Carbonoides: elementos, características e usos - Ciência - 2023

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o carbonetos são todos aqueles elementos que compõem a chamada família do carbono, grupo 14 (IVA) da tabela periódica. O grupo é formado por um elemento não metálico, carbono; dois elementos metalóides, silício e germânio; e três elementos metálicos: estanho, chumbo e flevório.

Esses elementos possuem quatro elétrons em sua camada eletrônica mais externa, com a configuração ns²np². Eles tendem a usar o estado de oxidação +4; Com exceção do chumbo, que, devido ao efeito do par de elétrons inertes, usa o estado de oxidação +2.

Os elementos pertencentes a esta família são quimicamente estáveis, não muito reativos. Mas eles são capazes de formar hidretos e haletos. Além disso, os elementos tendem a formar ligações covalentes; embora o estanho e o chumbo (ambos metais) tendam a formar ligações metálicas.

Os valores dos pontos de fusão, pontos de ebulição e energia de ionização tendem a diminuir à medida que o número atômico dos elementos no grupo aumenta. Da mesma forma, diminuem as concatenações eficientes, levando o carbono e suas múltiplas ligações C-C.

Elementos e características

Carbono

Elemento não metálico com número atômico 6 e peso atômico 12,011 g / mol. O carbono é um elemento tão importante que a química orgânica é chamada de química do carbono, uma vez que todos os seus compostos são constituídos por esse elemento.

O carbono está presente em carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos; isto é, em todas as moléculas e macromoléculas responsáveis pela vida. No entanto, é o décimo sétimo elemento em abundância na crosta terrestre.

O carbono é o único elemento da família encontrado na crosta terrestre em sua forma pura. Além disso, combina-se com outros elementos para formar petróleo e carbonatos em rochas como a calcita (CaCO₃), magnesita (MgCO₃) e dolomita (MgCO₃·Ladrao₃).

O carbono tem 5 formas alotrópicas: grafite, que aparece como folhas empilhadas. O diamante é um cristal de estrutura cúbica, em forma tetraédrica com átomos de carbono localizados em seus vértices.

O carbono amorfo é um pó negro na forma de fuligem. No fulereno, os anéis de carbono formam arranjos moleculares semelhantes a bolas de futebol. E no grafeno, encontramos uma camada de átomos de carbono dispostos na forma de um favo de mel.

Silício

É um metalóide com número atômico 14 e peso atômico 28,09 g / mol. É encontrado na crosta terrestre como sílica (SiO₂), areia e quartzo, bem como vários minerais e argilas silicatadas.

O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre. Possui duas formas alotrópicas: uma amorfa marrom e uma forma cristalina cinza, brilho metálico e cristais de diamante cúbico.

Germânio

É um metalóide com número atômico 32 e peso atômico 72,61 g / mol. O germânio é pouco conhecido diariamente. É encontrada apenas como vestígio em alguns minerais de prata e zinco, bem como em alguns tipos de carvão e na germanita.

É de cor branco acinzentada e forma uma estrutura cristalina cúbica e diamante.

Lata

É um metal com número atômico 50 e peso atômico 118,71 g / mol. O estanho é um metal macio e moldável com baixo ponto de fusão. Possui duas formas alotrópicas: a forma β, com estrutura cristalina tetragonal à temperatura ambiente; e a forma α, de cor cinza encontrada em temperaturas abaixo de 13 ºC.

O estanho é extraído do mineral cassiterita (SnO₂).

Conduzir

É um metal com número atômico 82 e peso atômico 207,2 g / mol. Possui estrutura cristalina centrada no rosto, cor branco-azulada e alta toxicidade para o homem. O chumbo é encontrado como parte do mineral galena (PbS).

Flevoriano

É um metal com número atômico 114 e peso atômico de 287 g / mol. Flevorium é um elemento artificial, radioativo e de vida muito curta. Suas propriedades são semelhantes às dos gases nobres, embora seja possível que seja um metal posterior aos metais de transição.

