estable plom-208, seguit per l'estable plom-206, l'isòtop estable plom-207, i el radioisòtop de llarga vida plome-204. Quatre isòtops de plom es produïxen a partir de la desintegració radiactiva de l'urani i el tori. Estos isòtops són el plom-209, el plom-210, el plom-211, plom-212 i plom-214.
Descobriment i usos en l'antiguetat
[editar | editar còdic]El carbono, estany i plom són alguns dels elements ben coneguts en el món antic, junt en sofre, ferro, coure, mercuri, argent i or.[7]
Carbono com a element va ser utilisat pel primer ser humà per a manejar carbó d'un incendi.
El Silici com a sílice en forma de cristal de roca era familiar als egipcíacs predinásticos, que ho varen utilisar per als grans i menuts gerros. La fabricació de vidre que conté sílice es va portar a terme tant pels egipcíacs - a lo manco des de 1500 A.C - i pels fenicios. Molts dels composts d'orige natural o minerals de silicat varen ser utilisats en diversos tipos de morter per a la construcció de vivendes.
Els orígens d'estany semblen estar perdut en l'història. Sembla que el bronze, que és una aleació de coure i estany, va ser utilisat per l'home prehistòric i algun temps abans es va aïllar el metal pur. Mines d'estany operaven tant en les zones asteques de Sur i Centre Amèrica Inca i abans de la conquista espanyola.
El plom es menciona a sovint en relats bíblics. Els babilonios utilisaven el metal en forma de plaques en els que gravaven inscripcions. Els romans ho varen utilisar per a les tabletas, canonades d'aigua, monedes i utensilis de cuina; de fet, com a resultat de l'última utilisació, l'enverinament per plom va ser reconegut en l'época d'Augusto César. El compost conegut com a blanc de plom aparentment es va preparar com un pigment decoratiu a lo manco des de 200 a. C.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «Carbon compounds».Consultat el 24 de giner de 2013.
- ↑ «Silicon compounds».Consultat el 24 de giner de 2013.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 (2001).«Periodic Table Advanced».
- ↑ «Graphene».Consultat el January 2013.
- ↑ «Carbon:Allotropes».Consultat el January 2013.
- ↑ «The Element Silicon».Consultat el 20 de giner de 2013.
- ↑ «Chemical Elements».Consultat el January 2013.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Grupo del Carbono» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.