หมู่ 14: หมู่คาร์บอน

อิเล็กตรอนวงนอกสี่ตัว: ns² np²

การจัดเรียงอิเล็กตรอนแต่ละธาตุลงท้ายด้วย ns² np² เช่นคาร์บอน ([He] 2s² 2p²) และซิลิคอน ([Ne] 3s² 3p²) อิเล็กตรอนสี่ตัวคือครึ่งทางสู่เวเลนซ์ออกเตตที่เต็ม การรับหรือสูญเสียทั้งสี่ตัวจึงทำได้ยาก คาร์บอนและซิลิคอนจึงใช้ร่วมกัน เกิดพันธะโคเวเลนต์สี่พันธะ เช่นในมีเทน (CH₄) และซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO₂) สถานะออกซิเดชันของคาร์บอนมีตั้งแต่ −4 ในมีเทนถึง +4 ในคาร์บอนไดออกไซด์

เมื่อลงไปตามหมู่ สถานะ +2 สำคัญมากขึ้น ดีบุกเกิดทั้งสารประกอบ +2 และ +4 และตะกั่วเสถียรที่สุดในรูป Pb²⁺

แนวโน้มเมื่อลงไปตามหมู่

ความหนาแน่นเพิ่มจาก 2.267 g/cm³ สำหรับคาร์บอน (ในรูปแกรไฟต์) เป็น 5.323 g/cm³ สำหรับเจอร์เมเนียม และ 11.34 g/cm³ สำหรับตะกั่ว พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่หนึ่งลดลงจาก 11.26 eV สำหรับคาร์บอนเป็น 7.344 eV สำหรับดีบุก อะตอมที่หนักกว่าจึงให้อิเล็กตรอนได้ง่ายกว่าและมีพฤติกรรมเหมือนโลหะ จุดหลอมเหลวลดลงจาก 1687 K สำหรับซิลิคอนเป็น 1211.4 K สำหรับเจอร์เมเนียม และ 505.08 K สำหรับดีบุก ขณะที่ตะกั่วหลอมเหลวที่ 600.61 K

เราพบหมู่ 14 ได้ที่ไหน

คาร์บอนเป็นโครงหลักของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด เชื้อเพลิง และพลาสติก เพราะอะตอมของมันเชื่อมต่อกันเป็นสายยาวและวงแหวน ซิลิคอนที่ทำให้บริสุทธิ์จากทรายเป็นวัสดุของชิปคอมพิวเตอร์และเซลล์แสงอาทิตย์ และซิลิเกตเป็นส่วนใหญ่ของหิน เจอร์เมเนียมช่วยนำแสงในสายใยแก้วนำแสง ดีบุกเคลือบกระป๋องเหล็กกล้าและเป็นโลหะหลักในตะกั่วบัดกรี และตะกั่วยังใช้ในแบตเตอรี่รถยนต์และแผ่นกำบังรังสี

เรื่องน่าประหลาดใจในคอลัมน์นี้

เจอร์เมเนียมถูกทำนายไว้ก่อนที่จะพบ ในปี 1871 เมนเดเลเยฟเว้นช่องว่างไว้ใต้ซิลิคอนและบรรยายธาตุที่ขาดหายไปคือเอคาซิลิคอนที่มีความหนาแน่นประมาณ 5.5 g/cm³ ส่วนเจอร์เมเนียมที่ค้นพบในปี 1886 มีค่า 5.323 g/cm³ ดีบุกก็มีเรื่องประหลาดใจของตัวเอง คือที่อุณหภูมิต่ำกว่าประมาณ 13 °C ดีบุกขาวเงางามสามารถค่อย ๆ แตกร่วนเป็นดีบุกเทาที่เปราะ เฟลโรเวียม (114) ผลิตได้ครั้งละไม่กี่อะตอม สมบัติของมันจึงเป็นค่าที่ทำนาย ไม่ใช่ค่าที่วัดได้