El grupo de carbono es un grupo de la tabla periódica integrado por los elementos: carbono (C), silicio (Si), germanio (Ge), estaño (Sn), plomo (Pb) En la notación moderna de la IUPAC se lo llama Grupo 14, En el campo de la física de los semiconductores, todavía es universalmente llamado Grupo IV,

¿Cuál es el grupo 14 de la tabla periódica?

Grupo 14: carbonoideos. Grupo 15: nitrogenoideos. Grupo 16: calcógenos o anfígenos. Grupo 17: halógenos.

¿Qué características tienen en comun el grupo 14 de la tabla periódica?

Preparación y Propiedades Generales del Grupo 14 Elementos – La abundancia natural del grupo 14 elementos varía enormemente. El carbono elemental, por ejemplo, ocupa el puesto 17 en la lista de constituyentes de la corteza terrestre. El grafito puro se obtiene haciendo reaccionar coque, una forma amorfa de carbono utilizada como reductor en la producción de acero, con sílice para dar carburo de silicio (SiC).

Esto se descompone térmicamente a temperaturas muy altas (2700°C) para dar grafito: \ \ Un alótropo de carbono, el diamante, es metaestable en condiciones normales, con un ΔG° f de 2.9 kJ/mol versus grafito. A presiones mayores a 50,000 atm, sin embargo, se favorece la estructura de diamante y es la forma de carbono más estable.

Debido a que la estructura del diamante es más compacta que la del grafito, su densidad es significativamente mayor (3.51 g/cm 3 versus 2.2 g/cm 3 ). Debido a su alta conductividad térmica, el polvo de diamante se utiliza para transferir calor en dispositivos electrónicos.

Las fuentes más comunes de diamantes en la Tierra son las antiguas pipas volcánicas que contienen una roca llamada kimberlita, una lava que se solidificó rápidamente desde lo profundo de la Tierra. La mayoría de las formaciones de kimberlita, sin embargo, son mucho más nuevas que los diamantes que contienen.

De hecho, las cantidades relativas de diferentes isótopos de carbono en el diamante muestran que el diamante es un “fósil” químico y geológico más antiguo que nuestro sistema solar, lo que significa que los diamantes en la Tierra son anteriores a la existencia de nuestro sol. Figura \(\PageIndex \) : Muestras cristalinas de carbono y silicio, los elementos más ligeros del grupo 14. a) El diamante Ahmadabad de 78.86 quilates, una joya histórica india comprada en Gujarat en el siglo XVII por el explorador francés Jean-Baptiste Tavernier y vendida en 1995 por 4.3 millones de dólares, es un raro ejemplo de un gran monocristal de diamante, el alótropo menos estable del carbono.

b) Grandes monocristales de silicio altamente purificado son la base de la industria electrónica moderna. Se cortan en obleas muy finas que están altamente pulidas y luego se cortan en trozos más pequeños para su uso como chips. Si bien el oxígeno es el elemento más abundante en la Tierra, el siguiente más abundante es el silicio, el siguiente miembro del grupo 14.

El silicio puro se obtiene haciendo reaccionar silicio impuro con Cl 2 para dar SiCl 4, seguido de la destilación fraccionada del SiCl 4 impuro y reducción con H2 : \ Con este método se producen anualmente varios millones de toneladas de silicio. El silicio amorfo que contiene cantidades residuales de hidrógeno se usa en dispositivos fotovoltaicos que convierten la luz en electricidad, y las células solares a base de silicio se utilizan para alimentar calculadoras de bolsillo, barcos y señales de carreteras, donde el acceso a la electricidad por métodos convencionales es difícil o costoso.

El silicio ultrapuro y el germanio forman la base de la industria electrónica moderna (parte (b) en la Figura \(\PageIndex \) ). A diferencia del silicio, las concentraciones de germanio y estaño en la corteza terrestre son de solo 1—2 ppm. La concentración de plomo, que es el producto final de la desintegración nuclear de muchos radionucleidos, es de 13 ppm, lo que hace que el plomo sea, con mucho, el más abundante de los 14 elementos del grupo pesado.

