CARBONOIDS: องค์ประกอบลักษณะและการใช้งาน - เคมี - 2026

คาร์บอร์นเป็นองค์ประกอบทั้งหมดที่ประกอบกันเป็นตระกูลคาร์บอนที่เรียกว่ากลุ่มที่ 14 (IVA) ของตารางธาตุ กลุ่มประกอบด้วยธาตุอโลหะคือคาร์บอน ธาตุโลหะสองชนิดคือซิลิคอนและเจอร์เมเนียม และองค์ประกอบโลหะสามอย่าง ได้แก่ ดีบุกตะกั่วและเฟลโวเรียม

องค์ประกอบเหล่านี้มีสี่อิเล็กตรอนในเปลือกนอกสุดอิเล็กทรอนิกส์ของพวกเขาด้วย NS ² NP ²การกำหนดค่า พวกเขามักจะใช้สถานะออกซิเดชัน +4 ยกเว้นตะกั่วซึ่งเนื่องจากผลของคู่ของอิเล็กตรอนเฉื่อยใช้สถานะออกซิเดชัน +2

ถ่านเป็นองค์ประกอบตัวแทนของกลุ่มคาร์บอน ที่มา: pxhere.

องค์ประกอบที่อยู่ในตระกูลนี้มีความเสถียรทางเคมีไม่มีปฏิกิริยามากนัก แต่สามารถสร้างไฮไดรด์และเฮไลด์ได้ นอกจากนี้องค์ประกอบมักจะสร้างพันธะโควาเลนต์ แม้ว่าดีบุกและตะกั่ว (โลหะทั้งสอง) มักจะสร้างพันธะโลหะ

ค่าของจุดหลอมเหลวจุดเดือดและพลังงานไอออไนเซชันมักจะลดลงเมื่อเลขอะตอมของธาตุในกลุ่มเพิ่มขึ้น ในทำนองเดียวกันการเรียงต่อกันที่มีประสิทธิภาพจะลดลงนำคาร์บอนและพันธะ CC หลายตัว

องค์ประกอบและลักษณะ

คาร์บอน

ธาตุอโลหะที่มีเลขอะตอม 6 และน้ำหนักอะตอม 12.011 กรัม / โมล คาร์บอนเป็นองค์ประกอบสำคัญที่เคมีอินทรีย์เรียกว่าเคมีของคาร์บอนเนื่องจากสารประกอบทั้งหมดเกิดจากองค์ประกอบนี้

คาร์บอนมีอยู่ในคาร์โบไฮเดรตไขมันโปรตีนและกรดนิวคลีอิก นั่นคือในโมเลกุลและโมเลกุลขนาดใหญ่ทั้งหมดที่รับผิดชอบต่อชีวิต อย่างไรก็ตามมันเป็นองค์ประกอบที่สิบเจ็ดที่มีความอุดมสมบูรณ์ในเปลือกโลก

คาร์บอนเป็นองค์ประกอบเดียวของตระกูลที่พบในเปลือกโลกในรูปบริสุทธิ์ นอกจากนี้ยังรวมกับองค์ประกอบอื่น ๆ เพื่อสร้างปิโตรเลียมและคาร์บอเนตในหินเช่นแคลไซต์ (CaCO ₃ ) แมกนีไซต์ (MgCO ₃ ) และโดโลไมต์ (MgCO ₃ · CaCO ₃ )

คาร์บอนมีรูปแบบอัลโลทรอปิก 5 รูปแบบ ได้แก่ กราไฟต์ซึ่งปรากฏเป็นแผ่นซ้อนกัน เพชรเป็นผลึกของโครงสร้างลูกบาศก์ซึ่งมีรูปร่างเป็นจัตุรมุขโดยมีอะตอมของคาร์บอนอยู่ที่จุดยอด

คาร์บอนอสัณฐานเป็นผงสีดำในรูปของเขม่า ในฟูลเลอรีนวงแหวนคาร์บอนจะมีการจัดเรียงโมเลกุลคล้ายกับลูกฟุตบอล และในกราฟีนเราพบชั้นของคาร์บอนอะตอมที่เรียงตัวกันเป็นรูปแบบรังผึ้ง

ซิลิคอน

เป็นโลหะที่มีเลขอะตอม 14 และน้ำหนักอะตอม 28.09 กรัม / โมล พบในเปลือกโลกเช่นซิลิกา (SiO ₂ ) ทรายและควอตซ์รวมถึงแร่ธาตุต่างๆและดินเหนียวซิลิเกต