Caracteristicas

Ponto de fusão

Carbono: 3.500 ºC (diamante).

Silício: 1.410 ºC.

Gerânio: 937,4 ° C

Estanho: 231,88 ºC.

Chumbo: 327,50 ºC.

Ponto de ebulição

Carbono: 4.827 ºC (diamante).

Silício: 2.355 ºC.

Germânio: 2.830 ° C.

Estanho: 2.260 ºC.

Chumbo: 1.740 ºC.

Densidade

Carbono: 3,51 g / cm³ (Diamante).

Silício: 2,33 g / cm³.

Germânio: 5,327 g / cm³.

Estanho: 7,28 g / cm³.

Chumbo: 11,343 g / cm³.

Energia de ionização

Carbono: 1.086 kJ / mol.

Silício: 787 kJ / mol.

Germânio: 762 kJ / mol.

Estanho: 709 kJ / mol.

Chumbo: 716 kJ / mol.

Rádio atômico

Carbono: 77 pm.

Silício: 118 horas.

Germânio: 122 horas.

Tin: 140 pm.

Chumbo: 175 pm.

Os valores dos pontos de fusão e ebulição dos elementos do grupo 14 tendem a diminuir à medida que seu número e raio atômico aumentam.

Isso reflete uma menor força de atração entre os átomos conforme seu tamanho aumenta. A mesma tendência é observada nos pontos de ionização dos elementos do grupo; quanto maior a distância de um elétron do núcleo, menor a energia necessária para sua separação.

Ao contrário, conforme o número atômico aumenta, há uma tendência de aumentar a densidade do elemento. Isso pode ser devido a um número maior de prótons e nêutrons, os componentes nucleares mais massivos.

Formulários

Carbono

O grafite é utilizado na forma fibrosa na fabricação de plásticos. Além disso, é utilizado na produção de lápis. O diamante é uma joia preciosa. Sua grande dureza é utilizada em brocas na indústria de petróleo e nas pontas de lápis para corte de vidro.

O carboneto de cálcio é usado como intermediário na produção dos solventes dissulfeto de carbono e tetracloreto de carbono. O carbono é usado na síntese de aço e enchimentos de pneus.

Silício

O silício é usado como semicondutor, bem como em várias funções na indústria eletrônica. Tem aplicação como agente lubrificante e impermeabilizante. Sílica (SiO₂) é usado na fabricação de cerâmica e vidro, além de ser um componente de concreto e tijolo.

O silício é usado em bombas de vácuo. É essencial na nutrição de galinhas e ratos; embora sua essencialidade para o homem seja desconhecida. É também um agente redutor usado para liberar o magnésio de seu óxido.

Germânio

Foi usado como semicondutor até 1950, quando foi substituído pelo silício; embora continue a cumprir várias funções no campo da eletrônica. O germânio é usado em detectores de radiação. O óxido de germânio é usado em fibras ópticas e lentes grande-angulares.

Lata

É usado para revestir objetos de ferro para protegê-los da ferrugem. O estanho é utilizado na soldagem e na fabricação de folha de flandres para embalagem de alimentos. Os cloretos de estanho são usados na redução de minerais de ferro.

Os compostos de estanho têm inúmeras aplicações. Por exemplo, o fluoreto estanoso é usado em pastas de dente; óxido de estanho em cerâmica; e estanato de cobalto como um pigmento azul cerúleo. Além disso, o estanho forma ligas como o bronze e o estanho.

Conduzir

É utilizado na fabricação de baterias automotivas; na proteção contra radiação ionizante; e na soldagem.

Referências

Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição). Mc Graw Hill.
Elizabeth Sproat, Jessica Lin e Vancy Wong. (5 de junho de 2019). Grupo 14: propriedades gerais e reações. Recuperado de: chem.libretexts.org
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Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 de março de 2019). Família de elementos de carbono. Recuperado de: Thoughtco.com
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