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Die Kohlenstoff-Gruppe ist eine Periodensystem-Gruppe, die aus Kohlenstoff (C), Silikon (Si), Germanium (Ge), Dose (Sn), Leitung (Pb) und ununquadium (Uuq) besteht.

In der modernen IUPAC Notation wird es Gruppe 14 genannt. Im alten IUPAC und den CAS Systemen wurde es Gruppe IVB und Gruppe IVA beziehungsweise genannt. Im Feld der Halbleiterphysik wird es noch Gruppe IV allgemein genannt. Die Gruppe war einmal auch bekannt als der tetraels (von griechischem tetra, vier), von der Römischen Ziffer IV in den Gruppennamen, oder (nicht zusammenfallend) von der Tatsache stammend, dass diese Elemente vier Wertigkeitselektronen (sieh unten) haben.

Eigenschaften

Chemisch

Wie andere Gruppen zeigen die Mitglieder dieser Familie Muster in seiner Elektronkonfiguration, besonders die äußersten Schalen, die auf Tendenzen auf das chemische Verhalten hinauslaufen:

Jedes der Elemente in dieser Gruppe hat 4 Elektronen in seinem Außenenergieniveau. Das letzte Augenhöhlen-von allen diesen Elementen ist der p Augenhöhlen-. In den meisten Fällen teilen die Elemente ihre Elektronen. Die Tendenz, Elektronzunahmen als die Größe des Atoms zu verlieren, nimmt zu, wie es mit der Erhöhung der Atomnummer tut.

Kohlenstoff allein bildet negative Ionen, in der Form des Karbids (C) Ionen.

Silikon und Germanium, beide metalloids, kann jeder +4 Ionen bilden.

Dose und Leitung beide sind Metalle, während ununquadium ein synthetischer ist, radioaktives (seine Hälfte des Lebens sehr kurz ist), Element, das edle gasähnliche Eigenschaften haben kann. Dose und Leitung sind beide dazu fähig, +2 Ionen zu bilden.

Physisch

Occurence

Abgesehen vom Germanium und ununquadium sind alle diese Elemente im täglichen Leben entweder als das reine Element oder in der Form von Zusammensetzungen vertraut. Jedoch, abgesehen von Silikon und Kohlenstoff, ist keines dieser Elemente in der Kruste der Erde besonders reichlich. Kohlenstoff bildet eine sehr große Vielfalt von Zusammensetzungen, sowohl im Werk als auch in den Tierreichen. Silikon und Silikat-Minerale sind grundsätzliche Bestandteile der Kruste der Erde; Kieselerde (Silikondioxyd) ist der allgemeinste Bestandteil von Sand.

Dose und Leitung, obwohl mit dem sehr niedrigen Überfluss in der Kruste, sind dennoch im täglichen Leben üblich. Sie kommen in hoch konzentrierten Mineralablagerungen vor, können leicht im metallischen Staat von jenen Mineralen erhalten werden, und sind als Metalle und als Legierung in vielen Anwendungen nützlich. Germanium bildet andererseits wenige charakteristische Minerale und wird meistens nur in kleinen Konzentrationen in Verbindung mit der Mineralzinkblende und in Kohlen gefunden. Obwohl Germanium tatsächlich eines der selteneren Elemente ist, hat es Wichtigkeit nach der Anerkennung seiner Eigenschaften als ein Halbleiter angenommen.

Geschichte

Kohlenstoff, Dose, und Leitung, ist einige der Elemente, die in der alten Welt — zusammen mit Schwefel, Eisen, Kupfer, Quecksilber, Silber und Gold weithin bekannt sind.

Wie man

entdeckte, hat der Kohlenstoff als ein Element vom ersten Menschen Holzkohle von seinem Feuer behandelt. Moderne Kohlenstoff-Chemie-Daten von der Entwicklung von Kohlen, Erdöl und Erdgas als Brennstoffe und von der Erläuterung der synthetischen organischen Chemie, beide wesentlich entwickelt seit dem 19. Jahrhundert.

