Kohlenstoff-Elementfamilie

Eine Möglichkeit, Elemente zu klassifizieren, ist die Familienzugehörigkeit. Eine Familie besteht aus einem homologen Element mit Atomen mit der gleichen Anzahl von Valenzelektronen und damit ähnlichen chemischen Eigenschaften. Beispiele für Elementfamilien sind die Stickstoff-, Sauerstoff- und Kohlenstofffamilie.

Key Takeaways: Kohlenstoff-Elementefamilie

• Die Kohlenstofffamilie besteht aus den Elementen Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Germanium (Ge), Zinn (Sn), Blei (Pb) und Flerovium (Fl)..
• Atome von Elementen in dieser Gruppe haben vier Valenzelektronen.
• Die Kohlenstofffamilie wird auch als Kohlenstoffgruppe, Gruppe 14 oder Tetrel bezeichnet.
• Elemente dieser Familie sind für die Halbleitertechnologie von zentraler Bedeutung.

Was ist die Kohlenstofffamilie??

Die Kohlenstofffamilie ist die Elementgruppe 14 des Periodensystems. Die Kohlenstofffamilie besteht aus fünf Elementen: Kohlenstoff, Silizium, Germanium, Zinn und Blei. Es ist wahrscheinlich, dass sich Element 114, Flerovium, auch in gewisser Hinsicht als Familienmitglied verhält. Mit anderen Worten, die Gruppe besteht aus Kohlenstoff und den Elementen direkt darunter im Periodensystem. Die Kohlenstofffamilie befindet sich fast in der Mitte des Periodensystems, mit Nichtmetallen zu seiner Rechten und Metallen zu seiner Linken.

Die Kohlenstofffamilie wird auch als Kohlenstoffgruppe, Gruppe 14 oder Gruppe IV bezeichnet. Früher wurde diese Familie Tetrel oder Tetragen genannt, weil die Elemente zur Gruppe IV gehörten oder als Referenz auf die vier Valenzelektronen der Atome dieser Elemente. Die Familie wird auch als Kristallogene bezeichnet.

Eigenschaften der Kohlenstofffamilie

Hier einige Fakten zur Kohlenstoff-Familie:

• Elemente der Kohlenstofffamilie enthalten Atome mit 4 Elektronen in ihrer äußeren Energie. Zwei dieser Elektronen befinden sich in der s Unterschale, während 2 in der sind p Unterschale. Nur Carbon hat das s² äußere Konfiguration, die einige der Unterschiede zwischen Kohlenstoff und anderen Elementen in der Familie erklärt.
• Wenn Sie sich im Periodensystem der Kohlenstofffamilie bewegen, nehmen der Atomradius und der Ionenradius zu, während die Elektronegativität und die Ionisierungsenergie abnehmen. Die Atomgröße nimmt in der Gruppe zu, da eine zusätzliche Elektronenhülle hinzugefügt wird.
• Die Elementdichte steigt in der Gruppe an.
• Die Kohlenstofffamilie besteht aus einem Nichtmetall (Kohlenstoff), zwei Metalloiden (Silizium und Germanium) und zwei Metallen (Zinn und Blei). Mit anderen Worten, die Elemente erhalten Metallizität, wenn sie sich die Gruppe hinunterbewegen.
• Diese Elemente kommen in einer Vielzahl von Verbindungen vor. Kohlenstoff ist das einzige Element in der Gruppe, das rein in der Natur vorkommt.
• Die Elemente der Kohlenstofffamilie haben sehr unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften.
• Insgesamt sind die Elemente der Kohlenstofffamilie stabil und tendieren dazu, ziemlich unreaktiv zu sein.
• Die Elemente neigen dazu, kovalente Verbindungen zu bilden, obwohl Zinn und Blei auch ionische Verbindungen bilden.
• Mit Ausnahme von Blei liegen alle Elemente der Kohlenstofffamilie in unterschiedlichen Formen oder Allotropen vor. Kohlenstoff kommt beispielsweise in Diamant-, Graphit-, Fulleren- und amorphen Kohlenstoff-Allotropen vor. Zinn kommt als weißes Zinn, graues Zinn und rhombisches Zinn vor. Blei kommt nur als dichtes blaugraues Metall vor.
• Elemente der Gruppe 14 (Kohlenstofffamilie) haben viel höhere Schmelzpunkte und Siedepunkte als die Elemente der Gruppe 13. Schmelz- und Siedepunkte in der Kohlenstofffamilie neigen dazu, sich in der Gruppe nach unten zu bewegen, hauptsächlich weil die Atomkräfte in den größeren Molekülen nicht so stark sind. Blei zum Beispiel hat einen so niedrigen Schmelzpunkt, dass es durch eine Flamme leicht verflüssigt wird. Dies macht es nützlich als Basis für Lötmittel.

Verwendung von Elementen und Verbindungen der Kohlenstofffamilie

Die Elemente der Kohlenstofffamilie sind im täglichen Leben und in der Industrie wichtig. Kohlenstoff ist die Basis für organisches Leben. Sein allotroper Graphit wird in Bleistiften und Raketen verwendet. Lebende Organismen, Proteine, Kunststoffe, Lebensmittel und organische Baumaterialien enthalten Kohlenstoff. Silikone, bei denen es sich um Siliziumverbindungen handelt, werden zur Herstellung von Schmiermitteln und für Vakuumpumpen verwendet. Silizium wird als Oxid zur Herstellung von Glas verwendet. Germanium und Silizium sind wichtige Halbleiter. Zinn und Blei werden in Legierungen und zur Herstellung von Pigmenten verwendet.

Kohlenstofffamilie - Gruppe 14 - Elementfakten

	C	Si	Ge	Sn	Pb
Schmelzpunkt (° C)	3500 (Diamant)	1410	937.4	231,88	327,502
Siedepunkt (° C)	4827	2355	2830	2260	1740
Dichte (g / cm3)	3,51 (Diamant)	2,33	5,323	7.28	11.343
Ionisierungsenergie (kJ / mol)	1086	787	762	709	716
Atomradius (pm)	77	118	122	140	175
Ionenradius (pm)	260 (C4-)	--	--	118 (Sn2+)	119 (Pb2+)
übliche Oxidationszahl	+3, -4	+4	+2, +4	+2, +4	+2, +3
Härte (Mohs)	10 (Diamant)	6.5	6.0	1.5	1.5
Kristallstruktur	kubisch (Diamant)	kubisch	kubisch	viereckig	fcc

Quelle

• Holt, Rinehart und Winston. "Moderne Chemie (South Carolina)." Harcourt Education, 2009.