14.ГРУПА ПСЕ

Четрнаесту групу елемената ПСЕ чине угљеник-С, силицијум-Si, германијум-Gе, калај-Sn, олово-Рb и флеровијум-Fl. У последњем енергетском нивоу ови елеме-нти имају четири електрона, тако да је заједничка ознака за електронску конфи-гурацију ns2 np2 . У природи постоји више изотопа ових елемената

Угљеник, силицијум, германијум, калај и олово значајно се разликују по својим физичким и хемијским својствима. То је разумљиво ако имам у виду да се у 14. групи Периодног система налазе један неметал, два металоида и два метала.Угљеник је неметал, силицијум и германијум су металоиди, калај и олово су метали.

ЕЛЕМЕНТИ 14. ГРУПЕ КАО ЕЛЕМЕНТАРНЕ СУПСТАНЦЕ

Значајне разлике у физичким и хемијским Својствима елемената 14 групе огледају се првенствено у великим разликама у структури ових ементарних супстанци. Иако ови елементи имају исти број електрона на Последњем енергетском нивоу, величина атома је пресудна за тип хемијских веза које постоје у овим Елементарним супстанцама . Угљеник се у природи јавља у више алотропских модификација: дијамант, графит и фулерен.У природном дијаманту постоји савршена атомска кристална решетка Сви угљеникови атоми су sр3 хибридизовани. Орбитале имају тетраедарски распоред и заузимају угао од 109,5°. Сваки атом угљеника повезан је једноструким ковалентним везама са још четири атома угљеника

ГрафитДијамант Фулерен

Ван Дер Валсове силе

У фулеренима, као и у графиту, угљеникови атоми sр2 су хибридизоване Граде шесточлане и петочлане прстенове, формирајући шупље молекуле. Најпозатији је фулерен С60 који изгледом подсећа на фудбалску лопту (фудбален). Међутим, откривен је и фулерен са 70 угљеникових атома. Данас се нано технологијом производе и кристалне структуре угљеника, такозване нанотубе које могу имати и до 300 атома угљеника Поред кристалног облика, познати су и многи аморфни облици угљеника као што су активни угаљ, минерални угаљ, кокс и чађ. Сви облици аморфног угљеника састоје се од ситних честица графитне структуре. Ниједан од тих облика није чист угљеник, већ садржи и друге супстанце. Због неуређене структуре и примеса које садрже, аморфни облици угљеника не могу се сматрати посебним алотропским модификацијама.Ван дер Валсова веза је слаба интеракција између момента електричних дипола атома или молекула; типичне енергије су 0.1 eV или мање. Везивање молекула воде у течном и чврстом стању је делимично резултат ове дипол-дипол интеракцијеАлотропске модификације угљеника су дијамант (sр3 хибридизација), графит (sр2 хибридизација) и фулерен.Активни угаљ, минерални угаљ, кокс и чађ су аморфни облици угљеника

Атоми силицијума и германијума граде атомску кристалну решетку сличну дијаманту. Због већег атомског полупречника ове везе су знатно слабије, па се и својства ова два металоида знатно разликују од својстава дијаманта (Сл. 9). Стабилне алотропске модификације калаја (бели калај) и олова имају металну кристалну решетку. У металној вези не учествују сва четири валентна електрона (сви атоми нису потпуно јонизовани) (Сл. 10). На температури нижој од 13 °С калај прелази у неметалну модификацију дијамантског типа (сиви калај). Сиви калај се лаганим додиром претвара у прах, па се ова појава назива „калајна куга“ или „музејска болест". Некада су предмети од калаја једноставно нестајали. То је давало прилику људима да дају мистична објашњења.

$i и Gе граде кристалну решетку сличну дијаманту. Sn и Рb формирају металне кристалне решетке.

ФИЗИЧКА СВОЈСТВА ЕЛЕМЕНАТА 14. ГРУПЕСа порастом атомског полупречника елемената 14. групе, вредности за температуре топљења и кључања опадају. Због тетраедарске структуре, дијамант је најтврђа природна супстанца (минерал). Високу температуру кључања има и графит, што потврђује да су ковалентне везе веома јаке. Значајно мања густина у поређењу са дијамантом, мекоћа и цепљивост графита на листиће, последица је постојања слабих Ван дер Валсових сила између слојева лиснатих молекула графита

Због тетраедарске структуре, дијамант је најтврђа природна супстанца. Графит је крт због слабих Ван дер Валсових сила.

Металоиди, силицијум и германијум, по свом изгледу подсећају на метале. За разлику од силицијума који има велику тврдоћу, калај и олово су мекани и растегљиви, па се лако могу обликовати. Олово, сребрноплавичаст метал, може се сећи ножем, а калај, сребрнастобео метал, пресовањем ое може извлачити у танке листиће познате као станиол