HIILIDIOKSIDIT: ELEMENTIT, OMINAISUUDET JA KÄYTTÖ - KEMIA - 2026

Hiilihapot ovat kaikkia niitä elementtejä, jotka muodostavat jaksollisen ryhmän ns. Hiiliperheen, ryhmän 14 (IVA). Ryhmä koostuu ei-metallisesta elementistä, hiilestä; kaksi metalloidia elementtiä, piitä ja germaniumia; ja kolme metalliosaa: tina, lyijy ja flevorium.

Näiden elementtien uloimmassa elektronisessa kuoressa on neljä elektronia, joiden konfiguraatio on ns ² np ². Heillä on taipumus käyttää +4-hapetustilaa; Lukuun ottamatta lyijyä, joka inerttien elektronien parin vaikutuksesta käyttää hapetustilaa +2.

Puuhiili, edustava ryhmä hiilihapporyhmää. Lähde: Pxhere.

Tähän perheeseen kuuluvat alkuaineet ovat kemiallisesti stabiileja, eivät kovin reaktiivisia. Mutta ne kykenevät muodostamaan hydridejä ja halogenideja. Lisäksi elementeillä on taipumus muodostaa kovalenttisia sidoksia; vaikka tina ja lyijy (molemmat metallit) taipumus muodostaa metallisidoksia.

Sulamispisteiden, kiehumispisteiden ja ionisaatioenergian arvoilla on taipumus vähentyä, kun ryhmässä olevien elementtien atomiluku kasvaa. Samoin tehokkaat liitokset vähenevät johtaen hiileen ja sen moninkertaisiin CC-sidoksiin.

Elementit ja ominaisuudet

hiili

Ei-metalliset elementit, joiden atominumero on 6 ja atomipaino 12,011 g / mol. Hiili on niin tärkeä elementti, että orgaanista kemiaa kutsutaan hiilen kemiaksi, koska tämä elementti muodostaa kaikki sen yhdisteet.

Hiiltä on läsnä hiilihydraateissa, lipideissä, proteiineissa ja nukleiinihapoissa; eli kaikissa molekyyleissä ja makromolekyyleissä, jotka ovat vastuussa elämästä. Se on kuitenkin seitsemästoista elementti, joka on runsaasti maankuoressa.

Hiili on perheen ainoa elementti, jota esiintyy maankuoressa puhtaassa muodossa. Lisäksi se yhdistyy muiden elementtien kanssa muodostaen öljyä ja karbonaatteja kiviaineksissa, kuten kalsiitti (CaCO ₃), magnesiitti (MgCO ₃) ja dolomiitti (MgCO ₃ · CaCO ₃).

Hiilellä on 5 allotrooppista muotoa: grafiitti, joka näkyy pinottuina arkkina. Timantti on kuutiorakenteinen kide, muodoltaan tetraedrinen ja sen kärkiosissa sijaitsevat hiiliatomit.

Amorfinen hiili on mustaa jauhetta noen muodossa. Fulereenissä hiilirenkaat muodostavat jalkapallojen kaltaisia ​​molekyylikokoonpanoja. Ja grafeenista löydämme kerroksen hiiliatomeja, jotka on järjestetty kennokuvioon.

pii

Se on metalloidi, jonka atominumero on 14 ja atomipaino 28,09 g / mol. Sitä löytyy maapallonkuoresta piidioksidina (SiO ₂), hiekana ja kvartsina, samoin kuin useissa mineraaleissa ja silikaattisaveissa.

Pii on toiseksi runsas osa maapallonkuoressa. Sillä on kaksi allotrooppista muotoa: ruskea amorfinen muoto ja harmaa kidemuoto, metalliset kiilto- ja kuutiodimanttikiteet.

germanium

Se on metalloidi, jonka atominumero on 32 ja atomipaino 72,61 g / mol. Germaanium tunnetaan vain vähän päivittäin. Sitä on löydetty vain joistakin hopea- ja sinkkimineraaleista, samoin kuin tietyntyyppisistä hiileistä ja germaniitista.

Se on väriltään harmahtavanvalkoinen ja muodostaa kuutiometriä ja timanttikiderakennetta.

Tina

Se on metalli, jonka atominumero on 50 ja atomipaino 118,71 g / mol. Tina on pehmeää, muovattavaa metallia, jonka sulamispiste on alhainen. Sillä on kaksi allotrooppista muotoa: β-muoto, jonka tetragonaalinen kiderakenne on huoneenlämpötilassa; ja muodostavat α, harmaanvärisiä alle 13 ºC lämpötiloissa.

Tina uutetaan mineraalien kassiteriitti (SnO ₂).

Johtaa

Se on metalli, jonka atominumero on 82 ja atomipaino 207,2 g / mol. Sillä on kasvikeskeinen kiteinen rakenne, sinertävänvalkoinen väri ja suuri myrkyllisyys ihmisille. Lyijyä löytyy osana mineraaligaleenia (PbS).

