酸化状態

炭素は、人間の生活に役立つだけでなく、この自然のバランスを維持するためにも非常に重要な、私たちの日常生活の最も重要な要素の一部を占めています.炭素の一部は石炭から私たちの体に発見され、二酸化炭素 (CO2) やメタン (CH4) などの炭素に関連するいくつかの特別な化合物が知られています。炭素は、生命の誕生から海洋酸性化の測定に大きく貢献してきました。同時に、炭素原子はその分野での特別な特性でも知られています。この記事では主に、周期表の 14 族にある炭素、シリコン、ゲルマニウム、スズ、鉛、フルオロビウムについて説明します。

グループ 14 要素

炭素族は、炭素 (C)、シリコン (Si)、ゲルマニウム (Ge)、スズ (Sn)、鉛 (Pb)、およびフレロビウム (Fl) の元素を含む p ブロックの 14 族です。これらの各要素の最も外側の p 軌道には、電子配置 ns2np2 を持つ 2 つの電子しかありません。不活性ペアリング効果により、14 族の元素の酸化状態は、軽い元素では 4、重い元素では 2 です。

このグループの最大の特徴は、グループを下るにつれて原子半径が大きくなり、イオン化エネルギーも減少することです。したがって、このグループの原子半径はイオン化エネルギーに反比例すると言えます。また、ここでの金属特性は、グループを下に移動するにつれて増加します。このグループでは、炭素は非金属であり、シリコンとゲルマニウムの半金属であり、スズと鉛は貧金属として知られています。炭素は、他の元素とは少し異なる特性を示します。

たとえば、炭素は非金属として振る舞い、スズと鉛は完全に金属として振る舞います。この 14 族のメタロイドであるシリコンとゲルマニウムは電気半導体として機能しますが、シリコンは非金属として知られており、ダイオード、トランジスタなどの多くの場所で半導体として使用されています。

14族元素の酸化状態と不活性対効果;重要な事実

第 14 族元素の多くの特性は、周期表を通じて理解できます。そのうちのいくつかは、このような点でここで説明されています。

• 一般に、14 族元素が示す酸化状態は 4 と 2 です。
• グループに含まれる元素は、グループを移動するときにイオンを形成する傾向があります。これは、主に不活性ペア効果によるものです.
• Sn や Pb などの元素の d 軌道と f 軌道は電子で満たされています。浸透した核電荷は、d 軌道と f 軌道の低い遮蔽能力により、s 軌道を原子核に近づけます。その結果、s 軌道は結合しようとせず、結合する p 電子だけが残ります。
• 炭素族の元素の原子は、最も外側のエネルギー準位に 4 つの電子を持っています。 s サブシェルには 2 つの電子があり、p サブシェルには 2 つの電子があります。炭素のみが s2 外部構成を持ち、ファミリーの他のメンバーと区別されます。
• 原子半径とイオン半径は、炭素族の周期表を下るにつれて大きくなりますが、電気陰性度とイオン化エネルギーは低下します。
• スズと鉛はイオン化合物を形成しますが、このグループの元素は共有化合物を形成します。
• 14 族の元素の融点と沸点は、13 族の元素よりも大幅に高くなっています。炭素分子の融点と沸点は、原子核が弱いため、グループが大きくなるにつれて低下します。より大きな分子内の相互作用

化学的性質

共有結合半径については – 14族の元素の半径に注意を払うと、主に有効核電荷のために、14族の元素の半径が13族の元素の半径よりも小さいことがわかります。 、主に d 軌道と f 軌道により、半径が炭素からシリコンに増加しますが、その後減少することがわかります。

イオン化エンタルピーを持つ – このグループのイオン化エネルギーをグループ 13 のイオン化エネルギーと比較すると、主にその原子のサイズのために、そのイオン化エネルギーが非常に高いことがわかります。また、上から下に行くとイオン化エンタルピーが減少することがわかっています.

物理的特性

メタルキャラクター – 14 族の金属特性を見ると、13 族よりも電気陽性ではないことがわかります。この主な理由は、サイズが小さく、イオン化エンタルピーが高いことがわかります。

共有化合物- このグループの化合物は、4 つの共有結合化合物を形成する性質を持っています。つまり、原子価殻に 4 つの電子結合が見られます。

融点と沸点 – グループ 14 の元素は、主に固体構造のため、非常に高い融点と沸点を持っています。 Sn と Pb には 2 つの結合が存在するため、融点が低くなります。炭素は格子構造をしており、その融点は他のすべてのものよりもはるかに高いです。このグループで下に行くほど、融点が低下します。

結論

第 14 族元素は、今日の日常生活において何らかの形で非常に重要なツールであり続けており、電気を生成するためだけでなく、人間の治療にも使用されています。これとは別に、このグループの元素は、触媒として機能する多くの化学反応を完了するために使用されます。 14族元素の酸化状態と不活性対効果について学びました。