Группа 14: группа углерода

Четыре внешних электрона: ns² np²

Каждая конфигурация заканчивается на ns² np², как у углерода ([He] 2s² 2p²) и кремния ([Ne] 3s² 3p²). Четыре электрона — это полпути до полного октета, поэтому принять или отдать все четыре трудно. Вместо этого углерод и кремний обобществляют их, образуя четыре ковалентные связи, как в метане (CH₄) и диоксиде кремния (SiO₂). Степени окисления углерода лежат в диапазоне от −4 в метане до +4 в углекислом газе.

Вниз по группе степень +2 становится важнее. Олово образует и соединения +2, и соединения +4, а свинец наиболее устойчив в виде Pb²⁺.

Закономерности вниз по группе

Плотность растёт с 2,267 g/cm³ у углерода (в виде графита) до 5,323 g/cm³ у германия и 11,34 g/cm³ у свинца. Первая энергия ионизации падает с 11,26 eV у углерода до 7,344 eV у олова, поэтому более тяжёлые атомы отдают электроны легче и ведут себя как металлы. Температуры плавления снижаются с 1687 K у кремния до 1211,4 K у германия и 505,08 K у олова, а свинец плавится при 600,61 K.

Где вы встречаете группу 14

Углерод — основа всего живого, топлива и пластмасс, потому что его атомы соединяются в длинные цепи и кольца. Кремний, очищенный из песка, — материал компьютерных чипов и солнечных элементов, а силикаты составляют большую часть горных пород. Германий помогает передавать свет в оптоволоконных кабелях, олово покрывает стальные консервные банки и является главным металлом в припое, а свинец по-прежнему используют в автомобильных аккумуляторах и радиационной защите.

Сюрпризы в столбце

Германий был предсказан до того, как его нашли. В 1871 году Менделеев оставил пустое место под кремнием и описал недостающий экасилиций с плотностью около 5,5 g/cm³; германий, открытый в 1886 году, имел плотность 5,323 g/cm³. У олова тоже есть свой сюрприз: ниже примерно 13 °C блестящее белое олово может медленно рассыпаться в хрупкое серое олово. Флеровий (114) получен лишь по нескольку атомов за раз, поэтому его свойства предсказаны, а не измерены.