CARBONOIDES: ELEMENTS, CARACTERÍSTIQUES I USOS - QUIMICA - 2025

Els carbonoides són tots aquells elements que constitueixen l'anomenada família de l'carboni, el grup 14 (IVA) de la taula periòdica. El grup està format per un element no metall, carboni; dos elements metal·loides, silici i germani; i tres elements metàl·lics: estany, plom i flevorio.

Aquests elements posseeixen en la seva capa electrònica més externa quatre electrons, amb la configuració ns ² np ². Tendeixen a utilitzar l'estat d'oxidació +4; a excepció de l'plom, que a causa de l'efecte de el parell d'electrons inerts, utilitza l'estat d'oxidació +2.

Carbó vegetal, l'element representatiu de el grup dels carbonoides. Font: Pxhere.

Els elements pertanyents a aquesta família són químicament estables, poc reactius. Però són capaços de formar hidrurs i halogenurs. A més, els elements tendeixen a formar enllaços covalents; encara que l'estany i el plom (tots dos metalls) tendeixen a formar enllaços metàl·lics.

Els valors dels punts de fusió, ebullició i de l'energia d'ionització tendeixen a disminuir a mesura que augmenta el nombre atòmic dels elements de el grup. Així mateix, disminueixen les concatenacions eficients, liderant el carboni i les seves múltiples enllaços CC.

Elements i característiques

carboni

Element no metàl·lic amb nombre atòmic 6 i pes atòmic 12,011 g / mol. El carboni és un element tan important que es denomina a la química orgànica la química de l'carboni, ja que tots els seus compostos estan formats per aquest element.

El carboni es troba present en carbohidrats, lípids, proteïnes i àcids nucleics; és a dir, en totes les molècules i macromolècules responsables de la vida. No obstant això, és el dissetè element en abundància en l'escorça terrestre.

El carboni és l'únic element de la família que es troba a l'escorça terrestre en forma pura. A més, es combina amb altres elements per formar petroli i carbonats en roques com la calcita (CaCO ₃), la magnesita (MgCO ₃) i la dolomita (MgCO ₃ · CaCO ₃).

El carboni presenta 5 formes al·lotròpiques: el grafit, el qual es presenta com fulles apilades. El diamant és un vidre d'estructura cúbica, forma tetraèdrica amb els àtoms de carbonis situats en els seus vèrtexs.

El carboni amorf és pols negre en forma de sutge. Al fullereno, els anells de carboni formen arranjaments moleculars semblants a pilotes de futbol. I en el grafè, trobem una capa d'àtoms de carboni disposats en forma de bresca d'abelles.

silici

És un metal·loide de nombre atòmic 14 i pes atòmic 28,09 g / mol. Es troba en l'escorça terrestre com sílice (SiO ₂), sorra i quars, així com en diversos minerals i argiles de silicats.

El silici és el segon element més abundant en l'escorça terrestre. Presenta dues formes al·lotròpiques: un amorfa de color marró, i una forma cristal·lina de color gris, lluentor metàl·lica i vidres cúbics de diamants.

Germani

És un metal·loide de nombre atòmic 32 i pes atòmic 72,61 g / mol. El germani és poc conegut en forma quotidiana. Només es troba com traça en alguns minerals de plata i zinc, així com en alguns tipus de carbó i en la germanita.

És de color blanc grisenc i forma una estructura cristal·lina cúbica i de diamant.

estany

És un metall de nombre atòmic 50 i pes atòmic 118,71 g / mol. L'estany és un metall suau i modelable, de baix punt de fusió. Té dues formes al·lotròpiques: forma β, d'estructura cristal·lina tetragonal a temperatura ambient; i forma α, de color gris que es troba a temperatures inferiors a 13 ºC.

L'estany és extret de el mineral cassiterita (SnO ₂).

plom

És un metall de nombre atòmic 82 i pes atòmic 207,2 g / mol. Té una estructura cristal·lina centrada en les cares, color blanc blavós, i gran toxicitat per a l'home. El plom es troba formant part de l'mineral galena (PbS).

Flevorio

És un metall de nombre atòmic 114 i un pes atòmic de 287 g / mol. El flevorio és un element artificial, radioactiu i de vida molt curta. Les seves propietats són semblants a les dels gasos nobles, encara que és possible que sigui un metall posterior als metalls de transició.

