Famille d'éléments en carbone

Une façon de classer les éléments est par famille. Une famille est constituée d'un élément homologue avec des atomes ayant le même nombre d'électrons de valence et donc des propriétés chimiques similaires. Des exemples de familles d'éléments sont la famille de l'azote, la famille de l'oxygène et la famille du carbone.

Points clés: famille d'éléments carbone

• La famille de carbone se compose des éléments carbone (C), silicium (Si), germanium (Ge), étain (Sn), plomb (Pb) et flerovium (Fl).
• Les atomes des éléments de ce groupe ont quatre électrons de valence.
• La famille de carbone est également connue sous le nom de groupe carbone, groupe 14 ou tétrels.
• Les éléments de cette famille sont d'une importance capitale pour la technologie des semi-conducteurs.

Qu'est-ce que la famille Carbon?

La famille du carbone est le groupe d'éléments 14 du tableau périodique. La famille du carbone comprend cinq éléments: le carbone, le silicium, le germanium, l'étain et le plomb. Il est probable que l'élément 114, le flerovium, se comportera également à certains égards en tant que membre de la famille. En d'autres termes, le groupe se compose de carbone et des éléments directement en dessous de celui-ci sur le tableau périodique. La famille du carbone est située presque au milieu du tableau périodique, avec des non-métaux à sa droite et des métaux à sa gauche.

La famille du carbone est également appelée groupe carbone, groupe 14 ou groupe IV. À une certaine époque, cette famille était appelée les tétrels ou tétragènes parce que les éléments appartenaient au groupe IV ou comme référence aux quatre électrons de valence des atomes de ces éléments. La famille est aussi appelée les cristallogènes.

Propriétés de la famille de carbone

Voici quelques faits sur la famille du carbone:

• Les éléments de la famille du carbone contiennent des atomes qui ont 4 électrons dans leur niveau d'énergie externe. Deux de ces électrons sont dans le s sous-coque, tandis que 2 sont dans le p sous-coquille. Seul le carbone a le s² configuration extérieure, qui explique certaines des différences entre le carbone et d'autres éléments de la famille.
• À mesure que vous descendez dans le tableau périodique de la famille du carbone, le rayon atomique et le rayon ionique augmentent tandis que l'électronégativité et l'énergie d'ionisation diminuent. La taille de l'atome augmente en descendant dans le groupe car une coquille d'électrons supplémentaire est ajoutée.
• La densité des éléments augmente en descendant dans le groupe.
• La famille de carbone se compose d'un non-métal (carbone), de deux métalloïdes (silicium et germanium) et de deux métaux (étain et plomb). En d'autres termes, les éléments gagnent en métallicité en descendant dans le groupe.
• Ces éléments se trouvent dans une grande variété de composés. Le carbone est le seul élément du groupe qui peut être trouvé pur dans la nature.
• Les éléments de la famille du carbone ont des propriétés physiques et chimiques très variables.
• Globalement, les éléments de la famille du carbone sont stables et ont tendance à être assez peu réactifs.
• Les éléments ont tendance à former des composés covalents, bien que l'étain et le plomb forment également des composés ioniques.
• À l'exception du plomb, tous les éléments de la famille du carbone existent sous différentes formes ou allotropes. Le carbone, par exemple, se trouve dans les allotropes de diamant, de graphite, de fullerène et de carbone amorphe. L'étain se présente sous la forme d'étain blanc, d'étain gris et d'étain rhombique. Le plomb se trouve uniquement sous la forme d'un métal bleu-gris dense.
• Les éléments du groupe 14 (famille du carbone) ont des points de fusion et d'ébullition beaucoup plus élevés que les éléments du groupe 13. Les points de fusion et d'ébullition dans la famille du carbone ont tendance à diminuer en descendant dans le groupe, principalement parce que les forces atomiques au sein des plus grosses molécules ne sont pas aussi fortes. Le plomb, par exemple, a un point de fusion si bas qu'il est facilement liquéfié par une flamme. Cela le rend utile comme base pour la soudure.

Utilisations des éléments et des composés de la famille du carbone

Les éléments de la famille du carbone sont importants dans la vie quotidienne et dans l'industrie. Le carbone est la base de la vie organique. Son graphite allotrope est utilisé dans les crayons et les fusées. Les organismes vivants, les protéines, les plastiques, les aliments et les matériaux de construction organiques contiennent tous du carbone. Les silicones, qui sont des composés du silicium, sont utilisées pour fabriquer des lubrifiants et pour les pompes à vide. Le silicium est utilisé comme oxyde pour fabriquer du verre. Le germanium et le silicium sont des semi-conducteurs importants. L'étain et le plomb sont utilisés dans les alliages et pour fabriquer des pigments.

Famille Carbon - Groupe 14 - Faits sur les éléments

	C	Si	Ge	Sn	Pb
point de fusion (° C)	3500 (diamant)	1410	937,4	231,88	327,502
point d'ébullition (° C)	4827	2355	2830	2260	1740
densité (g / cm3)	3,51 (diamant)	2,33	5.323	7.28	11,343
énergie d'ionisation (kJ / mol)	1086	787	762	709	716
rayon atomique (pm)	77	118	122	140	175
rayon ionique (pm)	260 (C4-)	--	--	118 (Sn2+)	119 (Pb2+)
nombre d'oxydation habituel	+3, -4	+4	+2, +4	+2, +4	+2, +3
dureté (Mohs)	10 (diamant)	6.5	6.0	1,5	1,5
structure en cristal	cubique (diamant)	cubique	cubique	tétragonale	fcc

La source

• Holt, Rinehart et Winston. "Modern Chemistry (South Carolina)." Éducation de Harcourt, 2009.