CARBONOIDI: ELEMENTI, CARATTERISTICHE E USI - CHIMICA - 2024

I carbonidi sono tutti quegli elementi che compongono la cosiddetta famiglia del carbonio, gruppo 14 (IVA) della tavola periodica. Il gruppo è costituito da un elemento non metallico, il carbonio; due elementi metalloidi, silicio e germanio; e tre elementi metallici: stagno, piombo e flevorium.

Questi elementi hanno quattro elettroni nel loro guscio elettronico più esterno, con la configurazione ns ² np ² . Tendono a utilizzare lo stato di ossidazione +4; Ad eccezione del piombo che, per effetto della coppia di elettroni inerti, utilizza lo stato di ossidazione +2.

Carbone, l'elemento rappresentativo del gruppo dei carbonidi. Fonte: Pxhere.

Gli elementi appartenenti a questa famiglia sono chimicamente stabili, poco reattivi. Ma sono in grado di formare idruri e alogenuri. Inoltre, gli elementi tendono a formare legami covalenti; sebbene lo stagno e il piombo (entrambi i metalli) tendano a formare legami metallici.

I valori dei punti di fusione, dei punti di ebollizione e dell'energia di ionizzazione tendono a diminuire all'aumentare del numero atomico degli elementi nel gruppo. Allo stesso modo, le concatenazioni efficienti diminuiscono, portando il carbonio ei suoi molteplici legami CC.

Elementi e caratteristiche

Carbonio

Elemento non metallico con numero atomico 6 e peso atomico 12,011 g / mol. Il carbonio è un elemento così importante che la chimica organica è chiamata la chimica del carbonio, poiché tutti i suoi composti sono formati da questo elemento.

Il carbonio è presente in carboidrati, lipidi, proteine ​​e acidi nucleici; cioè in tutte le molecole e macromolecole responsabili della vita. Tuttavia, è il diciassettesimo elemento in abbondanza nella crosta terrestre.

Il carbonio è l'unico elemento della famiglia che si trova nella crosta terrestre in forma pura. Inoltre, si combina con altri elementi per formare petrolio e carbonati in rocce come calcite (CaCO ₃ ), magnesite (MgCO ₃ ) e dolomite (MgCO ₃ · CaCO ₃ ).

Il carbonio ha 5 forme allotropiche: la grafite, che appare come fogli impilati. Il diamante è un cristallo di struttura cubica, di forma tetraedrica con atomi di carbonio situati ai suoi vertici.

Il carbonio amorfo è polvere nera sotto forma di fuliggine. Nel fullerene, gli anelli di carbonio formano disposizioni molecolari simili ai palloni da calcio. E nel grafene troviamo uno strato di atomi di carbonio disposti a nido d'ape.

Silicio

È un metalloide con numero atomico 14 e peso atomico 28,09 g / mol. Si trova nella crosta terrestre come silice (SiO ₂ ), sabbia e quarzo, nonché in vari minerali e argille silicatiche.

Il silicio è il secondo elemento più abbondante nella crosta terrestre. Ha due forme allotropiche: una marrone amorfa e una forma cristallina grigia, lucentezza metallica e cristalli cubici di diamante.

Germanio

È un metalloide con numero atomico 32 e peso atomico 72,61 g / mol. Il germanio è poco conosciuto su base giornaliera. Si trova solo come traccia in alcuni minerali di argento e zinco, così come in alcuni tipi di carbone e nella germanite.

È di colore bianco-grigiastro e forma una struttura cristallina cubica e diamante.

Lattina

È un metallo con numero atomico 50 e peso atomico 118,71 g / mol. Lo stagno è un metallo morbido e modellabile con un basso punto di fusione. Ha due forme allotropiche: forma β, con una struttura cristallina tetragonale a temperatura ambiente; e forma α, di colore grigio che si trova a temperature inferiori a 13 ºC.

Lo stagno viene estratto dalla cassiterite minerale (SnO ₂ ).

Piombo

È un metallo con numero atomico 82 e peso atomico 207,2 g / mol. Ha una struttura cristallina centrata sul viso, un colore bianco-bluastro e un'elevata tossicità per l'uomo. Il piombo si trova come parte della galena minerale (PbS).

