Una forma de clasificar los elementos es por familias. Una familia consiste en un elemento homólogo con átomos que tienen el mismo número de electrones de valencia y, por tanto, propiedades químicas similares. Ejemplos de familias de elementos son la familia del nitrógeno, la familia del oxígeno y la familia del carbono.
Puntos clave: Familia de elementos del carbono
- La familia del carbono está formada por los elementos carbono (C), silicio (Si), germanio (Ge), estaño (Sn), plomo (Pb) y flerovio (Fl).
- Los átomos de los elementos de este grupo tienen cuatro electrones de valencia.
- La familia del carbono también se conoce como el grupo del carbono, el grupo 14 o los tetrelios.
- Los elementos de esta familia son de gran importancia para la tecnología de los semiconductores.
Qué es la familia del carbono
La familia del carbono es el grupo de elementos 14 de la tabla periódica. La familia del carbono está formada por cinco elementos: carbono, silicio, germanio, estaño y plomo. Es probable que el elemento 114, el flerovio, también se comporte en algunos aspectos como un miembro de la familia. En otras palabras, el grupo está formado por el carbono y los elementos situados directamente por debajo de él en la tabla periódica. La familia del carbono está situada casi en el centro de la tabla periódica, con los no metales a su derecha y los metales a su izquierda.
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La familia del carbono también se denomina grupo del carbono, grupo 14 o grupo IV. En un tiempo, esta familia se llamaba tetrels o tetragens porque los elementos pertenecían al grupo IV o como referencia a los cuatro electrones de valencia de los átomos de estos elementos. La familia también recibe el nombre de cristalógenos.
Propiedades de la familia del carbono
Estos son algunos datos sobre la familia del carbono:
- Los elementos de la familia del carbono contienen átomos que tienen 4 electrones en su nivel de energía exterior.Dos de estos electrones están en la subesfera s , mientras que 2 están en la subesfera p . Sólo el carbono tiene la configuración externa s2, lo que explica algunas de las diferencias entre el carbono y otros elementos de la familia.
- A medida que se desciende en la tabla periódica en la familia del carbono, el radio atómico y el radio iónico aumentan, mientras que la electronegatividad y la energía de ionización disminuyen. El tamaño del átomo aumenta al descender en el grupo porque se añade una capa de electrones adicional.
- La densidad del elemento aumenta al descender en el grupo.
- La familia del carbono está formada por un no metal (carbono), dos metaloides (silicio y germanio) y dos metales (estaño y plomo). En otras palabras, los elementos ganan metalicidad al descender en el grupo.
- Estos elementos se encuentran en una gran variedad de compuestos. El carbono es el único elemento del grupo que puede encontrarse puro en la naturaleza.
- Los elementos de la familia del carbono tienen propiedades físicas y químicas muy variables.
- En general, los elementos de la familia del carbono son estables y tienden a ser poco reactivos.
- Los elementos tienden a formar compuestos covalentes, aunque el estaño y el plomo también forman compuestos iónicos.
- Excepto el plomo, todos los elementos de la familia del carbono existen en diferentes formas o alótropos. El carbono, por ejemplo, se presenta en forma de diamante, grafito, fullereno y alótropos de carbono amorfo. El estaño se presenta como estaño blanco, estaño gris y estaño rómbico. El plomo sólo se encuentra como un metal denso de color gris azulado.
- Los elementos del grupo 14 (familia del carbono) tienen puntos de fusión y ebullición mucho más altos que los elementos del grupo 13. Los puntos de fusión y ebullición en la familia del carbono tienden a disminuir al descender en el grupo, principalmente porque las fuerzas atómicas dentro de las moléculas más grandes no son tan fuertes. El plomo, por ejemplo, tiene un punto de fusión tan bajo que se licua fácilmente con una llama. Esto lo hace útil como base para la soldadura.
Usos de los elementos y compuestos de la familia del carbono
Los elementos de la familia del carbono son importantes en la vida cotidiana y en la industria. El carbono es la base de la vida orgánica. Su alótropo, el grafito, se utiliza en lápices y cohetes. Los organismos vivos, las proteínas, los plásticos, los alimentos y los materiales de construcción orgánicos contienen carbono. Las siliconas, que son compuestos de silicio, se utilizan para fabricar lubricantes y bombas de vacío. El silicio se utiliza como óxido para fabricar vidrio. El germanio y el silicio son importantes semiconductores. El estaño y el plomo se utilizan en aleaciones y para fabricar pigmentos.
Familia del Carbono – Grupo 14 – Datos del elemento
C Si Ge Sn Pb Punto de fusión (°C) 3500 (diamante) 1410 937. 4 231,88 327,502 punto de ebullición (°C) 4827 2355 2830 2260 1740 densidad (g/cm3) 3,51 (diamante) 2,33 5,323 7,28 11. 343 energía de ionización (kJ/mol) 1086 787 762 709 716 radio atómico (pm) 77 118 122 140 175 radio iónico (pm) 260 (C4-) — — 118 (Sn2+) 119 (Pb2+) número de oxidación habitual +3, -4 +4 +2, +4 +2, +4 +2, +3 dureza (Mohs) 10 (diamante) 6,5 6,0 1,5 1,5 estructura cristalina cúbico (diamante) cúbico tetragonal fcc
Fuente
- Holt, Rinehart and Winston. "Química moderna (Carolina del Sur)." Harcourt Education, 2009.
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