ซิลิกอนเป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับสองของเปลือกโลก มันมีสองรูปแบบอัลโลทรอปิก: รูปแบบอสัณฐานสีน้ำตาลและรูปแบบผลึกสีเทาความมันวาวของโลหะและผลึกเพชรลูกบาศก์

เจอร์เมเนียม

เป็นโลหะผสมที่มีเลขอะตอม 32 และน้ำหนักอะตอม 72.61 กรัม / โมล เจอร์เมเนียมไม่ค่อยเป็นที่รู้จักในชีวิตประจำวัน พบเพียงร่องรอยในแร่เงินและสังกะสีบางชนิดเช่นเดียวกับในถ่านหินบางประเภทและในเจอร์เมเนียม

มีสีขาวอมเทาและมีโครงสร้างเป็นลูกบาศก์และเพชรคริสตัล

ดีบุก

เป็นโลหะที่มีเลขอะตอม 50 และน้ำหนักอะตอม 118.71 กรัม / โมล ดีบุกเป็นโลหะที่อ่อนนุ่มขึ้นรูปได้และมีจุดหลอมเหลวต่ำ มันมีสองรูปแบบ allotropic: βรูปแบบที่มีโครงสร้างผลึก tetragonal ที่อุณหภูมิห้อง; และก่อตัวเป็นαเป็นสีเทาพบที่อุณหภูมิต่ำกว่า 13 ºC

ดีบุกสกัดจากแร่แคสซิเทอไรต์ (SnO ₂ )

ตะกั่ว

เป็นโลหะที่มีเลขอะตอม 82 และน้ำหนักอะตอม 207.2 กรัม / โมล มีโครงสร้างผลึกใบหน้าเป็นศูนย์กลางสีขาวอมฟ้าและมีความเป็นพิษสูงต่อมนุษย์ พบตะกั่วเป็นส่วนหนึ่งของแร่กาลีนา (PbS)

Flevorian

เป็นโลหะที่มีเลขอะตอม 114 และน้ำหนักอะตอม 287 กรัม / โมล เฟลโวเรียมเป็นธาตุเทียมที่มีกัมมันตภาพรังสีและมีอายุสั้นมาก คุณสมบัติของมันคล้ายกับก๊าซมีตระกูลแม้ว่าจะเป็นไปได้ว่าเป็นโลหะที่ช้ากว่าโลหะทรานซิชัน

ลักษณะเฉพาะ

จุดหลอมเหลว

คาร์บอน: 3,500 ºC (เพชร)

ซิลิคอน: 1,410 ºC

เจอเรเนียม: 937.4 ° C.

ดีบุก: 231.88 ºC.

ตะกั่ว: 327.50 ºC.

จุดเดือด

คาร์บอน: 4,827 ºC (เพชร)

ซิลิคอน: 2,355 ºC

เจอร์เมเนียม: 2,830 ° C

ดีบุก: 2,260 ºC.

ตะกั่ว: 1,740 ºC.

ความหนาแน่น

คาร์บอน: 3.51 g / cm ³ (เพชร)

ซิลิคอน: 2.33 ก. / ซม. ³ .

เจอร์เมเนียม: 5.327 ก. / ซม. ³ .

ดีบุก: 7.28 ก. / ซม. ³ .

ตะกั่ว: 11.343 ก. / ซม. ³ .

พลังงานไอออไนเซชัน

คาร์บอน: 1,086 กิโลจูล / โมล

ซิลิคอน: 787 kJ / mol

เจอร์เมเนียม: 762 กิโลจูล / โมล

ดีบุก: 709 kJ / mol

ตะกั่ว: 716 กิโลจูล / โมล

วิทยุปรมาณู

คาร์บอน: 77 น.

ซิลิคอน: 118 น.

เจอร์เมเนียม: 122 น.

ติน: 140 น.

ลีด: 175 น.