Amorphes elementares Silikon wurde zuerst rein 1824 vom schwedischen Chemiker Jöns Jacob Berzelius erhalten; unreines Silikon war bereits 1811 erhalten worden. Kristallenes elementares Silikon war bis 1854 nicht bereit, als es als ein Produkt der Elektrolyse erhalten wurde. In der Form von Bergkristall, jedoch, war Silikon für die vordynastischen Ägypter vertraut, die es für Perlen und kleine Vasen verwendet haben; zu den frühen Chinesen; und wahrscheinlich zu vielen anderen der Menschen der Antike. Die Fertigung von Glas-, die Kieselerde enthalten, wurde sowohl von den Ägyptern — mindestens schon in 1500 BCE — als auch von den Phöniziern ausgeführt. Sicher haben viele der natürlich vorkommenden Zusammensetzungen gerufen Silikat wurde in verschiedenen Arten des Mörsers für den Aufbau von Wohnungen von den frühsten Leuten verwendet.

Germanium ist eines von drei Elementen, von denen die Existenz 1871 vom russischen Chemiker Dmitri Mendeleev vorausgesagt wurde, als er zuerst sein Periodensystem ausgedacht hat. Erst als 1886 jedoch Germanium identifiziert als eines der Elemente in einem kürzlich gefundenen Mineral war.

Die Ursprünge von Dose scheinen, in der Geschichte verloren zu werden. Es scheint, dass Bronzen, die Legierung von Kupfer und Dose sind, vom vorgeschichtlichen Mann eine Zeit verwendet wurden, bevor das reine Metall isoliert wurde. Bronzen waren in frühem Mesopotamia, dem Indus Tal, Ägypten, Kreta, Israel und Peru üblich. Viel von der Dose, die von den frühen mittelmeerischen Völkern anscheinend verwendet ist, ist aus den Scilly Inseln und Cornwall in den britischen Inseln, wo Bergwerk der Metalldaten von ungefähr 300-200 BCE gekommen. Zinngruben funktionierten sowohl in Inca als auch in aztekischen Gebieten Südamerikas und Mittelamerikas vor der spanischen Eroberung.

Leitung wird häufig in frühen biblischen Rechnungen erwähnt. Die Babylonier haben das Metall als Teller verwendet, auf denen man Inschriften registriert. Die Römer haben es für Blöcke, Huken, Münzen und sogar das Kochen von Werkzeugen verwendet; tatsächlich, infolge des letzten Gebrauches, wurde Bleivergiftung in der Zeit von Augustus Caesar anerkannt. Die als Bleiweiß bekannte Zusammensetzung war anscheinend als ein dekoratives Pigment mindestens schon in 200 BCE bereit. Modernes Entwicklungsdatum zur Ausnutzung gegen Ende des 18. Jahrhunderts von Ablagerungen im Gebiet von Missouri-Kansas-Oklahoma in den Vereinigten Staaten.

Produktion

Anwendungen

Biologische Rolle und Giftigkeit

Das erste Element in der Gruppe 14, Kohlenstoff, ist in der Chemie des Lebens einzigartig wichtig. Es ist ein Schlüssel Strukturbestandteil der vielen Klassen der Zusammensetzung, die biologische Systeme, wie lipids, Kohlenhydrate und Proteine zusammensetzen. Während diese Zusammensetzungen auch andere Elemente wie Sauerstoff und Wasserstoff enthalten, ist es die Fähigkeit von Kohlenstoff, stabile Ketten von vielfachen Obligationen des Kohlenstoff-Kohlenstoff zu bilden, der im Erlauben solch eine enorme Ungleichheit von verschiedenen biologischen Molekülen entscheidend ist zu bestehen. Die Oxydation und die Verminderung von Kohlenstoff zu verschiedenen Oxydationsstaaten sind die grundsätzliche Basis der Reaktionen, die Biochemie einsetzen.

Im Gegensatz sind die anderen Elemente der Gruppe in der Biochemie mit der Giftigkeit zu den meisten Organismen größtenteils abwesend, die unten die Gruppe vergrößern. Leitung ist insbesondere ein ernstes Umweltgift.