ChemicalEdit

La fel ca alte grupuri, membrii acestei familii prezintă modele în configurația electronică, în special în cochilii ultraperiferici, rezultând tendințe în comportamentul chimic:

Fiecare dintre elementele din acest grup are 4 electroni în învelișul său exterior. Un atom de grup izolat, neutru 14 are configurația s2 p2 în stare de bază. Aceste elemente, în special carbonul și siliciul, au o înclinație puternică pentru legătura covalentă, care de obicei aduce carcasa exterioară la opt electroni. Legăturile din aceste elemente duc adesea la hibridizare, unde sunt șterse caractere s și p distincte ale orbitalelor. Pentru legături simple, un aranjament tipic are patru perechi de electroni sp3, deși există și alte cazuri, cum ar fi trei perechi sp2 în grafen și grafit. Legăturile duble sunt caracteristice pentru carbon (alchene, CO
2 …); același lucru pentru sistemele π în general. Tendința de a pierde electroni crește pe măsură ce dimensiunea atomului crește, la fel ca și cu creșterea numărului atomic. Carbonul singur formează ioni negativi, sub formă de ioni de carbură (C4−). Siliciul și germaniu, ambii metaloizi, fiecare poate forma + 4 ioni. Staniul și plumbul sunt metale, în timp ce fleroviul este un element sintetic, radioactiv (timpul său de înjumătățire este foarte scurt, doar 1,9 secunde) care poate avea câteva proprietăți nobile asemănătoare gazului, deși este cel mai probabil un metal de tranziție. Staniul și plumbul sunt capabile să formeze +2 ioni. Deși staniul este un metal din punct de vedere chimic, alotropul său α arată mai mult ca germaniu decât ca un metal și este un conductor electric slab.

Carbonul formează tetrahalide cu toți halogenii. Carbonul formează, de asemenea, mulți oxizi, cum ar fi monoxidul de carbon, suboxidul de carbon (C3O2) și dioxidul de carbon. Carbonul formează disulfuri și diselenide.

Siliciul formează mai multe hidruri; două dintre ele sunt SiH4 și Si2H6. Siliciul formează tetrahalide cu fluor, clor și iod. Siliciul formează, de asemenea, un dioxid și un disulfură. Nitrura de siliciu are formula Si3N4.

Germaniul formează cinci hidruri. Primele două hidruri de germaniu sunt GeH4 și Ge2H6. Germaniul formează tetrahalide cu toți halogenii, cu excepția astatinei și formează dihaluri cu toți halogenii, cu excepția bromului și a astatinului. Germaniul se leagă de toți calcogenii naturali cu excepția poloniului și formează dioxizi, disulfuri și diselenide. Nitrura de germaniu are formula Ge3N4.

Staniul formează două hidruri: SnH4 și Sn2H6. Staniul formează dihaluri și tetrahalide cu toți halogenii, cu excepția astatinei. Staniul formează calcogenide cu unul dintre fiecare calcogen natural, cu excepția poloniului, și formează calcogenide cu două dintre fiecare calcogen natural, cu excepția poloniului și telurului.

Plumbul formează o hidrură, care are formula PbH4. Plumbul formează dihaluri și tetrahalide cu fluor și clor și formează o dibromură și diiodură, deși tetrabromura și tetraiodura plumbului sunt instabile. Plumbul formează patru oxizi, o sulfură, o selenură și o telurură.

Nu există compuși cunoscuți ai fleroviului.

PhysicalEdit

Punctele de fierbere ale grupul de carbon tinde să scadă cu elementele mai grele. Carbonul, cel mai ușor element al grupului de carbon, se sublimează la 3825 ° C. Punctul de fierbere al siliciului este de 3265 ° C, germaniu este de 2833 ° C, staniu este de 2602 ° C, iar plumbul este de 1749 ° C. Se prevede că fierberea se fierbe la -60 ° C. Punctele de topire ale elementelor grupului de carbon au aproximativ aceeași tendință ca și punctele lor de fierbere. Siliciul se topește la 1414 ° C, germaniul se topește la 939 ° C, staniul se topește la 232 ° C, iar plumbul se topește la 328 ° C.

