ChemicalEdit

Wie andere Gruppen zeigen die Mitglieder dieser Familie Muster in der Elektronenkonfiguration, insbesondere in den äußersten Schalen, was zu Trends im chemischen Verhalten führt:

Jedes der Elemente in dieser Gruppe hat 4 Elektronen in seiner äußeren Hülle. Ein isoliertes neutrales Atom der Gruppe 14 hat im Grundzustand die s2 p2-Konfiguration. Diese Elemente, insbesondere Kohlenstoff und Silizium, neigen stark zur kovalenten Bindung, wodurch die äußere Hülle normalerweise auf acht Elektronen gebracht wird. Bindungen in diesen Elementen führen häufig zu einer Hybridisierung, bei der unterschiedliche s- und p-Zeichen der Orbitale gelöscht werden. Für Einfachbindungen weist eine typische Anordnung vier Paare von sp3-Elektronen auf, obwohl auch andere Fälle existieren, wie beispielsweise drei sp2-Paare in Graphen und Graphit. Doppelbindungen sind charakteristisch für Kohlenstoff (Alkene, CO 2 …); das gleiche gilt für π-Systeme im Allgemeinen. Die Tendenz, Elektronen zu verlieren, nimmt mit zunehmender Größe des Atoms zu, ebenso wie mit zunehmender Ordnungszahl. Kohlenstoff allein bildet negative Ionen in Form von Carbid (C4−) -Ionen. Silizium und Germanium, beide Metalloide, können jeweils + bilden 4 Ionen.Zinn und Blei sind beide Metalle, während Flerovium ein synthetisches, radioaktives Element (seine Halbwertszeit ist sehr kurz, nur 1,9 Sekunden) ist, das einige edelgasähnliche Eigenschaften haben kann, obwohl es höchstwahrscheinlich immer noch ein Post- ist Übergangsmetall. Zinn und Blei können beide +2 Ionen bilden. Obwohl Zinn chemisch ein Metall ist, sieht sein α-Allotrop eher wie Germanium als wie ein Metall aus und es ist ein schlechter elektrischer Leiter.

Kohlenstoff bildet mit allen Halogenen Tetrahalogenide. Kohlenstoff bildet auch viele Oxide wie Kohlenmonoxid, Kohlenstoffsuboxid (C3O2) und Kohlendioxid. Kohlenstoff bildet Disulfide und Diselenide.

Silizium bildet mehrere Hydride; zwei davon sind SiH4 und Si2H6. Silizium bildet mit Fluor, Chlor und Jod Tetrahalogenide. Silizium bildet auch ein Dioxid und ein Disulfid. Siliziumnitrid hat die Formel Si3N4. Germanium bildet fünf Hydride. Die ersten beiden Germaniumhydride sind GeH4 und Ge2H6. Germanium bildet Tetrahalogenide mit allen Halogenen außer Astatin und Dihalogenide mit allen Halogenen außer Brom und Astatin. Germanium bindet an alle natürlichen einzelnen Chalkogene außer Polonium und bildet Dioxide, Disulfide und Diselenide. Germaniumnitrid hat die Formel Ge3N4.

Zinn bildet zwei Hydride: SnH4 und Sn2H6. Zinn bildet mit allen Halogenen außer Astatin Dihalogenide und Tetrahalogenide. Zinn bildet Chalkogenide mit einem von jedem natürlich vorkommenden Chalkogen außer Polonium und bildet Chalkogenide mit zwei von jedem natürlich vorkommenden Chalkogen außer Polonium und Tellur. Blei bildet ein Hydrid, das die Formel PbH4 hat. Blei bildet mit Fluor und Chlor Dihalogenide und Tetrahalogenide und bildet ein Dibromid und Diiodid, obwohl das Tetrabromid und Tetraiodid von Blei instabil sind. Blei bildet vier Oxide, ein Sulfid, ein Selenid und ein Tellurid.

Es sind keine Verbindungen von Flerovium bekannt.

PhysicalEdit

Die Siedepunkte des Die Kohlenstoffgruppe neigt dazu, mit den schwereren Elementen niedriger zu werden. Kohlenstoff, das leichteste Kohlenstoffgruppenelement, sublimiert bei 3825 ° C. Der Siedepunkt von Silizium beträgt 3265 ° C, Germanium 2833 ° C, Zinn 2602 ° C und Blei 1749 ° C. Es wird vorausgesagt, dass Flerovium bei -60 ° C siedet. Die Schmelzpunkte der Kohlenstoffgruppenelemente weisen ungefähr den gleichen Trend wie ihre Siedepunkte auf. Silizium schmilzt bei 1414 ° C, Germanium schmilzt bei 939 ° C, Zinn schmilzt bei 232 ° C und Blei schmilzt bei 328 ° C. Die Kristallstruktur von Kohlenstoff ist hexagonal, bei hohen Drücken und Temperaturen bildet Diamant (siehe unten). Silizium und Germanium haben kubische Diamantkristallstrukturen, ebenso wie Zinn bei niedrigen Temperaturen (unter 13,2 ° C). Zinn bei Raumtemperatur hat eine tetragonale Kristallstruktur. Blei hat eine flächenzentrierte kubische Kristallstruktur / p>

