Eh bien, vous connaissez le carbone. N’est-ce pas? Que ce soit dans votre chapitre sur la respiration ou la protection de l’environnement, vous en avez assez entendu parler du carbone. Cependant, cela ne suffit pas! Il y a tellement plus dans l’histoire. Dans ce chapitre, nous examinerons la famille ou l’élément 14 du carbone. Nous examinerons leurs propriétés physiques et chimiques, avec des exemples. Commençons.
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La famille du carbone
Ces éléments appartiennent au p -bloc d’éléments dans le tableau périodique. On peut donc savoir que leur configuration électronique est ns2np2. Regardons d’abord tous les membres de ce groupe plus en détail.
Éléments de la famille du carbone
- Le carbone est le premier élément de ce 14e groupe d’éléments. C’est l’un des éléments les plus abondamment disponibles sur notre terre. On le trouve aussi bien dans des états combinés que libres. On le trouve généralement dans air, polymères, composés organiques, carbonates, etc. Il a trois isotopes, à savoir 12C, 13C et 14C où le 14C est radioactif.
- Le silicium est un élément commun dans la poussière, le sable, l’argile, la pierre, la silice et des minéraux silicatés. Nous pouvons difficilement le trouver comme un élément pur ment. Ce n’est ni un non-métal ni un métal. En fait, c’est un métalloïde.
- Le germanium est un élément rare que nous utilisons dans la fabrication de dispositifs semi-conducteurs. Le germanium pur est un excellent semi-conducteur. Cependant, il n’apparaît que sous forme de traces car il est trop réactif pour être trouvé à l’état élémentaire.
- L’étain est un métal mou et malléable à bas point de fusion. Il est principalement obtenu à partir de la cassitérite minérale. Il a deux allotropes principaux à pression et température régulières.
- Le plomb, également plombé, est obtenu à partir de Galena. On retrouve son utilisation courante dans la fabrication de batteries plomb-acide, d’agents oxydants et d’alliages. Le plomb est toxique pour nous, les humains.
En savoir plus sur les éléments du groupe 16 ici.
Configuration électronique de la famille Carbon
La configuration électronique d’un atome n’est rien d’autre qu’une illustration de la disposition des électrons répartis entre les sous-couches et les orbitales. Par cette configuration d’électrons, nous pouvons comprendre les différentes propriétés physiques et chimiques des éléments. La chimie derrière les éléments peut être déterminée en étudiant le nombre d’électrons de valence dans les coquilles les plus externes.
Avant de comprendre la configuration électronique des éléments, nous devons comprendre les règles d’attribution des électrons dans les orbitales. Il existe de nombreux principes qui nous aident à le faire. Ceux-ci incluent le principe d’exclusion de Pauli, la règle de Hund de multiplicité maximale et le principe d’Aufbau.
Les électrons remplissent les orbitales de telle manière que l’énergie de l’atome soit au minimum. Par conséquent, les électrons d’un élément remplissent les niveaux d’énergie dans un ordre croissant selon le principe Aufbau. Pauli a défini un ensemble de nombres quantiques uniques pour chaque électron. Le principe d’exclusion de Pauli stipule que les quatre nombres quantiques pour deux électrons quelconques d’un atome ne peuvent jamais être identiques.
Selon la règle de Hund, l’appariement d’électrons dans une orbitale n’a lieu que lorsque toutes les sous-couches avoir un électron chacun. La configuration électronique générale de ces éléments du groupe 14 est ns2np2. Ces éléments ont 2 électrons dans les orbitales p les plus externes.La configuration électronique des éléments du groupe 14 est la suivante:
Période |
Élément |
Symbole |
Numéro atomique |
Configuration électronique |
| 2 | Carbone | C | 6 | 2s2 2p2 |
| 3 | Silicium | Si | 14 | 3s2 3p2 |
| 4 | Germanium | Ge | 32 | 3d10 4s2 4p2 |
| Tin | Sn | 50 | 4d10 5s2 5p2 | |
| 6 | Lead | Pb | 82 | 4f14 5d10 6s2 6p2 |
Comme tous les éléments du groupe 14 ont 4 électrons dans la couche la plus externe, la valence des éléments du groupe 14 est de 4. Ils utilisent ces électrons dans la formation des liaisons afin d’obtenir l’octet configuration.
En savoir plus sur les éléments du groupe 17 ici.
Propriétés et tendances de l’élément 14
1) Rayon covalent
Comme nous descendre le groupe, le rayon covalent augmente. Par conséquent, il y a une augmentation substantielle du rayon du carbone au silicium. Après cela, la différence est moins considérable. La raison peut être attribuée aux orbitales d et f qui sont complètement remplies des membres les plus lourds.
2) Enthalpie d’ionisation
En descendant le groupe, nous remarquons que les enthalpies d’ionisation diminuent . Ceci est dû à l’augmentation de la distance par rapport au noyau. Il y a une diminution substantielle de l’enthalpie d’ionisation du carbone au silicium. Après cela, la différence est moins considérable. Il y a une légère augmentation de l’enthalpie d’ionisation de l’étain au plomb en raison du faible effet de blindage des orbitales d et f.
En savoir plus sur les éléments s-Block ici.
Exemple résolu pour vous
Q: Comment l’électronégativité varie-t-elle le long des éléments du groupe 14?
Réponse: Au fur et à mesure que nous descendons dans le groupe, l’électronégativité diminue en général. La raison de cette irrégularité est due au remplissage des orbitales atomiques intermédiaires d et f. Cependant, l’électronégativité est presque la même du silicium au plomb.