¿Por qué algunos elementos del Grupo 14 (anteriormente IVA) forman iones monoatómicos con una carga de 4+ y otros forman iones con una carga de 4-?

Tienen 4 electrones en su capa más externa. La mayoría de estos bonos no están “cargados”. Son covalentes, y explicaré más a fondo. Le debemos nuestra existencia a la peculiar naturaleza de Carbon.

Existe este concepto de orbitales. Los orbitales son regiones del espacio alrededor del núcleo de un átomo donde la probabilidad de encontrar un electrón es superior al 95%.

Existen muchos de estos orbitales, para cada “capa” alrededor del núcleo de un átomo. Los diferentes tipos de orbitales tienen diferentes formas y orientaciones estándar. Si tomamos metano, donde parece que el carbono tiene una carga de 4+, pero no es así; El carbono está compartiendo sus electrones con cada uno de los átomos de hidrógeno, y ellos también comparten sus electrones con el carbono.

Todo esto es posible gracias a la hibridación de los orbitales, donde durante la formación de una molécula, los orbitales cambian de forma y / u orientación, y forman formas completamente nuevas que ofrecen un espacio mucho más estable para que residan los electrones. En este caso , la hibridación es sp3 y da como resultado un tetraedro como la forma de la molécula.

Otras configuraciones de hibridación y redistribución de electrones compartidos han dado como resultado muchos mecanismos de soporte vital, como la hemoglobina y la clorofila. De hecho, la capacidad de la hemoglobina para transportar oxígeno y dióxido de carbono se ha explicado mediante la hibridación de orbital; y, en general, toda la química orgánica e inorgánica se explica por la teoría orbital. A menos que trates con la química cuántica, donde derivas las formas de esos orbitales.

En resumen, no puedes verlo como un estado 4+, los átomos no han sido ionizados. Se comparten en la mayoría de los casos, o al menos con carbono. También hay otros casos, pero pueden explicarse si lo miras desde el punto de vista de la teoría de Orbital.