Subgrupo do carbono

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INTRODUÇÃO

Grupo 14 – Também chamado “sub-grupo do carbono”, é composto por: Carbono (C), Silício (Si), Germânio (Ge), Estanho (Sn) e Chumbo (Pb).
O carbono é um dos principais elementos da tabela periódica. Devido ao facto dele poder estabelecer um infinito número de ligações, ele pode formar milhares (senão milhões) de compostos. Este elemento é tão importante que possui um ramo da químicaem que é estudado separado, chamado de “Química Orgânica”.
Neste grupo, o carbono é o único ametal. O silício e o germânio são metalóides e os demais são metais. Os elementos deste grupo possuem a configuração ns2 np2, o que lhes confere a possibilidade de estabelecerem quatro ligações ao mesmo tempo, e todos formam catiões com números de oxidação iguais a +2 e +4.

1. Tamanho dos átomos            Como regra geral, o primeiro átomo de cada grupo é sempre menor e mais electronegativo, e por isso apresenta maior energia de ionização, sendo mais covalente e menos metálico. Os raios covalentes, portanto, aumentam de cima para baixo. A diferença de tamanho entre o Si e o Ge é menor do que seria de esperar, porque o Ge possui uma camada 3d preenchida, e a blindagem da carga nuclear é menoseficiente. De um modo semelhante, a pequena diferença de tamanho entre Sn e Pb se deve ao preenchimento de um subnível 4f.

2. Estados de oxidação e tipos de ligação           
          O carbono difere dos demais elementos do grupo por vários motivos. O principal deles é a sua capacidade de se ligar a vários outros átomos de carbono, formando enormes cadeias (catenação), isso porque asligações C-C são fortes, e as ligações Si-Si, Ge-Ge e Sn-Sn diminuem progressivamente de energia. Além disso, o carbono é o único capaz de formar ligações múltiplas (duplas e triplas ligações). Os demais elementos do grupo dificilmente formam ligações múltiplas, principalmente porque seus orbitais atómicos são muito grandes e difusos para permitir uma interacção efectiva. Entretanto, eles podemutilizar orbitais d para formar estas ligações, principalmente entre Si e N e entre Si e O.         
          O efeito do par inerte se mostra em carácter crescente nos elementos mais pesados do grupo. Há um decréscimo da estabilidade do estado de oxidação +4 e um aumento da estabilidade do estado de oxidação +2.

3. Energias de ionização
            As energias de ionização decrescem do Cpara o Si e a seguir variam de forma irregular por causa dos efeitos do preenchimento dos subníveis d e f. A quantidade de energia necessária para ionizar um átomo desse grupo é muito alta e, por isso, compostos iónicos simples são raros. O único íão metálico significativo é o Pb2+.

4. Pontos de fusão
            O carbono apresenta um ponto de fusão extremamente elevado. Silício e Germâniofundem a temperaturas menores, mas ainda assim são bastante elevadas. Todos os elementos do grupo IVA têm um retículo do tipo do diamante, e a fusão requer uma energia muito grande para romper as ligações covalentes fortes existentes nesse retículo. Os pontos de fusão decrescem de cima para baixo porque as ligações M-M se tornam mais fracas à medida que os átomos aumentam de tamanho. Sn e Pb sãometálicos e têm pontos de fusão baixos, porque eles não aproveitam todos os quatro electrões externos na ligação (efeito do par inerte), contribuindo para a formação de uma ligação menos forte.

5. Carácter metálico e não metálico
          A transição de não-metal para metal com o aumento do número atómico é bem ilustrada com os elementos desse grupo, onde o C e o Si são ametais, o Ge temcarácter intermediário e o Sn e o Pb são metais. O aumento do carácter metálico se manifesta nas estruturas e no aspecto dos elementos, através de propriedades físicas como maleabilidade e condutividade eléctrica., e através de propriedades químicas, como o aumento da tendência a formar iões ou as propriedades ácidas ou básicas de óxidos e hidróxidos.

* CARBONO (C)
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No estado...
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