Modifica chimica

Come altri gruppi, i membri di questa famiglia mostrano schemi nella configurazione elettronica, specialmente nei gusci più esterni, che determinano tendenze nel comportamento chimico:

Ciascuno degli elementi in questo gruppo ha 4 elettroni nel suo guscio esterno. Un atomo del gruppo 14 isolato e neutro ha la configurazione s2 p2 nello stato fondamentale. Questi elementi, in particolare carbonio e silicio, hanno una forte propensione al legame covalente, che di solito porta il guscio esterno a otto elettroni. I legami in questi elementi spesso portano all’ibridazione in cui vengono cancellati i caratteri sep distinti degli orbitali. Per i singoli legami, una disposizione tipica ha quattro coppie di elettroni sp3, sebbene esistano anche altri casi, come tre coppie sp2 in grafene e grafite. I doppi legami sono caratteristici del carbonio (alcheni, CO 2 …); lo stesso per i sistemi π in generale. La tendenza a perdere elettroni aumenta all’aumentare della dimensione dell’atomo, come fa con l’aumentare del numero atomico. Il carbonio da solo forma ioni negativi, sotto forma di ioni carburo (C4−). Silicio e germanio, entrambi metalloidi, ciascuno può formare + 4 ioni Lo stagno e il piombo sono entrambi metalli, mentre il flerovio è un elemento sintetico, radioattivo (la sua emivita è molto breve, solo 1,9 secondi) che può avere alcune proprietà simili ai gas nobili, sebbene sia ancora molto probabilmente un post- Metallo di transizione. Lo stagno e il piombo sono entrambi in grado di formare +2 ioni. Sebbene lo stagno sia chimicamente un metallo, il suo allotropo α assomiglia più al germanio che a un metallo ed è un cattivo conduttore elettrico.

Il carbonio forma tetraalogenuri con tutti gli alogeni. Il carbonio forma anche molti ossidi come il monossido di carbonio, il suossuro di carbonio (C3O2) e l’anidride carbonica. Il carbonio forma disolfuri e diseleniuri.

Il silicio forma diversi idruri; due di loro sono SiH4 e Si2H6. Il silicio forma tetraalogenuri con fluoro, cloro e iodio. Il silicio forma anche un biossido e un disolfuro. Il nitruro di silicio ha la formula Si3N4.

Il germanio forma cinque idruri. I primi due idruri di germanio sono GeH4 e Ge2H6. Il germanio forma tetraalogenuri con tutti gli alogeni eccetto l’astato e forma dialogenuri con tutti gli alogeni tranne il bromo e l’astato. Il germanio si lega a tutti i singoli calcogeni naturali eccetto il polonio e forma diossidi, disolfuri e diseleniuri. Il nitruro di germanio ha la formula Ge3N4.

Lo stagno forma due idruri: SnH4 e Sn2H6. Lo stagno forma dialogenuri e tetraalogenuri con tutti gli alogeni eccetto l’astato. Lo stagno forma calcogenuri con uno di ciascuno calcogeno presente in natura eccetto il polonio, e forma calcogenuri con due di ciascuno calcogeno presente in natura eccetto il polonio e il tellurio.

Il piombo forma un idruro, che ha la formula PbH4. Il piombo forma dialogenuri e tetraalidi con fluoro e cloro e forma un dibromuro e un diioduro, sebbene il tetrabromuro e il tetraioduro del piombo siano instabili. Il piombo forma quattro ossidi, un solfuro, un seleniuro e un tellururo.

Non sono noti composti di flerovio.

PhysicalEdit

I punti di ebollizione del il gruppo del carbonio tende ad abbassarsi con gli elementi più pesanti. Il carbonio, l’elemento del gruppo del carbonio più leggero, sublima a 3825 ° C. Il punto di ebollizione del silicio è 3265 ° C, il germanio “s è 2833 ° C, lo stagno” s è 2602 ° C e il piombo “s è 1749 ° C. Si prevede che il flerovium bolle a -60 ° C. I punti di fusione degli elementi del gruppo del carbonio hanno più o meno la stessa tendenza dei loro punti di ebollizione. Il silicio fonde a 1414 ° C, il germanio fonde a 939 ° C, lo stagno fonde a 232 ° C e il piombo fonde a 328 ° C.