ค่าจุดหลอมเหลวและจุดเดือดของธาตุกลุ่ม 14 มักจะลดลงเมื่อจำนวนและรัศมีอะตอมเพิ่มขึ้น

สิ่งนี้สะท้อนถึงแรงดึงดูดที่ต่ำกว่าระหว่างอะตอมเมื่อขนาดของมันเพิ่มขึ้น มีการสังเกตแนวโน้มเดียวกันในจุดไอออไนเซชันขององค์ประกอบของกลุ่ม ยิ่งอิเล็กตรอนห่างจากนิวเคลียสมากเท่าใดพลังงานที่ต้องใช้ในการแยกก็จะยิ่งลดลง

ในทางตรงกันข้ามเมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้นก็มีแนวโน้มที่จะเพิ่มความหนาแน่นของธาตุ อาจเนื่องมาจากโปรตอนและนิวตรอนจำนวนมากขึ้นซึ่งเป็นส่วนประกอบนิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุด

การประยุกต์ใช้งาน

คาร์บอน

กราไฟท์ใช้ในรูปแบบเส้นใยในการผลิตพลาสติก นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตดินสอ เพชรเป็นอัญมณีที่ล้ำค่า ความแข็งสูงใช้ในการฝึกซ้อมในอุตสาหกรรมน้ำมันและในส่วนปลายของดินสอเพื่อตัดกระจก

แคลเซียมคาร์ไบด์ใช้เป็นตัวกลางในการผลิตตัวทำละลายคาร์บอนไดซัลไฟด์และคาร์บอนเตตระคลอไรด์ คาร์บอนถูกใช้ในการสังเคราะห์ตัวเติมเหล็กและยาง

ซิลิคอน

ซิลิคอนถูกใช้เป็นเซมิคอนดักเตอร์เช่นเดียวกับฟังก์ชันต่างๆในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ มีการใช้เป็นสารหล่อลื่นและสารกันซึม ซิลิก้า (SiO ₂ ) ใช้ในการทำเซรามิกส์และแก้วรวมทั้งเป็นส่วนประกอบของคอนกรีตและอิฐ

ซิลิคอนถูกใช้ในปั๊มสุญญากาศ มันเป็นสิ่งสำคัญในโภชนาการของไก่และหนู แม้ว่าจะไม่ทราบถึงความจำเป็นของมนุษย์ นอกจากนี้ยังเป็นตัวรีดิวซ์ที่ใช้ในการปลดปล่อยแมกนีเซียมออกจากออกไซด์

เจอร์เมเนียม

มันถูกใช้เป็นเซมิคอนดักเตอร์จนถึงปี 1950 เมื่อมันถูกแทนที่ด้วยซิลิกอน แม้ว่ามันจะยังคงตอบสนองฟังก์ชั่นต่างๆในด้านอิเล็กทรอนิกส์ เจอร์เมเนียมใช้ในเครื่องตรวจจับรังสี เจอร์เมเนียมออกไซด์ใช้ในเส้นใยแสงและเลนส์มุมกว้าง

ดีบุก

ใช้เคลือบวัตถุเหล็กเพื่อป้องกันสนิม ดีบุกใช้ในการเชื่อมและในการผลิตเหล็กวิลาดสำหรับบรรจุอาหาร ดีบุกคลอไรด์ใช้ในการลดแร่ธาตุเหล็ก

สารประกอบดีบุกมีการใช้งานมากมาย ตัวอย่างเช่นฟลูออไรด์ชนิดสแตนแนสถูกใช้ในยาสีฟัน ดีบุกออกไซด์ในเซรามิกส์ และโคบอลต์สแตนเนตเป็นเม็ดสีฟ้าซีรูเลียน นอกจากนี้ดีบุกยังเป็นโลหะผสมเช่นทองสัมฤทธิ์และดีบุกผสมตะกั่ว

ตะกั่ว

ใช้ในการผลิตแบตเตอรี่รถยนต์ ในการป้องกันรังสีไอออไนซ์ และในการเชื่อม

อ้างอิง

1. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
2. Elizabeth Sproat, Jessica Lin และ Vancy Wong (05 มิถุนายน 2562). กลุ่มที่ 14: คุณสมบัติทั่วไปและปฏิกิริยา สืบค้นจาก: chem.libretexts.org
3. วิกิพีเดีย (2019) กู้คืนกลุ่มคาร์บอนจาก: en.wikipedia.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (21 มีนาคม 2562). ตระกูลคาร์บอนขององค์ประกอบ ดึงมาจาก: thoughtco.com
5. Moeller Therald (2019) องค์ประกอบกลุ่มคาร์บอน สารานุกรมบริแทนนิกา. ดึงมาจาก: britannica.com