Grupa 14: węglowce

Cztery elektrony zewnętrzne: ns² np²

Każda konfiguracja kończy się na ns² np², jak w węglu ([He] 2s² 2p²) i krzemie ([Ne] 3s² 3p²). Cztery elektrony to połowa pełnego oktetu, więc przyjęcie lub oddanie wszystkich czterech jest trudne. Zamiast tego węgiel i krzem uwspólniają je, tworząc cztery wiązania kowalencyjne, jak w metanie (CH₄) i dwutlenku krzemu (SiO₂). Stopnie utlenienia węgla sięgają od −4 w metanie do +4 w dwutlenku węgla.

W dół grupy coraz ważniejszy staje się stopień +2. Cyna tworzy zarówno związki na +2, jak i na +4, a ołów jest najtrwalszy jako Pb²⁺.

Tendencje w dół grupy

Gęstość rośnie z 2,267 g/cm³ dla węgla (jako grafitu) do 5,323 g/cm³ dla germanu i 11,34 g/cm³ dla ołowiu. Pierwsza energia jonizacji spada z 11,26 eV dla węgla do 7,344 eV dla cyny, więc cięższe atomy łatwiej oddają elektrony i zachowują się jak metale. Temperatury topnienia spadają z 1687 K dla krzemu do 1211,4 K dla germanu i 505,08 K dla cyny, a ołów topi się w 600,61 K.

Gdzie spotykasz grupę 14

Węgiel jest szkieletem każdej żywej istoty, paliw i tworzyw sztucznych, ponieważ jego atomy łączą się w długie łańcuchy i pierścienie. Krzem, otrzymywany z piasku, jest materiałem układów scalonych i ogniw słonecznych, a krzemiany tworzą większość skał. German pomaga przenosić światło w kablach światłowodowych, cyna pokrywa stalowe puszki i jest głównym metalem w lutowiu, a ołów nadal jest używany w akumulatorach samochodowych i osłonach przed promieniowaniem.

Niespodzianki w kolumnie

German przewidziano, zanim go znaleziono. W 1871 roku Mendelejew zostawił lukę pod krzemem i opisał brakujący ekakrzem o gęstości około 5,5 g/cm³; german, odkryty w 1886 roku, miał 5,323 g/cm³. Cyna ma własną niespodziankę: poniżej około 13 °C lśniąca biała cyna może powoli rozsypać się w kruchą szarą cynę. Flerow (114) otrzymywano tylko po kilka atomów naraz, więc jego właściwości są przewidywane, a nie zmierzone.