الكربونويد: العناصر والخصائص والاستخدامات - كيمياء - 2026

و carbonids هي كل تلك العناصر التي تشكل ما يسمى الأسرة الكربون، مجموعة 14 (IVA) من الجدول الدوري. تتكون المجموعة من عنصر غير معدني ، الكربون ؛ عنصرين فلز ، السيليكون والجرمانيوم ؛ وثلاثة عناصر معدنية: القصدير والرصاص والفلفوريوم.

تحتوي هذه العناصر على أربعة إلكترونات في غلافها الإلكتروني الخارجي ، مع تكوين ns ² np ². يميلون إلى استخدام حالة الأكسدة +4 ؛ باستثناء الرصاص ، والذي يستخدم حالة الأكسدة +2 بسبب تأثير زوج الإلكترونات الخاملة.

الفحم ، العنصر التمثيلي لمجموعة الكربونات. المصدر: Pxhere.

العناصر التي تنتمي إلى هذه العائلة مستقرة كيميائيًا ، وليست شديدة التفاعل. لكنها قادرة على تكوين الهيدريدات والهاليدات. علاوة على ذلك ، تميل العناصر إلى تكوين روابط تساهمية ؛ على الرغم من أن القصدير والرصاص (كلا المعدنين) يميلون إلى تكوين روابط معدنية.

تميل قيم نقاط الانصهار ونقاط الغليان وطاقة التأين إلى الانخفاض مع زيادة العدد الذري للعناصر في المجموعة. وبالمثل ، تنخفض التسلسلات الفعالة ، مما يؤدي إلى الكربون وروابطه المتعددة CC.

العناصر والخصائص

كربون

عنصر غير معدني برقم ذري 6 ووزن ذري 12.011 جم / مول. يعتبر الكربون عنصرًا مهمًا لدرجة أن الكيمياء العضوية تسمى كيمياء الكربون ، حيث يتم تكوين جميع مركباتها بواسطة هذا العنصر.

يوجد الكربون في الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والأحماض النووية. أي في جميع الجزيئات والجزيئات الكبيرة المسؤولة عن الحياة. ومع ذلك ، فهو العنصر السابع عشر بكثرة في القشرة الأرضية.

الكربون هو العنصر الوحيد في العائلة الذي يوجد في قشرة الأرض بشكل نقي. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يتحد مع العناصر الأخرى لتكوين البترول والكربونات في الصخور مثل الكالسيت (CaCO ₃) والمغنسيت (MgCO ₃) والدولوميت (MgCO ₃ · CaCO ₃).

يحتوي الكربون على 5 أشكال متآصلة: الجرافيت ، والذي يظهر كأوراق مكدسة. الماس عبارة عن بلورة ذات هيكل مكعب ، رباعي السطوح في شكل ذرات كربون تقع في قمته.

الكربون غير المتبلور عبارة عن مسحوق أسود على شكل سخام. في الفوليرين ، تشكل حلقات الكربون ترتيبات جزيئية مشابهة لكرات كرة القدم. وفي الجرافين ، نجد طبقة من ذرات الكربون مرتبة في نمط قرص العسل.

السيليكون

إنه معدن فلزي برقم ذري 14 ووزن ذري 28.09 جم / مول. توجد في قشرة الأرض مثل السيليكا (SiO ₂) والرمل والكوارتز ، وكذلك في العديد من المعادن وطين السيليكات.

السيليكون هو ثاني أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية. له شكلين متآصلين: الشكل البني غير المتبلور ، والشكل البلوري الرمادي ، اللمعان المعدني وبلورات الماس المكعبة.

الجرمانيوم

وهو عبارة عن فلز برقم ذري 32 ووزن ذري 72.61 جم / مول. الجرمانيوم غير معروف بشكل يومي. يوجد فقط كأثر ضئيل في بعض معادن الفضة والزنك ، وكذلك في بعض أنواع الفحم والجرانيت.

إنه أبيض رمادي اللون ويشكل هيكل بلوري مكعب وماسي.

تين

وهو معدن برقم ذري 50 ووزنه الذري 118.71 جم / مول. القصدير معدن ناعم وقابل للتشكيل مع نقطة انصهار منخفضة. له شكلين متآصلين: شكل ، بهيكل بلوري رباعي الزوايا في درجة حرارة الغرفة ؛ وشكل ألفا ، رمادي اللون موجود في درجات حرارة أقل من 13 درجة مئوية.

يتم استخراج القصدير من معدن القصدير (SnO ₂).

رصاص

وهو معدن برقم ذري 82 ووزنه الذري 207.2 جم / مول. لها بنية بلورية مركزها الوجه ، ولونها أبيض مزرق ، وسمية عالية للإنسان. تم العثور على الرصاص كجزء من معدن غالينا (PbS).

فليفوريان

وهو معدن برقم ذري 114 ويبلغ وزنه الذري 287 جم / مول. Flevorium هو عنصر اصطناعي ، مشع وقصير العمر. تتشابه خصائصه مع خصائص الغازات النبيلة ، على الرغم من أنه من الممكن أن يكون معدنًا متأخرًا عن المعادن الانتقالية.

