Skupina 14: skupina uhlíku
Skupina 14 obsahuje uhlík, křemík, germanium, cín, olovo a syntetický prvek flerovium. Každý atom má čtyři vnější elektrony a skupina je nejjasnějším příkladem toho, jak se prvky směrem dolů ve sloupci stávají kovovějšími: uhlík je nekov, křemík a germanium jsou polokovy a cín a olovo jsou kovy.
Čtyři vnější elektrony: ns² np²
Každá konfigurace končí ns² np², jako u uhlíku ([He] 2s² 2p²) a křemíku ([Ne] 3s² 3p²). Čtyři elektrony jsou v půli cesty k plnému oktetu, takže získat nebo ztratit všechny čtyři je obtížné. Uhlík a křemík je místo toho sdílejí a tvoří čtyři kovalentní vazby, jako v methanu (CH₄) a oxidu křemičitém (SiO₂). Oxidační čísla uhlíku sahají od −4 v methanu po +4 v oxidu uhličitém.
Směrem dolů ve skupině nabývá stav +2 na významu. Cín tvoří sloučeniny +2 i +4 a olovo je nejstabilnější jako Pb²⁺.
Trendy ve skupině směrem dolů
Hustota roste z 2,267 g/cm³ u uhlíku (jako grafitu) na 5,323 g/cm³ u germania a 11,34 g/cm³ u olova. První ionizační energie klesá z 11,26 eV u uhlíku na 7,344 eV u cínu, takže těžší atomy odevzdávají elektrony snáze a chovají se jako kovy. Teploty tání klesají z 1687 K u křemíku na 1211,4 K u germania a 505,08 K u cínu, zatímco olovo taje při 600,61 K.
Kde se se skupinou 14 setkáte
Uhlík je páteří všeho živého, paliv i plastů, protože jeho atomy se spojují do dlouhých řetězců a kruhů. Křemík, vyráběný čištěním písku, je materiálem počítačových čipů a solárních článků a křemičitany tvoří většinu hornin. Germanium pomáhá přenášet světlo v optických kabelech, cín pokrývá ocelové plechovky a je hlavním kovem pájky a olovo se stále používá v autobateriích a stínění proti záření.
Překvapení ve sloupci
Germanium bylo předpovězeno dříve, než bylo nalezeno. V roce 1871 Mendělejev nechal pod křemíkem mezeru a popsal chybějící ekasilicium s hustotou asi 5,5 g/cm³; germanium, objevené v roce 1886, mělo 5,323 g/cm³. Cín má vlastní překvapení: pod asi 13 °C se lesklý bílý cín může pomalu rozpadat na křehký šedý cín. Flerovium (114) se vyrábí jen po několika atomech, takže jeho vlastnosti jsou předpovězeny, nikoli změřeny.
Skupina 14: vlastnosti ve skupině shora dolů
Klikni na záhlaví sloupce a seřadíš.
| 6 | Uhlík | C | 4 | +4, −4 | 2,55 | 170 | 3 823 K (3 549,8 °C) | 2,267 g/cm³ |
| 14 | Křemík | Si | 4 | +4, −4 | 1,9 | 210 | 1 687 K (1 413,8 °C) | 2,329 g/cm³ |
| 32 | Germanium | Ge | 4 | +4, −4 | 2,01 | 211 | 1 211,4 K (938,3 °C) | 5,323 g/cm³ |
| 50 | Cín | Sn | 4 | +2, +4 | 1,96 | 217 | 505,08 K (231,9 °C) | 7,287 g/cm³ |
| 82 | Olovo | Pb | 4 | +2, +4 | 2,33 | 202 | 600,61 K (327,5 °C) | 11,34 g/cm³ |
| 114 | Flerovium | Fl | 4 | — | — | — | — | — |