الرئيسية » الكيمياء العامة المبسطة » مجموعة الكربون – المجموعة الرابعة – المجموعة الرابعة عشر

مجموعة الكربون – المجموعة الرابعة – المجموعة الرابعة عشر

عناصر المجموعة الرابعة

مقدمة
تحتوي المجموعة الرابعة عشر على العناصر التالية : الكربون (C) ،السيليكون (Si) ، الجيرمانيوم (Ge) ، القصدير (Sn) ، الرصاص (Pb) . و تتميز هذه المجموعة بتوزيع عناصرها الإلكتروني الذي ينتهي بالصيغة ns2 np2 .و يلاحظ في هذه المجموعة أن الصفات الفلزية تزداد مع ازدياد العدد الذري ، و يلاحظ أيضا التدرج في الخصائص و الصفات كلما انتقلنا من الكربون إلى السيليكون و لكن هذا التدرج يصبح أقل وتيرة في العناصر ما بعد السيليكون نتيجة تواجد إلكترونات الفلك d و الفلك f .
أكثر عناصر المجموعة توافرا هو السيليكون و يليه الكربون ، و أقلها توافرا هو الجيرمانيوم .

الخصائص العامة
1 – مدارها الأخير يحتوي على أربعة إلكترونات .
2 – الكربون لا فلز ، السيليكون و القصدير و الرصاص فلزات ، و الجيرمانيوم شبه فلز .
3 – يوجد الكربون في حالته الحرة بشكلين بلورين و هما الجرافيت و الماس ، كما يوجد في المركبات العضوية و غير العضوية مثل غاز ثاني أكسيد الكربون.
4 – يوجد السيليكون على شكل أكسيد السيليكون .
5 – هناك زيادة في الكثافة كلما انتقلنا في المجموعة من أعلى لأسفل .
6 – درجتي الانصهار و الغليان تقل في المجموعة كلما انتقلنا فيها من أعلى لأسفل.
7 – الحجم الذري يزداد من أعلى لأسفل في المجموعة و لكن يلاحظ زيادة طفيفة في الحجم الذري في العناصر ما بعد السيليكون بسبب تواجد إلكترونات الفلك d في الجيرمانيوم و إلكترونات d و f في القصدير و الرصاص.
8 – الكهرسالبية في المجموعة تقل كلما انتقلنا من أعلى لأسفل.
9 – حالة التأكسد الأكثر شيوعا لعناصر المجموعة هو +4 .

الهيدريدات و المركبات الفلزية العضوية لعناصر المجموعة الرابعة عشر
يعتبر الميثيان CH4 أبسط هيدريد للكربون ، ألا أنه يعرف أيضا لعناصر المجموعة الرابعة عشر هيدريدات من نوع MH4 و لكنها أقل استقرارا بسبب الاختلاف الشاسع بحجم ذرة الهيدروجين الصغير جدا مقارنة مع حجم عناصر المجموعة الرابعة عشر الكبير نسبيا، و لكن و على الرغم من ذلك فإن المركبات مثل السيلان و الجيرمان و الستانان معروفة كيميائيا ، بينما البلامبان فهو مركب غير مستقر .

SiCl4 + LiAlH4 → SiH4 + LiAlCl4
GeO2 + LiAlH4 → GeH4 + LiAlO2

و عند دراسة المركبات ذات السلسلة الطويلة فإنه يلاحظ بأن استقرار تلك المركبات يقل مع العناصر ذات الوزن الذري المرتفع ، كما أنه تم تحضير العديد من المركبات الألكيلية و الحلقية للسيليكون و الجيرمانيوم و القصدير والرصاص أيضا ، مثل Me3SnCl و Et4Pb .

هاليدات عناصر المجموعة الرابعة عشر
يمكن لجميع عناصر المجموعة الرابعة عشر أن تشكل هاليدات من نوع MX4 ما عدا PbI4 بسبب كون ذرة الرصاص المركزية قوية جدا لأن تعمل كعامل مؤكسد قوي بوجود اليود . أما PbBr4 فهو غير مستقر حراريا لنفس السبب السابق .
يمكن تحضير الهاليدات الرباعية من خلال الاتحاد المباشربين العناصر

Si + 2Cl2 → SiCl4
Sn + 2I2 → SnI2 → SnI4
GeO2 + 4HBr → GeBr4 + 2H2O

تتميز أغلب الهاليدات الرباعية بأن لها تركيب رباعي الأوجه و قابلة للتبخر. ولكن فلوريدات القصدير والرصاص مركبات صلبة ذات تركيب متبلمر. أما رباعي هاليدات الكربون فإنها مستقرة غير قابلة للتميؤ بسبب كون ذرة الكربون لا يمكن لها أن تزيد من عدد التناسق الخاص بها، بينما هاليدات العناصر الأخرى مثل السيليكون و الجيرمانيوم و القصدير و الرصاص (ماعدا SiF4 ) فإنها تتميأ بسرعة ناتجا عن ذلك ثنائي الأكسيد المائي.