Die Dichten der Kohlenstoffgruppenelemente neigen dazu, mit zunehmender Ordnungszahl zuzunehmen. Kohlenstoff hat eine Dichte von 2,26 Gramm pro Kubikzentimeter, Silizium hat eine Dichte von 2,33 Gramm pro Kubikzentimeter, Germanium hat eine Dichte von 5,32 Gramm pro Kubikzentimeter Zinn hat eine Dichte von 7,26 Gramm pro Kubikzentimeter und Blei hat eine Dichte von 11,3 Gramm pro Kubikzentimeter.

Die Atomradien der Kohlenstoffgruppenelemente neigen dazu, mit zunehmender Ordnungszahl zuzunehmen. Der Atomradius von Kohlenstoff beträgt 77 Pikometer, der von Silizium 118 Pikometer, Germanium s ist 123 Pikometer, Zinn ist s 141 Pikometer und Blei ist 175 Pikometer.

AllotropesEdit

Kohlenstoff hat multiple Allotrope. Am gebräuchlichsten ist Graphit, bei dem es sich um Kohlenstoff in Form von gestapelten Platten handelt. Eine andere Form von Kohlenstoff ist Diamant, dies ist jedoch relativ selten. Amorpher Kohlenstoff ist ein drittes Allotrop von Kohlenstoff; es ist ein Bestandteil von Ruß. Ein weiteres Allotrop von Kohlenstoff ist ein Fulleren, das die Form von Schichten von Kohlenstoffatomen aufweist, die zu einer Kugel gefaltet sind.Ein fünftes Kohlenstoff-Allotrop, das 2003 entdeckt wurde, heißt Graphen und liegt in Form einer Schicht von Kohlenstoffatomen vor, die in einer wabenförmigen Formation angeordnet sind. Silizium weist zwei bekannte Allotrope auf, die bei Raumtemperatur existieren . Diese Allotrope sind als amorphe und kristalline Allotrope bekannt. Das amorphe Allotrop ist ein braunes Pulver. Das kristalline Allotrop ist grau und hat einen metallischen Glanz.

Zinn hat zwei Allotrope: α-Zinn, auch als graues Zinn bekannt, und β-Zinn. Zinn liegt typischerweise in der β-Zinnform vor, einem silbernen Metall. Bei Standarddruck wandelt sich β-Zinn jedoch bei Temperaturen unter 13,2 ° Celsius / 56 ° Fahrenheit in α-Zinn, ein graues Pulver, um. Dies kann dazu führen, dass Zinnobjekte bei kalten Temperaturen in einem als Zinnschädling oder Zinnfäule bekannten Prozess zu grauem Pulver zerfallen.

NuclearEdit

Mindestens zwei der Kohlenstoffgruppenelemente (Zinn und Blei) haben magische Kerne, was bedeutet, dass diese Elemente häufiger und stabiler sind als Elemente, die keinen magischen Kern haben.

IsotopeEdit

Es sind 15 Kohlenstoffisotope bekannt. Davon kommen drei natürlich vor. Am häufigsten ist stabiler Kohlenstoff-12, gefolgt von stabilem Kohlenstoff-13. Kohlenstoff-14 ist ein natürliches radioaktives Isotop mit einer Halbwertszeit von 5.730 Jahren.

23 Isotope von Silizium wurden entdeckt. Fünf davon kommen natürlich vor. Am gebräuchlichsten ist stabiles Silizium-28, gefolgt von stabilem Silizium-29 und stabilem Silizium-30. Silizium-32 ist ein radioaktives Isotop, das auf natürliche Weise durch radioaktiven Zerfall von Aktiniden und durch Abplatzen in der oberen Atmosphäre entsteht. Silizium-34 tritt natürlich auch als Ergebnis des radioaktiven Zerfalls von Aktiniden auf. Es wurden 32 Germaniumisotope entdeckt. Fünf davon kommen natürlich vor. Am gebräuchlichsten ist das stabile Isotop Germanium-74, gefolgt vom stabilen Isotop Germanium-72, dem stabilen Isotop Germanium-70 und dem stabilen Isotop Germanium-73. Das Isotop Germanium-76 ist ein primordiales Radioisotop.

38 Isotope von Blei wurden entdeckt. 9 davon kommen natürlich vor. Das häufigste Isotop ist Blei-208, gefolgt von Blei-206, Blei-207 und Blei-204. Alle diese Isotope sind stabil. 4 Isotope von Blei entstehen beim radioaktiven Zerfall von Uran und Thorium. Diese Isotope sind Blei-209, Blei-210, Blei-211 und Blei-212