La struttura cristallina del carbonio è esagonale; ad alte pressioni e temperature esso forma il diamante (vedi sotto). Il silicio e il germanio hanno strutture cristalline cubiche di diamante, così come lo stagno a basse temperature (inferiori a 13,2 ° C). Lo stagno a temperatura ambiente ha una struttura cristallina tetragonale. Il piombo ha una struttura cristallina cubica centrata sulla faccia.

Le densità degli elementi del gruppo del carbonio tendono ad aumentare con l’aumentare del numero atomico. Il carbonio ha una densità di 2,26 grammi per centimetro cubo, il silicio ha una densità di 2,33 grammi per centimetro cubo, il germanio ha una densità di 5,32 grammi per centimetro cubo. Lo stagno ha una densità di 7,26 grammi per centimetro cubo e il piombo ha una densità di 11,3 grammi per centimetro cubo.

I raggi atomici degli elementi del gruppo del carbonio tendono ad aumentare con l’aumentare del numero atomico. Il raggio atomico del carbonio è di 77 picometri, quello del silicio è di 118 picometri, germanio ” s è 123 picometri, stagno “s è 141 picometri e piombo” s è 175 picometri.

AllotropesEdit

Carbon has allotropi multipli. Il più comune è la grafite, che è carbonio sotto forma di fogli impilati. Un’altra forma di carbonio è il diamante, ma questo è relativamente raro. Il carbonio amorfo è un terzo allotropo del carbonio; è un componente della fuliggine. Un altro allotropo del carbonio è un fullerene, che ha la forma di fogli di atomi di carbonio piegati in una sfera.Un quinto allotropo del carbonio, scoperto nel 2003, è chiamato grafene ed è sotto forma di uno strato di atomi di carbonio disposti in una formazione a forma di nido d’ape.

Il silicio ha due allotropi noti che esistono a temperatura ambiente . Questi allotropi sono noti come allotropi amorfi e cristallini. L’allotropo amorfo è una polvere marrone. L’allotropo cristallino è grigio e ha una lucentezza metallica.

Lo stagno ha due allotropi: α-stagno, noto anche come stagno grigio, e β-stagno. Lo stagno si trova tipicamente nella forma β-stagno, un metallo argenteo. Tuttavia, a pressione standard, β-stagno si converte in α-stagno, una polvere grigia, a temperature inferiori a 13,2 ° Celsius / 56 ° Fahrenheit. Ciò può far sì che gli oggetti di stagno a basse temperature si sbriciolino in polvere grigia in un processo noto come stagno parassita o marciume dello stagno.

NuclearEdit

Almeno due degli elementi del gruppo di carbonio (stagno e piombo) hanno nuclei magici, il che significa che questi elementi sono più comuni e più stabili degli elementi che non hanno un nucleo magico.

IsotopesEdit

Ci sono 15 isotopi noti del carbonio. Di questi, tre sono presenti in natura. Il più comune è il carbonio 12 stabile, seguito dal carbonio 13 stabile. Il carbonio-14 è un isotopo radioattivo naturale con un’emivita di 5.730 anni.

Sono stati scoperti 23 isotopi di silicio. Cinque di questi sono presenti in natura. Il più comune è il silicio stabile-28, seguito dal silicio stabile-29 e dal silicio stabile-30. Il silicio-32 è un isotopo radioattivo che si presenta naturalmente come risultato del decadimento radioattivo degli attinidi e tramite spallazione nell’atmosfera superiore. Il silicio-34 si trova naturalmente anche come risultato del decadimento radioattivo degli attinidi.

Sono stati scoperti 32 isotopi del germanio. Cinque di questi sono presenti in natura. Il più comune è l’isotopo stabile germanio-74, seguito dall’isotopo stabile germanio-72, l’isotopo stabile germanio-70 e l’isotopo stabile germanio-73. L’isotopo germanio-76 è un radioisotopo primordiale.

Sono stati scoperti 38 isotopi di piombo. 9 di questi sono presenti in natura. L’isotopo più comune è il piombo-208, seguito dal piombo-206, dal piombo-207 e dal piombo-204: tutti questi sono stabili. 4 isotopi del piombo si verificano dal decadimento radioattivo dell’uranio e del torio. Questi isotopi sono piombo-209, piombo-210, piombo-211 e piombo-212.