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Kohlenstofffamilie – Elementgruppe 14

Eine Möglichkeit, Elemente zu klassifizieren, besteht in der Familie. Eine Familie besteht aus einem homologen Element mit Atomen mit der gleichen Anzahl von Valenzelektronen und damit ähnlichen chemischen Eigenschaften. Beispiele für Elementfamilien sind die Stickstofffamilie, die Sauerstofffamilie und die Kohlenstofffamilie.

Wichtige Erkenntnisse: Carbon Family of Elements

  • Die Kohlenstofffamilie besteht aus den Elementen Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Germanium (Ge), Zinn (Sn), Blei (Pb) und Flerovium (Fl).
  • Atome von Elementen dieser Gruppe haben vier Valenzelektronen.
  • Die Kohlenstofffamilie ist auch als Kohlenstoffgruppe, Gruppe 14 oder Tetrel bekannt.
  • Elemente dieser Familie sind für die Halbleitertechnologie von zentraler Bedeutung.

Was ist die Kohlenstofffamilie?

Die Kohlenstofffamilie ist die Elementgruppe 14 des Periodensystems. Die Kohlenstofffamilie besteht aus fünf Elementen: Kohlenstoff, Silizium, Germanium, Zinn und Blei. Es ist wahrscheinlich, dass sich Element 114, Flerovium. in gewisser Hinsicht auch als Familienmitglied verhält. Mit anderen Worten, die Gruppe besteht aus Kohlenstoff und den Elementen direkt darunter im Periodensystem. Die Kohlenstofffamilie befindet sich fast in der Mitte des Periodensystems, mit Nichtmetallen rechts und Metallen links.

Die Kohlenstofffamilie wird auch als Kohlenstoffgruppe, Gruppe 14 oder Gruppe IV bezeichnet. Zu einer Zeit wurde diese Familie Tetrel oder Tetragene genannt, weil die Elemente zur Gruppe IV gehörten oder als Referenz auf die vier Valenzelektronen der Atome dieser Elemente. Die Familie wird auch als Kristallogen bezeichnet.

Eigenschaften der Kohlenstofffamilie

Hier einige Fakten zur Kohlenstofffamilie:

  • Elemente der Kohlenstofffamilie enthalten Atome mit 4 Elektronen in ihrem äußeren Energieniveau. Zwei dieser Elektronen befinden sich in der s- Unterschale, während sich zwei in der p- Unterschale befinden. Nur Kohlenstoff hat die äußere Konfiguration s 2 , was einige der Unterschiede zwischen Kohlenstoff und anderen Elementen in der Familie erklärt.
  • Wenn Sie sich im Periodensystem der Kohlenstofffamilie nach unten bewegen. nehmen der Atomradius und der Ionenradius zu, während die Elektronegativität und die  Ionisierungsenergie abnehmen. Die Atomgröße nimmt in der Gruppe zu, da eine zusätzliche Elektronenhülle hinzugefügt wird.
  • Die Elementdichte nimmt in der Gruppe zu.
  • Die Kohlenstofffamilie besteht aus einem Nichtmetall (Kohlenstoff), zwei Metalloiden (Silizium und Germanium) und zwei Metallen (Zinn und Blei). Mit anderen Worten, die Elemente gewinnen Metallizität, wenn sie sich in der Gruppe bewegen.
  • Diese Elemente kommen in einer Vielzahl von Verbindungen vor. Kohlenstoff ist das einzige Element in der Gruppe, das in der Natur rein vorkommt.
  • Die Elemente der Kohlenstofffamilie haben sehr unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften .
  • Insgesamt sind die Elemente der Kohlenstofffamilie stabil und neigen dazu, ziemlich unreaktiv zu sein.
  • Die Elemente neigen dazu, kovalente Verbindungen zu bilden , obwohl Zinn und Blei auch ionische Verbindungen bilden .
  • Mit Ausnahme von Blei liegen alle Elemente der Kohlenstofffamilie in unterschiedlichen Formen oder Allotropen vor. Kohlenstoff kommt beispielsweise in Diamant-, Graphit-, Fulleren- und amorphen Kohlenstoff-Allotropen vor. Zinn kommt als weißes Zinn, graues Zinn und rhombisches Zinn vor. Blei kommt nur als dichtes blaugraues Metall vor.
  • Elemente der Gruppe 14 (Kohlenstofffamilie) haben viel höhere Schmelzpunkte und Siedepunkte als die Elemente der Gruppe 13. Schmelz- und Siedepunkte in der Kohlenstofffamilie neigen dazu, sich in der Gruppe nach unten zu bewegen, hauptsächlich weil die Atomkräfte innerhalb der größeren Moleküle nicht so stark sind. Blei hat zum Beispiel einen so niedrigen Schmelzpunkt, dass es leicht durch eine Flamme verflüssigt wird. Dies macht es nützlich als Basis für Lötmittel.

Verwendung von Elementen und Verbindungen der Kohlenstofffamilie

Die Elemente der Kohlenstofffamilie sind im täglichen Leben und in der Industrie wichtig. Kohlenstoff ist die Basis für organisches Leben. Sein allotroper Graphit wird in Stiften und Raketen verwendet. Lebende Organismen, Proteine, Kunststoffe, Lebensmittel und organische Baumaterialien enthalten Kohlenstoff. Silikone, bei denen es sich um Siliziumverbindungen handelt, werden zur Herstellung von Schmiermitteln und für Vakuumpumpen verwendet. Silizium wird als Oxid zur Herstellung von Glas verwendet. Germanium und Silizium sind wichtige Halbleiter. Zinn und Blei werden in Legierungen und zur Herstellung von Pigmenten verwendet.

Kohlenstofffamilie – Gruppe 14 – Element Fakten

Quelle

  • Holt, Rinehart und Winston. „Moderne Chemie (South Carolina).“ Harcourt Education, 2009.

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