Éléments carbonoïdes, caractéristiques et utilisations

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Sherman Hoover

Les carbonides sont tous ces éléments qui composent la soi-disant famille du carbone, groupe 14 (IVA) du tableau périodique. Le groupe est composé d'un élément non métallique, le carbone; deux éléments métalloïdes, silicium et germanium; et trois éléments métalliques: l'étain, le plomb et le flevorium.

Ces éléments ont quatre électrons dans leur coque électronique la plus externe, avec la configuration nsdeuxnpdeux. Ils ont tendance à utiliser l'état d'oxydation +4; À l'exception du plomb qui, du fait de l'effet de la paire d'électrons inertes, utilise l'état d'oxydation +2.

Le charbon de bois, élément représentatif du groupe des carbonides. Source: Pxhere.

Les éléments appartenant à cette famille sont chimiquement stables, peu réactifs. Mais ils sont capables de former des hydrures et des halogénures. De plus, les éléments ont tendance à former des liaisons covalentes; bien que l'étain et le plomb (les deux métaux) ont tendance à former des liaisons métalliques.

Les valeurs des points de fusion, des points d'ébullition et de l'énergie d'ionisation ont tendance à diminuer à mesure que le numéro atomique des éléments du groupe augmente. De même, les concaténations efficaces diminuent, entraînant le carbone et ses multiples liaisons C-C.

Index des articles

  • 1 Éléments et caractéristiques
    • 1.1 Carbone
    • 1.2 Silicium
    • 1.3 Germanium
    • 1,4 étain
    • 1,5 plomb
    • 1.6 Flevorio
  • 2 caractéristiques
    • 2.1 Point de fusion
    • 2.2 Point d'ébullition
    • 2.3 Densité
    • 2.4 Énergie d'ionisation
    • 2.5 Rayon atomique
  • 3 utilisations
    • 3.1 Carbone
    • 3.2 Silicium
    • 3.3 Germanium
    • 3.4 Étain
    • 3.5 Plomb
  • 4 Références

Éléments et caractéristiques

Carbone

Élément non métallique de numéro atomique 6 et de poids atomique 12,011 g / mol. Le carbone est un élément si important que la chimie organique est appelée chimie du carbone, car tous ses composés sont constitués de cet élément..

Le carbone est présent dans les glucides, les lipides, les protéines et les acides nucléiques; c'est-à-dire dans toutes les molécules et macromolécules responsables de la vie. Cependant, c'est le dix-septième élément en abondance dans la croûte terrestre..

Le carbone est le seul élément de la famille qui se trouve dans la croûte terrestre à l'état pur. De plus, il se combine avec d'autres éléments pour former du pétrole et des carbonates dans des roches telles que la calcite (CaCO3), magnésite (MgCO3) et de la dolomite (MgCO3·Voleur3).

Le carbone a 5 formes allotropes: le graphite, qui se présente sous forme de feuilles empilées. Le diamant est un cristal de structure cubique, de forme tétraédrique avec des atomes de carbone situés à ses sommets..

Le carbone amorphe est une poudre noire sous forme de suie. Dans le fullerène, les anneaux de carbone forment des arrangements moléculaires similaires aux ballons de football. Et dans le graphène, on retrouve une couche d'atomes de carbone disposés en forme de nid d'abeille..

Silicium

C'est un métalloïde de numéro atomique 14 et de poids atomique 28,09 g / mol. Il se trouve dans la croûte terrestre sous forme de silice (SiOdeux), du sable et du quartz, ainsi que divers minéraux et argiles silicatées.

Le silicium est le deuxième élément le plus abondant de la croûte terrestre. Il a deux formes allotropes: une forme amorphe brune et une forme cristalline grise, un éclat métallique et des cristaux de diamant cubique..

Germanium

C'est un métalloïde de numéro atomique 32 et de poids atomique 72,61 g / mol. Le germanium est peu connu au quotidien. On ne le trouve que sous forme de trace dans certains minéraux d'argent et de zinc, ainsi que dans certains types de charbon et dans la germanite.

Il est de couleur blanc grisâtre et forme une structure cristalline cubique et diamantée..

Étain

C'est un métal de numéro atomique 50 et de poids atomique 118,71 g / mol. L'étain est un métal souple et moulable à bas point de fusion. Il a deux formes allotropes: la forme β, avec une structure cristalline tétragonale à température ambiante; et forme α, de couleur grise trouvée à des températures inférieures à 13 ºC.

L'étain est extrait de la cassitérite minérale (SnOdeux).

Plomb

C'est un métal de numéro atomique 82 et de poids atomique 207,2 g / mol. Il a une structure cristalline centrée sur le visage, une couleur blanc bleuâtre et une toxicité élevée pour l'homme. Le plomb fait partie de la galène minérale (PbS).