Structura cristalină a carbonului este hexagonală; la presiuni și temperaturi ridicate formează diamant (vezi mai jos). Siliciul și germaniul au structuri cristaline cubice diamantate, la fel ca staniu la temperaturi scăzute (sub 13,2 ° C). Stanțul la temperatura camerei are o structură cristalină tetragonală. Plumbul are o structură cristalină cubică centrată pe față.

Densitățile elementelor grupului de carbon tind să crească odată cu creșterea numărului atomic. Carbonul are o densitate de 2,26 grame pe centimetru cub, siliciu are o densitate de 2,33 grame pe centimetru cub, germaniu are o densitate de 5,32 grame staniu are o densitate de 7,26 grame pe centimetru cub, iar plumbul are o densitate de 11,3 grame pe centimetru cub.

Razele atomice ale elementelor grupului de carbon tind să crească odată cu creșterea numărului atomic. Raza atomică a carbonului este de 77 picometri, siliciul este de 118 picometri, germaniu ” s are 123 de picometri, staniu este de 141 picometri, iar plumbul este de 175 de picometri.

AllotropesEdit

Carbonul are alotropi multipli. Cea mai comună este grafitul, care este carbonul sub formă de foi stivuite. O altă formă de carbon este diamantul, dar acest lucru este relativ rar. Carbonul amorf este al treilea alotrop al carbonului; este o componentă a funinginii. Un alt alotrop de carbon este un fulleren, care are forma unor foi de atomi de carbon pliați într-o sferă.Un al cincilea alotrop de carbon, descoperit în 2003, se numește grafen și se prezintă sub forma unui strat de atomi de carbon aranjați într-o formațiune în formă de fagure. . Acești alotropi sunt cunoscuți sub denumirea de alotropuri amorfe și cristaline. Alotropul amorf este o pulbere maro. Alotropul cristalin este cenușiu și are un luciu metalic.

Staniul are două alotropi: α-staniu, cunoscut și sub numele de staniu gri, și β-staniu. Staniul se găsește de obicei sub forma β-staniu, un metal argintiu. Cu toate acestea, la presiunea standard, β-staniul se transformă în α-staniu, o pulbere gri, la temperaturi sub 13,2 ° Celsius / 56 ° Fahrenheit. Acest lucru poate face ca obiectele de staniu la temperaturi scăzute să se prăbușească în pulbere gri într-un proces cunoscut sub numele de dăunător de staniu sau putregai de staniu.

NuclearEdit

Cel puțin două dintre elementele grupului de carbon (staniu și plumb) au nuclee magice, ceea ce înseamnă că aceste elemente sunt mai comune și mai stabile decât elementele care nu au un nucleu magic.

IsotopesEdit

Există 15 izotopi cunoscuți ai carbonului. Dintre acestea, trei sunt naturale. Cel mai frecvent este carbon-12 stabil, urmat de carbon-13 stabil. Carbon-14 este un izotop radioactiv natural cu un timp de înjumătățire de 5.730 de ani.

Au fost descoperiți 23 de izotopi de siliciu. Cinci dintre acestea apar în mod natural. Cel mai frecvent este siliciu-28 stabil, urmat de siliciu-29 stabil și siliciu-30 stabil. Siliciul-32 este un izotop radioactiv care apare în mod natural ca urmare a decăderii radioactive a actinidelor și prin spalare în atmosfera superioară. Siliciul-34 apare, de asemenea, în mod natural, ca rezultat al dezintegrării radioactive a actinidelor.

Au fost descoperiți 32 de izotopi de germaniu. Cinci dintre acestea apar în mod natural. Cel mai frecvent este izotopul stabil germaniu-74, urmat de izotopul stabil germaniu-72, izotopul stabil germaniu-70 și izotopul stabil germaniu-73. Izotopul germaniu-76 este un radioizotop primordial.

Au fost descoperiți 38 de izotopi de plumb. 9 dintre acestea apar în mod natural. Cel mai frecvent izotop este plumb-208, urmat de plumb-206, plumb-207 și plumb-204: toate acestea sunt stabile. 4 izotopi de plumb apar din dezintegrarea radioactivă a uraniului și torului. Acești izotopi sunt plumb-209, plumb-210, plumb-211 și plumb-212.