קבוצה 14: קבוצת הפחמן
קבוצה 14 כוללת פחמן, סיליקון, גרמניום, בדיל, עופרת והיסוד המלאכותי פלרוביום. לכל אטום יש ארבעה אלקטרונים חיצוניים, והקבוצה היא הדוגמה הברורה ביותר ליסודות שנעשים מתכתיים יותר ככל שיורדים לאורך עמודה: פחמן הוא אל־מתכת, סיליקון וגרמניום הם חצאי מתכות, ובדיל ועופרת הם מתכות.
ארבעה אלקטרונים חיצוניים: ns² np²
כל קונפיגורציה מסתיימת ב־ns² np², כמו בפחמן ([He] 2s² 2p²) ובסיליקון ([Ne] 3s² 3p²). ארבעה אלקטרונים הם חצי הדרך לאוקטט מלא, ולכן קשה לקלוט או לאבד את כולם. במקום זאת, פחמן וסיליקון משתפים אותם ויוצרים ארבעה קשרים קוולנטיים, כמו במתאן (CH₄) ובסיליקון דו־חמצני (SiO₂). מצבי החמצון של פחמן נעים מ־−4 במתאן ל־+4 בפחמן דו־חמצני.
לאורך הקבוצה מצב +2 נעשה חשוב יותר. בדיל יוצר תרכובות של +2 ושל +4, ועופרת יציבה ביותר כ־Pb²⁺.
מגמות לאורך הקבוצה
הצפיפות עולה מ־2.267 g/cm³ בפחמן (כגרפיט) ל־5.323 g/cm³ בגרמניום ול־11.34 g/cm³ בעופרת. אנרגיית היינון הראשונה יורדת מ־11.26 eV בפחמן ל־7.344 eV בבדיל, ולכן האטומים הכבדים יותר מוסרים אלקטרונים בקלות רבה יותר ומתנהגים כמו מתכות. נקודות ההיתוך יורדות מ־1687 K בסיליקון ל־1211.4 K בגרמניום ול־505.08 K בבדיל, ואילו עופרת נמסה ב־600.61 K.
היכן פוגשים את קבוצה 14
פחמן הוא עמוד השדרה של כל יצור חי, של דלקים ושל פלסטיק, משום שהאטומים שלו מתחברים לשרשראות ולטבעות ארוכות. סיליקון, המזוקק מחול, הוא החומר של שבבי מחשב ותאים סולריים, וסיליקטים מרכיבים את רוב הסלעים. גרמניום עוזר להעביר אור בכבלי סיבים אופטיים, בדיל מצפה פחיות פלדה והוא המתכת העיקרית בהלחמה, ועופרת עדיין משמשת בסוללות של מכוניות ובמגני קרינה.
הפתעות בעמודה
גרמניום נחזה לפני שנמצא. ב־1871 מנדלייב השאיר פער מתחת לסיליקון ותיאר אקה־סיליקון חסר בצפיפות של כ־5.5 g/cm³; גרמניום, שהתגלה ב־1886, נמדד ב־5.323 g/cm³. לבדיל יש הפתעה משלו: מתחת לכ־13 °C, בדיל לבן ומבריק יכול להתפורר לאט לבדיל אפור ושביר. פלרוביום (114) יוצר רק בכמה אטומים בכל פעם, ולכן תכונותיו נחזות ולא נמדדו.
קבוצה 14: תכונות לאורך הטור
לחצו על כותרת עמודה כדי למיין.
| 6 | פחמן | C | 4 | +4, −4 | 2.55 | 170 | 3,823 K (3,549.8 °C) | 2.267 g/cm³ |
| 14 | צורן | Si | 4 | +4, −4 | 1.9 | 210 | 1,687 K (1,413.8 °C) | 2.329 g/cm³ |
| 32 | גרמניום | Ge | 4 | +4, −4 | 2.01 | 211 | 1,211.4 K (938.3 °C) | 5.323 g/cm³ |
| 50 | בדיל | Sn | 4 | +2, +4 | 1.96 | 217 | 505.08 K (231.9 °C) | 7.287 g/cm³ |
| 82 | עופרת | Pb | 4 | +2, +4 | 2.33 | 202 | 600.61 K (327.5 °C) | 11.34 g/cm³ |
| 114 | פלרוביום | Fl | 4 | — | — | — | — | — |