Flevorian

C'est un métal de numéro atomique 114 et d'un poids atomique de 287 g / mol. Le flevorium est un élément artificiel, radioactif et de très courte durée de vie. Ses propriétés sont similaires à celles des gaz rares, bien qu'il soit possible que ce soit un métal plus récent que les métaux de transition.

Caractéristiques

Point de fusion

Carbone: 3500 ºC (diamant).

Silicium: 1,410 ºC.

Géranium: 937,4 ºC.

Étain: 231,88 ºC.

Plomb: 327,50 ºC.

Point d'ébullition

Carbone: 4 827 ºC (diamant).

Silicium: 2,355 ºC.

Germanium: 2 830 ºC.

Étain: 2260 ºC.

Plomb: 1740 ºC.

Densité

Carbone: 3,51 g / cm3 (Diamant).

Silicium: 2,33 g / cm3.

Germanium: 5,327 g / cm3.

Étain: 7,28 g / cm3.

Plomb: 11,343 g / cm3.

Énergie d'ionisation

Carbone: 1,086 kJ / mol.

Silicium: 787 kJ / mol.

Germanium: 762 kJ / mol.

Étain: 709 kJ / mol.

Plomb: 716 kJ / mol.

Radio atomique

Carbone: 77 pm.

Silicium: 118 pm.

Germanium: 122 h.

Boîte: 140 h.

Plomb: 175 pm.

Les valeurs de point de fusion et d'ébullition des éléments du groupe 14 ont tendance à diminuer à mesure que leur nombre et leur rayon atomique augmentent..

Cela reflète une force d'attraction plus faible entre les atomes à mesure que leur taille augmente. La même tendance s'observe dans les points d'ionisation des éléments du groupe; plus la distance entre un électron et le noyau est grande, plus l'énergie nécessaire à sa séparation est faible.

Au contraire, à mesure que le numéro atomique augmente, il y a une tendance à augmenter la densité de l'élément. Cela peut être dû à un plus grand nombre de protons et de neutrons, les composants nucléaires de plus grande masse..

Applications

Carbone

Le graphite est utilisé sous forme fibreuse dans la fabrication des plastiques. De plus, il est utilisé dans la production de crayons. Le diamant est un joyau précieux. Sa grande dureté est utilisée dans les forets de l'industrie pétrolière et dans les pointes de crayons pour couper le verre.

Le carbure de calcium est utilisé comme intermédiaire dans la production des solvants disulfure de carbone et tétrachlorure de carbone. Le carbone est utilisé dans la synthèse de l'acier et des charges de pneus.

Silicium

Le silicium est utilisé comme semi-conducteur, ainsi que dans diverses fonctions de l'industrie électronique. Il a une application comme lubrifiant et agent imperméabilisant. Silice (SiOdeux) est utilisé dans la fabrication de la céramique et du verre, en plus d'être un composant du béton et de la brique.

Le silicium est utilisé dans les pompes à vide. Il est essentiel dans la nutrition des poulets et des rats; bien que son caractère essentiel pour l'homme soit inconnu. C'est également un agent réducteur utilisé pour libérer le magnésium de son oxyde.

Germanium

Il a été utilisé comme semi-conducteur jusqu'en 1950, date à laquelle il a été déplacé par le silicium; bien qu'il continue de remplir plusieurs fonctions dans le domaine de l'électronique. Le germanium est utilisé dans les détecteurs de rayonnement. L'oxyde de germanium est utilisé dans les fibres optiques et les lentilles grand angle.

Étain

Il est utilisé pour enduire les objets en fer pour les protéger de la rouille. L'étain est utilisé dans le soudage et dans la fabrication de fer-blanc pour l'emballage des aliments. Les chlorures d'étain sont utilisés dans la réduction des minéraux de fer.

Les composés d'étain ont de nombreuses applications. Par exemple, le fluorure stanneux est utilisé dans les dentifrices; oxyde d'étain dans la céramique; et le stannate de cobalt comme pigment bleu céruléen. De plus, l'étain forme des alliages tels que le bronze et l'étain..

Plomb

Il est utilisé dans la fabrication de batteries de voitures; dans la protection contre les rayonnements ionisants; et en soudage.

Les références

  1. Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.
  2. Elizabeth Sproat, Jessica Lin et Vancy Wong. (05 juin 2019). Groupe 14: propriétés générales et réactions. Récupéré de: chem.libretexts.org
  3. Wikipédia. (2019). Groupe de carbone récupéré à partir de: en.wikipedia.org
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 mars 2019). Famille d'éléments de carbone. Récupéré de: thinkco.com
  5. Moeller Therald. (2019). Élément de groupe de carbone. Encyclopædia Britannica. Récupéré de: britannica.com

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