ChemicalEdit
Como otros grupos, los miembros de esta familia muestran patrones en la configuración electrónica, especialmente en las capas más externas, lo que resulta en tendencias en el comportamiento químico:
Cada uno de los elementos de este grupo tiene 4 electrones en su capa exterior. Un átomo aislado del grupo neutral 14 tiene la configuración s2 p2 en el estado fundamental. Estos elementos, especialmente el carbono y el silicio, tienen una fuerte propensión a la formación de enlaces covalentes, que suelen llevar la capa exterior a ocho electrones. Los enlaces en estos elementos a menudo conducen a una hibridación en la que se borran distintos caracteres syp de los orbitales. Para los enlaces simples, una disposición típica tiene cuatro pares de electrones sp3, aunque también existen otros casos, como tres pares sp2 en grafeno y grafito. Los dobles enlaces son característicos del carbono (alquenos, CO 2 …); lo mismo para los sistemas π en general. La tendencia a perder electrones aumenta a medida que aumenta el tamaño del átomo, como lo hace con el aumento del número atómico. El carbono solo forma iones negativos, en forma de iones de carburo (C4−). El silicio y el germanio, ambos metaloides, pueden formar cada uno + 4 iones El estaño y el plomo son metales, mientras que el flerovium es un elemento sintético, radiactivo (su vida media es muy corta, solo 1,9 segundos) que puede tener algunas propiedades similares a las de los gases nobles, aunque lo más probable es que siga siendo un metal de transición. Tanto el estaño como el plomo son capaces de formar +2 iones. Aunque el estaño es químicamente un metal, su alótropo α se parece más al germanio que a un metal y es un mal conductor eléctrico.
El carbono forma tetrahaluros con todos los halógenos. El carbono también forma muchos óxidos como monóxido de carbono, subóxido de carbono (C3O2) y dióxido de carbono. El carbono forma disulfuros y diselenuros.
El silicio forma varios hidruros; dos de ellos son SiH4 y Si2H6. El silicio forma tetrahaluros con flúor, cloro y yodo. El silicio también forma un dióxido y un disulfuro. El nitruro de silicio tiene la fórmula Si3N4.
El germanio forma cinco hidruros. Los dos primeros hidruros de germanio son GeH4 y Ge2H6. El germanio forma tetrahaluros con todos los halógenos excepto el astato y forma dihaluros con todos los halógenos excepto el bromo y el astato. El germanio se une a todos los calcógenos naturales individuales, excepto al polonio, y forma dióxidos, disulfuros y diselenuros. El nitruro de germanio tiene la fórmula Ge3N4.
El estaño forma dos hidruros: SnH4 y Sn2H6. El estaño forma dihaluros y tetrahaluros con todos los halógenos excepto el astato. El estaño forma calcogenuros con uno de cada calcógeno natural excepto polonio, y forma calcogenuros con dos de cada calcógeno natural excepto polonio y telurio.
El plomo forma un hidruro, que tiene la fórmula PbH4. El plomo forma dihaluros y tetrahaluros con flúor y cloro, y forma un dibromuro y diyoduro, aunque el tetrabromuro y tetrayoduro del plomo son inestables. El plomo forma cuatro óxidos, un sulfuro, un seleniuro y un telururo.
No se conocen compuestos de flerovio.
PhysicalEdit
Los puntos de ebullición del El grupo de carbono tiende a disminuir con los elementos más pesados. El carbono, el elemento más ligero del grupo de carbono, se sublima a 3825 ° C. El punto de ebullición del silicio es 3265 ° C, el germanio es 2833 ° C, el estaño es 2602 ° C y el plomo es 1749 ° C. Se predice que el flerovio hierve a -60 ° C.Los puntos de fusión de los elementos del grupo de carbono tienen aproximadamente la misma tendencia que sus puntos de ebullición. El silicio se funde a 1414 ° C, el germanio se funde a 939 ° C, el estaño se funde a 232 ° C y el plomo se funde a 328 ° C.
