El Grupo 14 (IVA) consiste en carbono, silicio, germanio, estaño y plomo. El carbono no es un metal, el silicio y el germanio son metaloides, y el estaño y el plomo son metales.
Con 4 electrones de capa de valencia, los elementos de la familia del carbono tienden a formar compuestos covalentes. Con el aumento de la masa y el radio atómico, estos elementos se vuelven cada vez más metálicos y tienen puntos de fusión y ebullición más bajos.
Los elementos del grupo 14 forman compuestos de hidrógeno gaseoso con dificultad. Estos son inestables o combustibles. Todos menos el plomo forman óxidos, sulfuros y haluros en el estado de oxidación +4. El estado de oxidación +4 predomina en carbono, silicio y germanio; los estados de oxidación +2 y +4 aparecen en el estaño, y el estado de oxidación +2 prevalece en el plomo. Haluros en la forma de estado +4 para todos estos elementos, y son covalentes.
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Los compuestos de carbono son mucho más covalentes que los compuestos análogos de silicio, germanio, estaño o plomo. Aún más significativamente, el carbono forma enlaces dobles e incluso triples consigo mismo u otros elementos, formando compuestos que los elementos más pesados de este grupo no pueden formar como el acetileno (C2H2). El silicio y los elementos más pesados de este grupo pueden formar solo enlaces simples, por lo que el dióxido de carbono CO2 es un gas a temperaturas normales porque los enlaces dobles entre el carbono y el oxígeno crean moléculas únicas, pero el dióxido de silicio SiO2
forma una roca dura conocida como cuarzo porque es una red covalente sólida. Cada átomo de silicio se une a cuatro átomos de oxígeno diferentes con enlaces simples, y cada átomo de oxígeno se une con dos átomos de silicio. Propiedades similares se aplican a los óxidos de germanio, estaño y plomo. El dióxido de carbono se disuelve en agua para formar ácido carbónico, un ácido débil que reacciona con las bases para formar carbonatos; Los óxidos de los otros elementos de este grupo son prácticamente no reactivos en el agua.
1) Los enlaces covalentes se forman entre los átomos mediante el “intercambio” simultáneo de electrones. 2) Se puede compartir más de un par de electrones entre los átomos para formar enlaces covalentes dobles o triples.
A diferencia de los enlaces iónicos, los enlaces covalentes a menudo se forman entre átomos donde uno de los átomos no puede alcanzar fácilmente una configuración de capa de electrones de gas noble a través de la pérdida o ganancia de uno o dos electrones. En tales casos, es más fácil ‘compartir’ electrones de valencia.
El ‘intercambio’ de electrones ocurre cuando los electrones en la capa de electrones más externa, o los electrones de capas de valencia, de un átomo pueden usarse para completar la capa de electrones más externa de otro átomo sin ser transferidos permanentemente, como ocurre en la formación de un ion. Los electrones solo pueden estar tan lejos de un átomo antes de que ya no estén asociados con él; por lo tanto, compartir electrones y formar enlaces covalentes restringe la distancia máxima entre dos átomos unidos.
El carbono (C) tiene cuatro electrones de valencia y requiere cuatro electrones adicionales para tener la misma configuración de capa de valencia que el neón (Ne). La formación de un enlace covalente único con un segundo átomo de carbono no completará la capa de valencia de ninguno de los átomos. Por lo tanto, un átomo de carbono puede compartir cada uno de sus electrones con cuatro átomos de hidrógeno separados. Esto completa las capas de valencia para cuatro átomos de hidrógeno y un átomo de carbono. En este ejemplo, un par de electrones se comparte entre dos átomos. Los enlaces covalentes que se muestran a continuación se denominan enlaces covalentes individuales.
El uso de electrones compartidos para completar capas de valencia tiene algunas implicaciones directas para los compuestos. Las capas de valencia solo estarán completas mientras se compartan los electrones, lo que requiere que los átomos unidos permanezcan cerca uno del otro. Los átomos dentro de los enlaces covalentes perderían sus capas de valencia completas si se separaran. Esto está en contraste con los enlaces iónicos; Las capas de valencia de los iones no se ven afectadas cuando se rompen los enlaces iónicos. Por lo tanto, los enlaces covalentes son a menudo muy fuertes independientemente del entorno porque las consecuencias para las capas de valencia serían las mismas en todas las situaciones.
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