Flevorian

Se on metalli, jonka atominumero on 114 ja atomipaino on 287 g / mol. Flevorium on keinotekoinen, radioaktiivinen ja erittäin lyhytaikainen alkuaine. Sen ominaisuudet ovat samankaltaiset kuin jalokaasujen, vaikka on mahdollista, että se on myöhemmin metalli kuin siirtymämetallit.

ominaisuudet

Sulamispiste

Hiili: 3500 ºC (timantti).

Pii: 1 410 ºC.

Geranium: 937,4 ° C.

Tina: 231,88 ºC.

Lyijy: 327,50 ºC.

Kiehumispiste

Hiili: 4,827 ºC (timantti).

Pii: 2 355 ºC.

Germaanium: 2 830 ° C.

Tina: 2260 ºC.

Lyijy: 1 740 ºC.

Tiheys

Hiili: 3,51 g / cm ³ (timantti).

Pii: 2,33 g / cm ³.

Germanium: 5,327 g / cm ³.

Tina: 7,28 g / cm ³.

Johtaa: 11,343 g / cm ³.

Ionisointienergia

Hiili: 1 086 kJ / mol.

Pii: 787 kJ / mol.

Germaanium: 762 kJ / mol.

Tina: 709 kJ / mol.

Lyijy: 716 kJ / mol.

Atomiradio

Hiili: 77 pm.

Pii: 118 pm.

Germaanium: 122 pm.

Tina: 140 pm.

Lyijy: 175 pm.

Ryhmän 14 alkuaineiden sulamis- ja kiehumispistearvoilla on taipumus laskea niiden lukumäärän ja atomisäteen kasvaessa.

Tämä heijastaa pienempää houkuttelevaa voimaa atomien välillä niiden koon kasvaessa. Sama taipumus havaitaan ryhmän elementtien ionisaatiopisteissä; mitä suurempi elektronin etäisyys ytimestä, sitä pienempi energia sen erottamiseen tarvitaan.

Päinvastoin, kun atomiluku kasvaa, on taipumus kasvattaa elementin tiheyttä. Tämä voi johtua suuremmasta määrästä protoneja ja neutroneja, massiivisimpia ydinkomponentteja.

Sovellukset

hiili

Grafiittia käytetään kuitumaisessa muodossa muovien valmistuksessa. Lisäksi sitä käytetään kynien valmistuksessa. Timantti on arvokas jalokivi. Sen suurta kovuutta käytetään öljyteollisuuden porauksissa ja kynien kärjissä lasin leikkaamiseen.

Kalsiumkarbidia käytetään välituotteena hiilidisulfidin ja hiilitetrakloridin liuottimien tuotannossa. Hiiltä käytetään teräksen ja renkaan täyteaineiden synteesissä.

pii

Piiä käytetään puolijohteena sekä useissa elektroniikkateollisuuden toiminnoissa. Sitä voidaan käyttää voiteluaineena ja vedeneristyksenä. Piidioksidia (SiO ₂) käytetään keramiikan ja lasin valmistuksessa, samoin kuin betonin ja tiilen komponentti.

Piiä käytetään tyhjiöpumppuissa. Se on välttämätöntä kanojen ja rottien ravinnossa; vaikka sen oleellisuutta ihmiselle ei tunneta. Se on myös pelkistävä aine, jota käytetään vapauttamaan magnesiumia sen oksidista.

germanium

Sitä käytettiin puolijohteena vuoteen 1950 asti, jolloin se siirtyi piin; vaikka se jatkaa useiden toimintojen suorittamista elektroniikan alalla. Germaaniumia käytetään säteilyilmaisimissa. Germaniumoksidia käytetään optisissa kuiduissa ja laajakulmalinsseissä.

Tina

Sitä käytetään rautaesineiden suojaamiseen niiden suojaamiseksi ruosteelta. Tinaa käytetään hitsauksessa ja tinalevyjen valmistuksessa ruuan pakkaamiseen. Tinaklorideja käytetään rauta mineraalien vähentämiseen.

Tinayhdisteillä on lukuisia sovelluksia. Esimerkiksi tinafluoridia käytetään hammastahnoissa; tinaoksidi keramiikassa; ja koboltti stannaatti cerulenin sinisenä pigmenttinä. Tina muodostaa myös seoksia, kuten pronssia ja tinaa.

Johtaa

Sitä käytetään autoakkujen valmistuksessa; suojassa ionisoivalta säteilyltä; ja hitsauksessa.

Viitteet

1. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Elizabeth Sproat, Jessica Lin ja Vancy Wong. (5. kesäkuuta 2019). Ryhmä 14: Yleiset ominaisuudet ja reaktiot. Palautettu osoitteesta: chem.libretexts.org
3. Wikipedia. (2019). Hiiliryhmä toipunut osoitteesta: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, tohtori Anne Marie (21. maaliskuuta 2019). Elementtien hiiliperhe. Palautettu osoitteesta: gondo.com
5. Moeller Therald. (2019). Hiiliryhmän elementti. Encyclopædia Britannica. Palautettu osoitteesta: britannica.com