La estructura cristalina del carbono es hexagonal; a altas presiones y temperaturas forma diamante (ver más abajo). El silicio y el germanio tienen estructuras cristalinas cúbicas de diamante, al igual que el estaño a bajas temperaturas (por debajo de 13,2 ° C). El estaño a temperatura ambiente tiene una estructura cristalina tetragonal. El plomo tiene una estructura cristalina cúbica centrada en las caras.
Las densidades de los elementos del grupo de carbono tienden a aumentar con el aumento del número atómico. El carbono tiene una densidad de 2,26 gramos por centímetro cúbico, el silicio tiene una densidad de 2,33 gramos por centímetro cúbico, el germanio tiene una densidad de 5,32 gramos por centímetro cúbico. El estaño tiene una densidad de 7,26 gramos por centímetro cúbico y el plomo tiene una densidad de 11,3 gramos por centímetro cúbico.
Los radios atómicos de los elementos del grupo de carbono tienden a aumentar con el aumento del número atómico. El radio atómico del carbono es de 77 picómetros, el de silicio es de 118 picómetros, el germanio s es 123 picómetros, el estaño es 141 picómetros y el plomo es 175 picómetros.
AllotropesEdit
El carbono tiene múltiples alótropos. El más común es el grafito, que es carbono en forma de láminas apiladas. Otra forma de carbono es el diamante, pero esto es relativamente raro. El carbono amorfo es un tercer alótropo del carbono; es un componente del hollín. Otro alótropo del carbono es un fullereno, que tiene la forma de láminas de átomos de carbono dobladas en una esfera.Un quinto alótropo de carbono, descubierto en 2003, se llama grafeno y tiene la forma de una capa de átomos de carbono dispuestos en una formación en forma de panal.
El silicio tiene dos alótropos conocidos que existen a temperatura ambiente. . Estos alótropos se conocen como alótropos amorfos y cristalinos. El alótropo amorfo es un polvo marrón. El alótropo cristalino es gris y tiene un brillo metálico.
El estaño tiene dos alótropos: α-estaño, también conocido como estaño gris, y β-estaño. El estaño se encuentra típicamente en forma de β-estaño, un metal plateado. Sin embargo, a presión estándar, el β-estaño se convierte en α-estaño, un polvo gris, a temperaturas por debajo de 13,2 ° Celsius / 56 ° Fahrenheit. Esto puede hacer que los objetos de estaño en temperaturas frías se desmoronen y se conviertan en un polvo gris en un proceso conocido como plaga de estaño o podredumbre del estaño.
NuclearEdit
Al menos dos de los elementos del grupo de carbono (estaño y plomo) tienen núcleos mágicos, lo que significa que estos elementos son más comunes y más estables que los elementos que no tienen un núcleo mágico.
IsotopesEdit
Hay 15 isótopos conocidos de carbono. De estos, tres ocurren naturalmente. El más común es el carbono 12 estable, seguido del carbono 13 estable. El carbono 14 es un isótopo radiactivo natural con una vida media de 5.730 años.
Se han descubierto 23 isótopos de silicio. Cinco de ellos ocurren naturalmente. El más común es el silicio 28 estable, seguido del silicio 29 estable y el silicio 30 estable. El silicio-32 es un isótopo radiactivo que se produce naturalmente como resultado de la desintegración radiactiva de los actínidos y por espalación en la atmósfera superior. El silicio-34 también se produce de forma natural como resultado de la desintegración radiactiva de los actínidos.
Se han descubierto 32 isótopos de germanio. Cinco de estos son de origen natural. El más común es el isótopo estable germanio-74, seguido del isótopo estable germanio-72, el isótopo estable germanio-70 y el isótopo estable germanio-73. El isótopo germanio-76 es un radioisótopo primordial.
Se han descubierto 38 isótopos de plomo. 9 de estos son de origen natural. El isótopo más común es el plomo-208, seguido del plomo-206, el plomo-207 y el plomo-204: todos ellos son estables. 4 isótopos de plomo se producen a partir de la desintegración radiactiva del uranio y el torio. Estos isótopos son plomo-209, plomo-210, plomo-211 y plomo-212.
