ChemicalEdit

Comme d’autres groupes, les membres de cette famille présentent des modèles de configuration électronique, en particulier dans les coquilles les plus externes, entraînant des tendances dans le comportement chimique:

Chacun des éléments de ce groupe a 4 électrons dans sa coquille externe. Un atome isolé et neutre du groupe 14 a la configuration s2 p2 à l’état fondamental. Ces éléments, en particulier le carbone et le silicium, ont une forte propension à la liaison covalente, ce qui porte généralement la coque externe à huit électrons. Les liaisons dans ces éléments conduisent souvent à une hybridation où les caractères s et p distincts des orbitales sont effacés. Pour les liaisons simples, un arrangement typique a quatre paires d’électrons sp3, bien que d’autres cas existent aussi, comme trois paires sp2 dans le graphène et le graphite. Les doubles liaisons sont caractéristiques du carbone (alcènes, CO
2 …); la même chose pour les π-systèmes en général. La tendance à perdre des électrons augmente à mesure que la taille de l’atome augmente, comme elle le fait avec l’augmentation du nombre atomique.Le carbone seul forme des ions négatifs, sous forme d’ions carbure (C4− ).Silicium et germanium, tous deux métalloïdes, peuvent chacun former + 4 ions.L’étain et le plomb sont tous deux des métaux, tandis que le flérovium est un élément synthétique et radioactif (sa demi-vie est très courte, seulement 1,9 seconde) qui peut avoir quelques propriétés de type gaz noble, bien qu’il soit toujours très probable métal de transition. L’étain et le plomb sont tous deux capables de former +2 ions. Bien que l’étain soit chimiquement un métal, son allotrope α ressemble plus à du germanium qu’à un métal et c’est un mauvais conducteur électrique.

Le carbone forme des tétrahalogénures avec tous les halogènes. Le carbone forme également de nombreux oxydes tels que le monoxyde de carbone, le sous-oxyde de carbone (C3O2) et le dioxyde de carbone. Le carbone forme des disulfures et des disélénures.

Le silicium forme plusieurs hydrures; deux d’entre eux sont SiH4 et Si2H6. Le silicium forme des tétrahalogénures avec du fluor, du chlore et de l’iode. Le silicium forme également un dioxyde et un disulfure. Le nitrure de silicium a la formule Si3N4.

Le germanium forme cinq hydrures. Les deux premiers hydrures de germanium sont GeH4 et Ge2H6. Le germanium forme des tétrahalogénures avec tous les halogènes sauf l’astatine et forme des dihalogénures avec tous les halogènes à l’exception du brome et de l’astatine. Le germanium se lie à tous les chalcogènes simples naturels, à l’exception du polonium, et forme des dioxydes, des disulfures et des disélénures. Le nitrure de germanium a la formule Ge3N4.

L’étain forme deux hydrures: SnH4 et Sn2H6. L’étain forme des dihalogénures et des tétrahalogénures avec tous les halogènes à l’exception de l’astatine. L’étain forme des chalcogénures avec l’un de chaque chalcogène naturel sauf le polonium, et forme des chalcogénures avec deux de chaque chalcogène naturel sauf le polonium et le tellure.

Le plomb forme un hydrure, qui a la formule PbH4. Le plomb forme des dihalogénures et des tétrahalogénures avec du fluor et du chlore, et forme un dibromure et un diiodure, bien que le tétrabromure et le tétraiodure de plomb soient instables. Le plomb forme quatre oxydes, un sulfure, un séléniure et un tellurure.

Il n’y a pas de composés connus du flérovium.

PhysicalEdit

Les points d’ébullition du le groupe de carbone a tendance à diminuer avec les éléments plus lourds. Le carbone, l’élément le plus léger du groupe du carbone, se sublime à 3825 ° C. Le point d’ébullition du silicium est de 3265 ° C, le germanium est de 2833 ° C, l’étain est de 2602 ° C et le plomb est de 1749 ° C. Flerovium devrait bouillir à -60 ° C. Les points de fusion des éléments du groupe carbone ont à peu près la même tendance que leurs points d’ébullition. Le silicium fond à 1414 ° C, le germanium fond à 939 ° C, l’étain fond à 232 ° C et le plomb fond à 328 ° C.