Característiques

Punt de fusió

Carboni: 3.500 ºC (diamant).

Silici: 1.410 ºC.

Gerani: 937,4 ºC.

Estany: 231,88 ºC.

Plom: 327,50 ºC.

Punt d'ebullició

Carboni: 4.827 ºC (diamant).

Silici: 2.355 ºC.

Germani: 2.830 ºC.

Estany: 2.260 ºC.

Plom: 1.740 ºC.

densitat

Carboni: 3,51 g / cm ³ (diamant).

Silici: 2,33 g / cm ³.

Germani: 5,327 g / cm ³.

Estany: 7,28 g / cm ³.

Plom: 11,343 g / cm ³.

Energia d'ionització

Carboni: 1.086 kJ / mol.

Silici: 787 kJ / mol.

Germani: 762 kJ / mol.

Estany: 709 kJ / mol.

Plom: 716 kJ / mol.

ràdio atòmic

Carboni: 77 pm.

Silici: 118 pm.

Germani: 122 pm.

Estany: 140 pm.

Plom: 175 pm.

Els valors dels punts de fusió i ebullició dels elements de el grup 14 tendeixen a disminuir a mesura que augmenten el seu nombre i ràdio atòmic.

Això reflecteix una menor força d'atracció entre els àtoms a mesura que augmenta la seva grandària. Igual tendència és observada en els punts d'ionització dels elements de el grup; com més gran sigui la distància d'un electró a l'nucli, menor serà l'energia necessària per a la seva separació.

Per contra, a mesura que augmenta el nombre atòmic, hi ha una tendència a augmentar la densitat de l'element. Això potser sigui a causa d'un nombre major de protons i neutrons, els components nuclears de major massa.

usos

carboni

El grafit s'usa en forma fibrosa en l'elaboració de plàstics. A més, s'empra en l'elaboració de llapis. El diamant és una joia preciosa. S'aprofita la seva gran duresa en les perforacions de la indústria petroliera i en la punta dels llapis per tallar vidre.

El carbur de calci s'utilitza com a intermediari en la producció dels solvents disulfur de carboni i tetraclorur de carboni. El carboni s'empra en la síntesi de l'acer i farcit de pneumàtics.

silici

El silici s'empra com un semiconductor, així com en diverses funcions de la indústria electrònica. Té aplicació com lubricant i agent impermeabilitzant. La sílice (SiO ₂) s'usa en elaboració de la ceràmica i el vidre, a més de ser un component de l'formigó i el maó.

El silici és utilitzat en les bombes de buit. És essencial en la nutrició dels pollastres i les rates; encara que es desconeix la seva essencialitat per a l'home. També és un agent reductor que s'usa per alliberar el magnesi de la seva òxid.

Germani

Es va usar com semiconductor fins a l'any 1950, quan va ser desplaçat pel silici; encara que segueix complint diverses funcions en el camp de l'electrònica. El germani s'empra en els detectors de radiació. L'òxid de germani s'empra en les fibres òptiques i en els lents de gran angular.

estany

Es fa servir per recobrir objectes de ferro per protegir-los de l'oxidació. L'estany és emprat en la soldadura i en la fabricació de llauna per envasar aliments. Els clorurs d'estany s'usen en la reducció dels minerals de ferro.

Els compostos d'estany tenen nombroses aplicacions. Per exemple, el fluorur d'estany s'empra en les pastes dentals; l'òxid d'estany a la ceràmica; i el estannat de cobalt com a pigment blau ceruli. A més, l'estany forma aliatges com el bronze i el peltre.

plom

S'empra en la fabricació de bateries d'automòbils; en la protecció contra radiacions ionitzants; i en la soldadura.

referències

1. Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició). Mc Graw Hill.
2. Elizabeth Sproat, Jessica Lin i Vancy Wong. (5 juny 2019). Group 14: general properties and reactions. Recuperat de: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2019). Carbon group recuperat de: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 de març de al 2019). Carbon Family of Elements. Recuperat de: thoughtco.com
5. Moeller Therald. (2019). Carbon group element. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com