Víte o uhlíku. Že ano? Ať už je to ve vaší kapitole o dýchání nebo ochraně životního prostředí, o uhlíku jste toho už slyšeli dost. To však ve skutečnosti nestačí! V příběhu je toho mnohem víc. V této kapitole se podíváme na skupinu uhlíků nebo prvek 14. Podíváme se na jejich fyzikální a chemické vlastnosti s příklady. Začněme.
Navrhovaná videa
) bez opakování 50% 50 %; background-size: cover „> 
) neopakovat 50% 50%; background-size: cover“>
) bez opakování 50% 50%; background-size: cover „>
Rodina uhlíků
Tyto prvky patří do -blok prvků v periodické tabulce. Můžeme tedy vědět, že jejich elektronická konfigurace je ns2np2. Podívejme se nejprve na všechny členy této skupiny podrobněji.
Prvky rodiny uhlíků
- Uhlík je prvním prvkem v této 14. skupině prvků. Je to jeden z nejhojněji dostupných prvků na naší Zemi. Najdeme ho v kombinovaných i volných stavech. Obvykle ho najdeme v vzduch, polymery, organické sloučeniny, uhličitany atd. Má tři izotopy, konkrétně 12C, 13C a 14C, kde 14C je radioaktivní.
- Křemík je běžným prvkem v prachu, písku, jílu, kameni, křemíku a silikátové minerály. Sotva jej najdeme jako čistou ele ment. Není to ani nekov, ani kov. Ve skutečnosti je to metaloid.
- Germanium je vzácný prvek, který používáme při výrobě polovodičových součástek. Čisté germánium je vynikající polovodič. Vyskytuje se však pouze ve stopách, protože je příliš reaktivní na to, aby se nacházel v elementárním stavu.
- Cín je měkký, tvárný kov s nízkou teplotou tání. Získává se hlavně z minerálu kasiterit. Má dvě hlavní alotropy za normálního tlaku a teploty.
- Olovo, také olovnaté, se získává z Galeny. Najdeme jeho běžné použití při výrobě olověných baterií, oxidačních činidel a slitin. Olovo je toxické pro nás, lidi.
Další informace o prvcích skupiny 16 najdete zde.
Elektronická konfigurace rodiny uhlíků
Elektronická konfigurace atomu není nic jiného než ilustrace rozložení elektronů distribuovaných mezi dílčími skořápkami a orbitály. Díky této konfiguraci elektronů můžeme pochopit různé fyzikální a chemické vlastnosti prvků. Chemii za prvky lze určit studiem počtu valenčních elektronů v nejvzdálenějších skořápkách.
Před pochopením elektronické konfigurace prvků musíme pochopit pravidla pro přiřazování elektronů k orbitalům. Existuje mnoho zásad, které nám v tom pomáhají. Patří mezi ně Pauliho vylučovací princip, Hundův princip maximální multiplicity a Aufbauův princip.
Elektrony plní orbitaly takovým způsobem, že energie atomu je na minimu. Elektrony prvku proto vyplňují energetické úrovně ve vzrůstajícím pořadí podle Aufbauova principu. Pauli definoval sadu jedinečných kvantových čísel pro každý elektron. Pauliho princip vyloučení uvádí, že všechna čtyři kvantová čísla pro libovolné dva elektrony v atomu nikdy nemohou být stejná.
Podle Hundova pravidla dochází ke spárování elektronů na oběžné dráze pouze tehdy, když všechny dílčí skořápky mít každý jeden elektron. Obecná elektronická konfigurace těchto prvků skupiny 14 je ns2np2. Tyto prvky mají v nejvzdálenějších orbitálech 2 elektrony.Elektronická konfigurace prvků skupiny 14 je následující:
Period
|
Prvek
|
Symbol
|
atomové číslo
|
Elektronická konfigurace
|
| 2 |
Uhlík |
C |
6 |
2s2 2p2 |
| 3 |
křemík |
Si |
14 |
3s2 3p2 |
| 4 |
Germanium |
Ge |
32 |
3d10 4s2 4p2 |
5
Tin |
Sn |
50 |
4d10 5s2 5p2 |
| 6 |
olovo |
Pb |
82 |
4f14 5d10 6s2 6p2 |
Protože všechny prvky ve skupině 14 mají v nejvzdálenějším obalu 4 elektrony, je valence prvků ve skupině 14 4. Tyto elektrony používají při tvorbě vazeb k získání oktetu konfigurace.
Další informace o prvcích skupiny 17 najdete zde.
Vlastnosti a trendy v prvku 14
1) Kovalentní poloměr
Jak jsme posunout skupinu dolů, kovalentní poloměr se zvětší. Proto dochází k podstatnému zvýšení poloměru od uhlíku k křemíku. Rozdíl je menší. Důvod lze připsat orbitálům d a f, které jsou zcela vyplněny těžšími členy.
2) Ionisation Enthalpy
Pohybem dolů po skupině si všimneme, že ionizační entalpie klesají . Je to z důvodu zvětšení vzdálenosti od jádra. Došlo k podstatnému snížení entalpie ionizace z uhlíku na křemík. Rozdíl je menší. Dochází k mírnému zvýšení entalpie ionizace z cínu na olovo kvůli špatnému stínícímu účinku orbitálů d a f.
Další informace o prvcích s-Block naleznete zde.
Vyřešený příklad pro vás
Otázka: Jak se mění elektronegativita podél prvků skupiny 14?
Odpověď: Jak postupujeme dolů ve skupině, elektronegativita obecně klesá. Důvodem této nesrovnalosti je vyplnění intervenujících d a f atomových orbitalů. Elektronegativita je však téměř stejná od křemíku po olovo.