La structure cristalline du carbone est hexagonale; à des pressions et des températures élevées, il forme du diamant (voir ci-dessous). Le silicium et le germanium ont des structures cristallines cubiques en diamant, tout comme l’étain à basse température (inférieure à 13,2 ° C). L’étain à température ambiante a une structure cristalline tétragonale. / p>

Les densités des éléments du groupe carbone ont tendance à augmenter avec l’augmentation du numéro atomique. Le carbone a une densité de 2,26 grammes par centimètre cube, le silicium a une densité de 2,33 grammes par centimètre cube, le germanium a une densité de 5,32 grammes par centimètre cube. L’étain a une densité de 7,26 grammes par centimètre cube et le plomb a une densité de 11,3 grammes par centimètre cube.

Les rayons atomiques des éléments du groupe carbone ont tendance à augmenter avec l’augmentation du numéro atomique. Le rayon atomique du carbone est de 77 picomètres, celui du silicium est de 118 picomètres, le germanium. s est de 123 picomètres, l’étain est de 141 picomètres et le plomb est de 175 picomètres.

AllotropesEdit

Le carbone a plusieurs allotropes. Le plus courant est le graphite, qui est du carbone sous forme de feuilles empilées. Une autre forme de carbone est le diamant, mais c’est relativement rare. Le carbone amorphe est un troisième allotrope du carbone; c’est un composant de la suie. Un autre allotrope de carbone est un fullerène, qui a la forme de feuilles d’atomes de carbone pliées en une sphère.Un cinquième allotrope de carbone, découvert en 2003, est appelé graphène, et se présente sous la forme d’une couche d’atomes de carbone disposés en une formation en forme de nid d’abeille.

Le silicium possède deux allotropes connus qui existent à température ambiante . Ces allotropes sont connus sous le nom d’allotropes amorphes et cristallins. L’allotrope amorphe est une poudre brune. L’allotrope cristallin est gris et a un éclat métallique.

L’étain a deux allotropes: l’α-étain, également connu sous le nom d’étain gris, et le β-étain. L’étain se trouve généralement sous forme de β-étain, un métal argenté. Cependant, à pression standard, le β-étain se transforme en α-étain, une poudre grise, à des températures inférieures à 13,2 ° Celsius / 56 ° Fahrenheit. Cela peut provoquer l’effondrement des objets en étain à des températures froides en poudre grise dans un processus connu sous le nom de ravageur de l’étain ou de pourriture de l’étain.

NuclearEdit

Au moins deux des éléments du groupe de carbone (étain et lead) ont des noyaux magiques, ce qui signifie que ces éléments sont plus communs et plus stables que les éléments qui n’ont pas de noyau magique.

IsotopesEdit

Il existe 15 isotopes connus du carbone. Parmi ceux-ci, trois sont naturels. Le plus courant est le carbone-12 stable, suivi du carbone-13 stable. Le carbone 14 est un isotope radioactif naturel avec une demi-vie de 5 730 ans.

23 isotopes du silicium ont été découverts. Cinq d’entre eux sont naturels. Le plus courant est le silicium-28 stable, suivi du silicium-29 stable et du silicium-30 stable. Le silicium-32 est un isotope radioactif qui se produit naturellement à la suite de la désintégration radioactive des actinides et par spallation dans la haute atmosphère. Le silicium-34 est également produit naturellement à la suite de la désintégration radioactive des actinides.

32 isotopes du germanium ont été découverts. Cinq d’entre eux sont naturels. Le plus courant est l’isotope stable germanium-74, suivi de l’isotope stable germanium-72, de l’isotope stable germanium-70 et de l’isotope stable germanium-73. L’isotope germanium-76 est un radio-isotope primordial.

38 isotopes du plomb ont été découverts. 9 d’entre eux sont naturels. L’isotope le plus courant est le plomb-208, suivi du plomb-206, du plomb-207 et du plomb-204: tous sont stables. 4 isotopes du plomb proviennent de la désintégration radioactive de l’uranium et du thorium. Ces isotopes sont le plomb 209, le plomb 210, le plomb 211 et le plomb 212.