مميزات

نقطة الانصهار

الكربون: 3500 درجة مئوية (الماس).

السيليكون: 1410 درجة مئوية.

إبرة الراعي: 937.4 درجة مئوية.

القصدير: 231.88 درجة مئوية.

الرصاص: 327.50 درجة مئوية.

نقطة الغليان

الكربون: 4827 درجة مئوية (الماس).

السيليكون: 2،355 درجة مئوية.

الجرمانيوم: 2830 درجة مئوية.

القصدير: 2260 درجة مئوية.

الرصاص: 1740 درجة مئوية.

كثافة

الكربون: 3.51 جم / سم ³ (ماسي).

السيليكون: 2.33 جم / سم ³.

الجرمانيوم: 5.327 جم / سم ³.

القصدير: 7.28 جم / سم ³.

الرصاص: 11.343 جم / سم ³.

طاقة التأين

الكربون: 1086 كيلوجول / مول.

السيليكون: 787 كيلوجول / مول.

الجرمانيوم: 762 كيلوجول / مول.

تنكة: 709 كيلوجول / مول.

الرصاص: 716 كيلوجول / مول.

راديو ذري

الكربون: 77 م.

السيليكون: 118 م.

الجرمانيوم: 122 م.

القصدير: 140 مساءً.

الرصاص: 175 مساء.

تميل قيم نقطة الانصهار والغليان لعناصر المجموعة 14 إلى الانخفاض مع زيادة عددها ونصف قطرها الذري.

هذا يعكس قوة جذب أقل بين الذرات كلما زاد حجمها. لوحظ نفس الاتجاه في نقاط التأين لعناصر المجموعة ؛ كلما زادت مسافة الإلكترون عن النواة ، انخفضت الطاقة اللازمة لفصله.

على العكس من ذلك ، مع زيادة العدد الذري ، هناك ميل لزيادة كثافة العنصر. قد يكون هذا بسبب وجود عدد أكبر من البروتونات والنيوترونات ، وهي المكونات النووية الأكثر ضخامة.

التطبيقات

كربون

يستخدم الجرافيت في شكل ليفي في صناعة البلاستيك. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدامه في إنتاج أقلام الرصاص. الماس جوهرة ثمينة. تستخدم صلابته الكبيرة في المثاقب في صناعة النفط وفي رؤوس أقلام الرصاص لقطع الزجاج.

يستخدم كربيد الكالسيوم كمادة وسيطة في إنتاج مذيبات ثاني كبريتيد الكربون ورابع كلوريد الكربون. يستخدم الكربون في تصنيع حشوات الصلب والإطارات.

السيليكون

يستخدم السيليكون كأشباه موصلات ، وكذلك في وظائف مختلفة في صناعة الإلكترونيات. لديها تطبيق كعامل تشحيم وعامل مانع لتسرب المياه. تستخدم السيليكا (SiO ₂) في صناعة السيراميك والزجاج ، فضلاً عن كونها مكونًا من الخرسانة والطوب.

يستخدم السيليكون في مضخات التفريغ. من الضروري في تغذية الدجاج والجرذان. على الرغم من ضرورته للإنسان غير معروف. وهو أيضًا عامل مختزل يستخدم لتحرير المغنيسيوم من أكسيده.

الجرمانيوم

تم استخدامه كأشباه موصلات حتى عام 1950 ، عندما تم استبداله بالسيليكون ؛ على الرغم من استمرارها في أداء الوظائف المختلفة في مجال الإلكترونيات. يستخدم الجرمانيوم في أجهزة الكشف عن الإشعاع. يستخدم أكسيد الجرمانيوم في الألياف الضوئية والعدسات ذات الزاوية الواسعة.

تين

يتم استخدامه لطلاء الأجسام الحديدية لحمايتها من الصدأ. يستخدم القصدير في اللحام وفي صناعة الصفيح المقصدري لتعبئة المواد الغذائية. تستخدم كلوريد القصدير في تقليل معادن الحديد.

مركبات القصدير لها تطبيقات عديدة. على سبيل المثال ، يستخدم الفلوريد الستانوس في معاجين الأسنان. أكسيد القصدير في السيراميك. وستانات الكوبالت كصبغة زرقاء سيرولية. أيضا ، القصدير يشكل سبائك مثل البرونز والبيوتر.

رصاص

يتم استخدامه في صناعة بطاريات السيارات. في الحماية من الإشعاع المؤين ؛ وفي اللحام.

المراجع

1. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
2. إليزابيث سبروت وجيسيكا لين وفانسي وونغ. (05 يونيو 2019). المجموعة 14: الخصائص والتفاعلات العامة. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
3. ويكيبيديا. (2019). مجموعة الكربون تعافى من: en.wikipedia.org
4. هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (21 مارس 2019). عائلة الكربون من العناصر. تم الاسترجاع من: thinkco.com
5. مولر ثيرالد. (2019). عنصر مجموعة الكربون. Encyclopædia Britannica. تم الاسترجاع من: britannica.com