Flevorian

È un metallo con numero atomico 114 e un peso atomico di 287 g / mol. Il flevorium è un elemento artificiale, radioattivo e di brevissima durata. Le sue proprietà sono simili a quelle dei gas nobili, sebbene sia possibile che sia un metallo successivo rispetto ai metalli di transizione.

caratteristiche

Punto di fusione

Carbonio: 3.500 ºC (diamante).

Silicio: 1.410 ºC.

Geranio: 937,4 ° C.

Stagno: 231,88 ºC.

Piombo: 327,50 ºC.

Punto di ebollizione

Carbonio: 4.827 ºC (diamante).

Silicio: 2.355 ºC.

Germanio: 2.830 ° C.

Latta: 2.260 ºC.

Piombo: 1.740 ºC.

Densità

Carbonio: 3,51 g / cm ³ (diamante).

Silicio: 2,33 g / cm ³ .

Germanio: 5,327 g / cm ³ .

Latta: 7,28 g / cm ³ .

Piombo: 11,343 g / cm ³ .

Energia ionizzata

Carbonio: 1.086 kJ / mol.

Silicio: 787 kJ / mol.

Germanio: 762 kJ / mol.

Stagno: 709 kJ / mol.

Piombo: 716 kJ / mol.

Radio atomica

Carbonio: 77 pm.

Silicio: 118 pm.

Germanio: 122 pm.

Latta: 140 pm.

Lead: 175 pm.

I valori del punto di fusione e di ebollizione degli elementi del gruppo 14 tendono a diminuire all'aumentare del loro numero e raggio atomico.

Ciò riflette una minore forza di attrazione tra gli atomi all'aumentare delle loro dimensioni. La stessa tendenza si osserva nei punti di ionizzazione degli elementi del gruppo; maggiore è la distanza di un elettrone dal nucleo, minore è l'energia richiesta per la sua separazione.

Al contrario, all'aumentare del numero atomico, si tende ad aumentare la densità dell'elemento. Ciò potrebbe essere dovuto a un numero maggiore di protoni e neutroni, i componenti nucleari più massicci.

applicazioni

Carbonio

La grafite è utilizzata in forma fibrosa nella produzione di materie plastiche. Inoltre, viene utilizzato nella produzione di matite. Il diamante è un gioiello prezioso. La sua grande durezza viene utilizzata nei trapani nell'industria petrolifera e nelle punte delle matite per tagliare il vetro.

Il carburo di calcio è utilizzato come intermedio nella produzione dei solventi disolfuro di carbonio e tetracloruro di carbonio. Il carbonio è utilizzato nella sintesi di acciaio e riempitivi per pneumatici.

Silicio

Il silicio è utilizzato come semiconduttore, nonché in varie funzioni nell'industria elettronica. Ha applicazione come agente lubrificante e impermeabilizzante. La silice (SiO ₂ ) viene utilizzata nella produzione di ceramica e vetro, oltre ad essere un componente di cemento e mattoni.

Il silicio è utilizzato nelle pompe per vuoto. È essenziale nella nutrizione di polli e ratti; sebbene la sua essenzialità per l'uomo sia sconosciuta. È anche un agente riducente che viene utilizzato per liberare il magnesio dal suo ossido.

Germanio

È stato utilizzato come semiconduttore fino al 1950, quando è stato sostituito dal silicio; sebbene continui a svolgere varie funzioni nel campo dell'elettronica. Il germanio è utilizzato nei rilevatori di radiazioni. L'ossido di germanio è utilizzato nelle fibre ottiche e negli obiettivi grandangolari.

Lattina

Viene utilizzato per rivestire oggetti in ferro per proteggerli dalla ruggine. Lo stagno è utilizzato nella saldatura e nella produzione di banda stagnata per il confezionamento di alimenti. I cloruri di stagno sono utilizzati nella riduzione dei minerali di ferro.

I composti dello stagno hanno numerose applicazioni. Ad esempio, il fluoruro stannoso viene utilizzato nei dentifrici; ossido di stagno in ceramica; e lo stannato di cobalto come pigmento blu ceruleo. Inoltre, lo stagno forma leghe come il bronzo e il peltro.

Piombo

Viene utilizzato nella produzione di batterie per auto; nella protezione contro le radiazioni ionizzanti; e nella saldatura.

Riferimenti

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