Skupina 14: skupina uhlíku

Skupina uhlíku6 prvky

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.

Poloha v periodické tabulce

Prvky v této skupině

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.

Skupina 14
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 — — — — —

Všech 18 skupin

Všech 7 period