Relatório Grupo Carbono

Química Inorgânica experimental.

Relatório experimental: Carbono

Introdução

Os elementos do grupo 14: Carbono, Silício, Germano, estanho e chumbo, o qual contém um elemento não metálico, isto é, carbono. No grupo pertencente existem características peculiares de cada elemento, por exemplo Silício e Germânio são dois semimetais e Estanho e Chumbo são dois metais fracamente eletropositivos. Ao analisarmos as propriedades periódicas encontra-se a separação dos elementos não metálicos e metálicos, logo o grupo 14 encontra-se quatro elétrons de valência ns2 e np2 possuído características de metais e não metais.

O primeiro átomo do grupo, carbono, apresenta propriedades importantes as quais como menor raio covalente, mais eletropositivo, e menor energia de ionização o caracterizando como um elemento não metálico; contém estrema importância na área industrial de maneira que seus alótropos cristalinos é encontrada no grafite e diamante; O diamante por sua vez acontece de forma natural em rochas ígneas, em tubos vulcânicos de Kimberley, África do Sul. (HOUSECROFT, Catherine; 2012).

Por sua vez o silício não ocorre de forma elementar, 27,7% constitui-se da crosta terrestre, isto é, encontra-se na forma de areia, quartzo, cristal de rocha, pederneira, ágata e minerais de silicato; encontrado em uma grande variedade de oxianions .

O estanho e chumbo tem sua contribuição com suas propriedades dos metais alcalinos . (Por sua vez o estanho forma dois alótropos comuns: o alótropo metálico brilhante, termodinamicamente estável acima dos 13°C, e o alótropo com estrutura de diamante, não metálico e cinza, estável abaixo dessa temperatura. A existência de um alótropo metálico e um não metálico identifica o estanho como um metal realmente “limítrofe” ou fraco. O estanho também é anfótero, outra de suas fracas propriedades metálicas. (RAYNER-CANHAM, Geoff; 2015).

Os elementos do Grupo 14 formam compostos com um número de oxidação (+4), estado de oxidação que envolve ligação covalente, mesmo para os dois metais do grupo. Além disso, existe um estado de oxidação (–4) para os três não metais/semimetais quando são ligados a elementos mais eletropositivos. O estanho e o chumbo também possuem um estado de oxidação (+2), o único estado de oxidação no qual eles formam compostos iônicos.

Para o silício, não existe nenhum composto comum no qual o silício exista em um estado de oxidação (+2); ao contrário, o estado de oxidação (+2) do chumbo é o mais estável e, no estado (+4) o chumbo é fortemente oxidante. Um dos poucos exemplos comuns do carbono no estado de oxidação +2 é o composto redutor monóxido de carbono. (Rayner-canham, Geoff; 2015).

Carbono e suas formas alotrópicas:

Alotropia é a propriedade que alguns elementos químicos têm de formar uma ou mais substancias simples diferentes.

O carbono na forma diamante, possui uma rede de ligações covalente simples, disposta em geometria tetraédrica; sendo diamante é um isolante elétrico, eficiente condutor térmico, muito melhor que o cobre. Entender condutividade térmica em termos da estrutura do diamante. Como a molécula gigante é mantida unida por uma rede contínua de ligações covalentes, pode ocorrer pouco movimento dos átomos de carbono individuais. Assim, qualquer energia térmica adicionada será transferida na forma de movimento molecular diretamente por todo o diamante. O diamante é um sólido até acima de 4000°C, necessária uma enorme de energia para quebrar essas as ligações covalentes.

O carbono grafite possui estrutura bem diferente da do diamante. A grafite consiste em camadas de átomos de carbono (Dentro das camadas, as ligações covalentes prendem os átomos de carbono em anéis de seis membros. O comprimento da ligação carbono- carbono no grafite é bem menores que as do diamante, ambas semelhantes com as ligações benzeno, C6H6.

A semelhança de comprimentos de ligação sugere uma possível explicação para a pequena distância interatômica. Assim como o benzeno, supõe-se que a grafite tenha um sistema de elétrons π deslocalizado em todo o plano dos anéis de carbono, resultante da sobreposição dos orbitais.

Os fulerenos constituem uma família de estruturas nas quais os átomos de carbono ficam dispostos em uma estrutura esférica ou elipsoidal. Para produzir essa estrutura, os átomos de carbono formam anéis de cinco e seis membros, sendo parecidos com uma bola de futebol.

Os nanotubos são essencialmente tiras pequenas de folha de grafite, enroladas na forma de tubos e fechadas com meio fulereno em cada extremidade.

O carbono grafite, o fulerenos e os nano tubos são baseados em anéis hexagonais de átomos de carbono. Uma única folha plana desses anéis hexagonais é chamada de grafeno.

O carbono natural contém três isótopos: o carbono-12 (98,89%), o isótopo mais

presente; uma pequena proporção de carbono-13 (1,11%); e um traço de carbono-14. O carbono-14 é um isótopo radioativo com uma meia-vida de 5,7 × 103 anos. Com uma meia-vida tão curta, esperaríamos pouca presença desse isótopo na Terra.

Os átomos de carbono reagem com o oxigênio gasoso formando moléculas radioativas de dióxido de carbono, que, por sua vez, são absorvidas pelas plantas na fotossíntese. Assim como na cadeia alimentar esse carbono é absorvido para o organismo que ingeriu., assim o carbono fica retido e Depois da morte do organismo, não há nenhuma outra a bsorção de carbono, e o carbono-14 presente no corpo decai. Dessa forma, a idade de um objeto pode ser determinada pela medição da quantidade de carbono- 14 presente em uma amostra ocorrendo a datação. (RAYNER-CANHAM, Geoff, 2015)

Está capacidade que o carbono tem de formar ligações C-C .bastante estáveis .faz com que sua obtenção seja bem proveitosa para a industria ,servindo para obtenção de nanotubos de fibra ótica .material para condução elétrica ,térmica ,solventes, plásticos entre muitos outros.

Hidretos:

Todos os elementos do grupo 14 formam hidretos treta-valentes ,E𝐻4,com o hidrogênio ,e o carbono e o silício formam hidretos moleculares catenados. (Weller, Mark. 2017).

Hidrocarbonetos:

Ponto principal: A estabilidade dos hidrocarbonetos catenados pode ser atribuída às altas entalpias das ligações C–C e C–H. O metano, CH4, um gás inflamável e inodoro, é o hidrocarboneto mais simples. Ele é encontrado em grandes depósitos naturais subterrâneos de onde é extraído como gás natural e usado como combustível doméstico e industrial.