Nå, du er opmærksom på kulstof. Er det ikke? Det være sig i dit kapitel om åndedræt eller miljøbeskyttelse, du har hørt nok om kulstof. Men det er faktisk ikke nok! Der er så meget mere til historien. I dette kapitel vil vi se på kulstoffamilien eller elementet 14. Vi vil se på deres fysiske og kemiske egenskaber med eksempler. Lad os begynde.
Foreslåede videoer
) ingen gentagelse 50% 50 %; baggrundsstørrelse: omslag “> 
) ikke gentages 50% 50%; baggrundsstørrelse: omslag”>
) ikke gentages 50% 50%; baggrundsstørrelse: omslag “>
Carbonfamilien
Disse elementer hører til p -blok af elementer i det periodiske system. Vi kan således vide, at deres elektroniske konfiguration er ns2np2. Lad os først se på alle medlemmerne af denne gruppe mere detaljeret.
Elementer af kulstoffamilien
- Kulstof er det første element i denne 14. gruppe af grundstoffer. Det er et af de mest tilgængelige elementer, der findes på vores jord. Vi kan finde det i kombinerede såvel som frie stater. Vi finder det normalt i luft, polymerer, organiske forbindelser, carbonater osv. Den har tre isotoper, nemlig 12C, 13C og 14C, hvor 14C er radioaktiv.
- Silicium er et almindeligt element i støv, sand, ler, sten, silica og silikatmineraler. Vi kan næppe finde det som en ren ele ment. Det er hverken et ikke-metal eller et metal. Faktisk er det en metalloid.
- Germanium er et sjældent element, som vi bruger til fremstilling af halvledere. Ren germanium er en fremragende halvleder. Det forekommer dog kun i spor, da det er for reaktivt til at blive fundet i elementær tilstand.
- Tin er et blødt, formbart metal med et lavt smeltepunkt. Det er hovedsageligt opnået fra mineralkassiteritten. Den har to hovedallotroper ved regelmæssigt tryk og temperatur.
- Bly, også lod, opnås fra Galena. Vi finder dens almindelige anvendelse til fremstilling af blysyrebatterier, oxidationsmidler og legeringer. Bly er giftigt for os mennesker.
Lær mere om gruppe 16-elementer her.
Elektronisk konfiguration af kulstoffamilien
Elektronisk konfiguration af et atom er intet andet end en illustration af layoutet af elektroner fordelt mellem underskaller og orbitaler. Ved denne konfiguration af elektroner kan vi forstå de forskellige fysiske og kemiske egenskaber ved elementerne. Kemien bag elementerne kan bestemmes ved at studere antallet af valenselektroner i de yderste skaller.
Før vi forstår den elektroniske konfiguration af elementer, skal vi forstå reglerne for tildeling af elektronerne til orbitalerne. Der er mange principper, der hjælper os med at gøre det. Disse inkluderer Paulis udelukkelsesprincip, Hund’srule of maximum multiplicity og Aufbau-princip.
Elektroner fylder orbitalerne på en sådan måde, at atomets energi er på et minimum. Derfor fylder et elementers elektroner energiniveauerne i en stigende rækkefølge i henhold til Aufbau-princippet. Pauli definerede et sæt unikke kvantetal for hver elektron. Pauli-udelukkelsesprincippet siger, at alle de fire kvantetal for to elektroner i et atom aldrig kan være ens.
I henhold til Hunds regel finder parringen af elektroner i en orbitale kun sted, når alle underskaller har en elektron hver. Den generelle elektroniske konfiguration af disse gruppe 14-elementer er ns2np2. Disse elementer har 2 elektroner i de yderste p-orbitaler.Den elektroniske konfiguration af gruppe 14-elementer er som følger:
Periode
|
Element
|
Symbol
|
Atomnummer
|
Elektronisk konfiguration
|
| 2 |
Kulstof |
C |
6 |
2s2 2p2 |
| 3 |
Silicium |
Si |
14 |
3s2 3p2 |
| 4 |
Germanium |
Ge |
32 |
3d10 4s2 4p2 |
5
Tin |
Sn |
50 |
4d10 5s2 5p2 |
| 6 |
Lead |
Pb |
82 |
4f14 5d10 6s2 6p2 |
Da alle elementerne i gruppe 14 har 4 elektroner i den yderste skal, er valensen af gruppe 14-elementer 4. De bruger disse elektroner i bindingsdannelsen for at opnå oktet konfiguration.
Lær mere om gruppe 17-elementer her.
Egenskaber og tendenser i element 14
1) Kovalent radius
Som vi bevæger sig ned ad gruppen, øges den kovalente radius. Derfor er der en betydelig stigning i radius fra kulstof til silicium. Post det, forskellen er mindre betydelig. Årsagen kan krediteres d- og f-orbitalerne, som er fuldstændigt fyldt med de tungere medlemmer.
2) Ionisering entalpi
Når vi bevæger os ned ad gruppen, bemærker vi, at ioniseringsentalpierne falder . Dette skyldes stigningen i afstanden fra kernen. Der er et betydeligt fald i ioniseringsenthalpi fra kulstof til silicium. Post det, forskellen er mindre betydelig. Der er en lille stigning i ioniseringsentalpi fra tin til bly på grund af den dårlige afskærmningseffekt af d- og f-orbitalerne.
Lær mere om s-blokelementer her.
Løst eksempel for dig
Q: Hvordan varierer elektronegativiteten langs gruppe 14-elementerne?
Ans: Når vi bevæger os ned ad gruppen, falder elektronegativiteten generelt. Årsagen til denne uregelmæssighed er påfyldningen af mellemliggende d- og f-atomorbitaler. Elektronegativiteten er dog næsten den samme fra silicium til bly.