SiCl4 + excess H2O → SiO2.nH2O + 4HCl

أما الهاليدات من نوع MX2 ، فإنها تلاحظ بصورة واسعة في مركبات الرصاص و القصدير .

Sn + 2HX → SnX2 + H2

فلمركب كلوريد القصدير( II ) تركيب منحني في الحالة الغازية بسبب تواجد ثلاثة أزواج من الإلكترونات بوجود رابطتين من Sn-Cl و وجود زوج من الإلكترونات على القصدير . بينما في الحالة الصلبة فإن المركب السابق يكون سلسلة متبلمرة من خلال روابط أو جسور الكلور .
أما هاليدات الجيرمانيوم (II) فهي معروفة أيضا أكثر من باقي هاليدات الجيرمانيوم الأخرى ، و يمكن تحضيرها من خلال تفاعل هاليدات الجيرمانيوم الرباعية مع عنصر الجيرمانيوم .

GeX4 + Ge → 2GeX2

الكربيدات و السيليسيدات
عندما يتم تسخين الكربون أو السيليكون مع العديد من العناصر و خاصة الفلزات ، فإنه يتم تشكيل مركبات تعرف باسم الكربيدات و السيليسيدات.فهناك أنواعا عديدة من الكربيدات يمكن تصنيفها حسب تفاعلاتها مع الماء وحسب التفاعلات التي أدت إلى تشكيلها .
فالعناصر الانتقالية تشكل كربيدات خِلاليّة بحيث تحتل ذرات الكربون المفردة الفجوات في الشبكة البلورة ذات التركيب المتراص و عليه يكون هذا النوع من الكربيدات صلب للغاية . كما أن هناك بعض الكربيدات الخلالية يمكن أن تتميأ و ينتج عن تميؤها الهيدروجين و الهيدروكربونات ، و لكن هناك البعض الأخر مثل كربيد التنجستن WC خامل و صلب للغاية .
أما كربيدات العناصر النشطة فهي تميل لأن تكون أيونية في طبيعتها ، فهناك بعض الكربيدات مثل Na4C و Be2C يمكن أن ينتج عن تميؤها غاز الميثان CH4 ، بينما هناك أنواع أخرى مثل CaC2 ينتج عن تميؤها الإيثين .

CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2

و هناك أنواع أخرى من الكربيدات مثل Li4C3 ينتج عن تميؤها سلسلة طويلة من الهيدروكربونات :

Li4C3 + 4H2O → MeC≡CH + 4LiOH

ظاهرة التآصل
التآصل هو وجود العنصر الكيميائي الواحد على شكل مادتين بسيطتين أو عدة مواد تختلف في بنائها و شكلها . فالكربون مثلاً، يمكن أن يوجد على ثلاثة أشكال: 1- بلّورات الماس الصلبة الشفافة 2- بلّورات الجرافيت السوداء اللينة. 3- الفلورينات أو كرات باكي. وتختلف الأشكال المتآصلة الصلبة في بنيتها البلّورية. ولكن الأشكال المتآصلة للغاز تختلف في بنيتها الجزيئية. فمثلاً يتكون جزيء الأكسجين العادي من ذرتي أكسجين بينما يحتوي جزيء الأوزون، وهو الشكل الآخر للأكسجين، من ثلاث ذرات. والأكسجين العادي عديم الرائحة، ولكن الأوزون له رائحة نفاذة مميزة.

مقالات قد تفيدك :

عن Akram Amir El Ali

استاذ الكيمياء التحليلية ومصمم غرافيك

شاهد أيضاً

ما هو حمض الخليك الثلجي؟

حمض الخليك (CH3COOH) هو الاسم الشائع لحمض الإيثانويك. إنه مركب كيميائي عضوي ذو رائحة نفاذة …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.