Hiilielementtien perhe

Yksi tapa luokitella elementtejä on sen perheen mukaan, johon ne kuuluvat. Alkuaineperhe koostuu homologisista alkuaineista, joille se on nimetty, eli atomeista, joilla on sama määrä valenssielektroneja ja siten samanlaiset kemialliset ominaisuudet. Joitakin esimerkkejä alkuaineryhmistä ovat: typpiperhe, happiperhe ja hiiliperhe. Tässä artikkelissa puhumme erityisesti hiiliperheestä.

Mikä on hiiliperhe?

Hiiliperhe on jaksollisen järjestelmän ryhmä 14. Se koostuu viidestä alkuaineesta: hiilestä, piistä, germaniumista, tinasta ja lyijystä. On todennäköistä, että alkuaine 114, flerovium, käyttäytyy myös jossain suhteessa tämän perheen jäsenenä. Hiiliperhe sijaitsee suunnilleen jaksollisen taulukon keskellä, epämetallit oikealla ja metallit vasemmalla. Se tunnetaan myös nimellä hiiliryhmä, kidealkuaineiden ryhmä, ryhmä 14 tai ryhmä IV. 

Hiiliperheen ominaisuudet

Tässä muutamia faktoja hiiliperheestä:

• Hiiliperheen elementit sisältävät atomeja, joiden ulkoisessa energiatasossa on 4 elektronia. Kaksi näistä elektroneista on s- alikuoressa , kun taas muut 2 ovat p- alikuoressa . Vain hiilellä on s2-ulkoinen konfiguraatio, mikä selittää osan eroista hiilen ja muiden perheen esineiden välillä.
• Kun siirryt ylöspäin hiiliperheessä jaksollisessa taulukossa, atomin säde ja ionisäde kasvavat, kun taas elektronegatiivisuus ja ionisaatioenergia pienenevät. Atomin koko kasvaa ryhmän alaspäin, koska siihen lisätään ylimääräinen elektronikuori. 
• Alkuaineiden tiheys kasvaa, kun siirryt alas ryhmässä.
• Hiiliperhe koostuu yhdestä ei-metallista (hiili), kahdesta metalloidista (pii ja germanium) ja kahdesta metallista (tina ja lyijy). Toisin sanoen elementit saavat metallisuutta, kun menet alas ryhmässä.
• Näitä alkuaineita löytyy monenlaisista yhdisteistä. Hiili on ryhmän ainoa alkuaine, joka löytyy puhtaana luonnosta.
• Hiiliperheen elementeillä on erittäin vaihtelevia fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia.
• Yleensä hiiliperheen elementit ovat stabiileja ja yleensä reagoimattomia.
• Alkuaineilla on taipumus muodostaa kovalenttisia yhdisteitä, vaikka tina ja lyijy muodostavat myös ionisia yhdisteitä.
• Lyijyä lukuun ottamatta kaikki hiiliperheen alkuaineet esiintyvät eri muodoissa tai allotroopeissa. Hiiltä löytyy esimerkiksi timanteista, grafiitista, fullereenista ja amorfisen hiilen allotroopeista. Tina esiintyy valkoisena tinana, harmaana tinana ja rombisena tinana. Lyijyä löytyy vain tiheänä sinertävänharmaana metallina.
• Ryhmän 14 (hiiliperhe) alkuaineilla on paljon korkeammat sulamis- ja kiehumispisteet kuin ryhmän 13 alkuaineilla. Hiiliperheen sulamis- ja kiehumispisteillä on taipumus laskea, kun siirryt alaspäin ryhmässä. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että suurempien molekyylien sisällä olevat atomivoimat eivät ole yhtä vahvoja. Esimerkiksi lyijyllä on niin alhainen sulamispiste, että se nesteytyy helposti tulessa, mikä tekee siitä käyttökelpoisen juotospohjana.

Hiiliperheen alkuaineiden ja yhdisteiden käyttötarkoitukset

Hiiliperheen elementit ovat tärkeitä jokapäiväisessä elämässä ja teollisuudessa, koska hiili on biokemian ja orgaanisen elämän perusta. Sen allotrooppista grafiittia käytetään kynissä ja raketteissa. Elävät organismit, proteiinit, muovit, ruoka ja orgaaniset rakennusmateriaalit sisältävät kaikki hiiltä. Silikoneita, jotka ovat piiyhdisteitä, käytetään voiteluaineiden valmistukseen ja tyhjiöpumppuihin. Piitä käytetään lasin valmistuksessa oksidina. Germanium ja pii ovat tärkeitä puolijohteita . Tinaa ja lyijyä käytetään metalliseoksissa ja pigmenttien valmistukseen.

Tiedot hiiliperheen elementeille (ryhmä 14)

Viitteet

Claramunt, R. (2013). Tärkeimmät kemialliset yhdisteet. Pääkirjoitus UNED. Saatavilla osoitteessa: https://books.google.co.ve/books?id=K45iAgAAQBAJ&dq

Gutierrez, E. (1984). Kemia. käänteinen. Saatavilla osoitteessa: https://books.google.co.ve/books?id=6h32OtElkAsC&dq