No se conocen minerales concentrados de germanio; al igual que el indio, el germanio generalmente se recupera de los polvos de combustión obtenidos procesando los minerales de metales como el zinc. Debido a que el germanio es esencialmente transparente a la radiación infrarroja, se usa en dispositivos ópticos.

• El estaño y el plomo son metales blandos que son demasiado débiles para aplicaciones estructurales, pero debido a que el estaño es flexible, resistente a la corrosión y no tóxico, se usa como recubrimiento en el envasado de alimentos.
• Una “lata”, por ejemplo, es en realidad una lata de acero cuyo interior está recubierto con una capa delgada (1—2 µm) de estaño metálico.

El estaño también se utiliza en imanes superconductores y aleaciones de bajo punto de fusión, como soldadura y peltre. El plomo puro se obtiene calentando galena (PbS) en aire y reduciendo el óxido (PbO) al metal con carbono, seguido de deposición electrolítica para aumentar la pureza: \ \ o \ Con mucho, el mayor uso de plomo es en las baterías de almacenamiento de plomo.

Todos los elementos del grupo 14 tienen configuraciones de electrones de valencia ns 2 np 2, Todos forman compuestos en los que pierden formalmente los dos electrones de valencia np y los dos ns o solo los dos electrones de valencia np, dando un estado de oxidación +4 o +2, respectivamente. Debido a que los enlaces covalentes disminuyen en fuerza al aumentar el tamaño atómico y las energías de ionización para los elementos más pesados del grupo son mayores de lo esperado debido a un mayor efecto Z, la estabilidad relativa del estado de oxidación +2 aumenta suavemente de carbono a plomo.

La estabilidad relativa del estado de oxidación +2 aumenta, y la tendencia a formar compuestos catenados disminuye, de carbono a plomo en el grupo 14. Recordemos que muchos compuestos de carbono contienen múltiples enlaces formados por un solapamiento π de orbitales 2p ocupados individualmente en átomos adyacentes.

Los compuestos de silicio, germanio, estaño y plomo con la misma estequiometría que los del carbono, sin embargo, tienden a tener diferentes estructuras y propiedades. Por ejemplo, el CO 2 es un gas que contiene moléculas discretas de O=C=O, mientras que la forma más común de SiO 2 es el sólido de alto punto de fusión conocido como cuarzo, el componente principal de la arena.

En lugar de moléculas discretas de SiO 2, el cuarzo contiene una red tridimensional de átomos de silicio que es similar a la estructura del diamante pero con un átomo de oxígeno insertado entre cada par de átomos de silicio. Así, cada átomo de silicio está unido a otros cuatro átomos de silicio mediante el puente de átomos de oxígeno.

1. La tendencia a catenar, a formar cadenas de átomos similares, disminuye rápidamente a medida que bajamos del grupo 14 porque las energías de enlace para los enlaces E—E y E—H disminuyen con el aumento del número atómico (donde E es cualquier elemento del grupo 14).
2. En consecuencia, insertar un grupo CH 2 en un hidrocarburo lineal como el n-hexano es exergónico (ΔG° = −45 kJ/mol), mientras que insertar un grupo SiH 2 en el análogo de silicio del n-hexano (Si 6 H 14 ) realmente cuesta energía (ΔG° ≈ +25 kJ/mol).

Como resultado de esta tendencia, la estabilidad térmica de los compuestos catenados disminuye rápidamente de carbono a plomo. En la Tabla \(\PageIndex \) “Propiedades Seleccionadas del Grupo 14 Elementos” vemos, una vez más, que existe una gran diferencia entre el elemento más ligero (C) y los demás en tamaño, energía de ionización y electronegatividad.

Los elementos del grupo 14 siguen el mismo patrón que los elementos del grupo 13 en sus propiedades periódicas.

¿Cuál es el elemento que se encuentra en el grupo 14 Periodo 5?

Elementos del grupo 14

¿Qué elemento es periodo 2 grupo 14?

El carbono (C ) es un no metal con número atómico 6, que se sitúa en el segundo período y en el grupo 14 de la tabla periódica.

¿Qué elemento se encuentra en el grupo 14 Periodo 4?

Elementos del Periodo 4

¿Cuántos electrones de valencia tienen los elementos de la familia 14?

Enlaces externos

¿Qué tipo de elemento se encuentra en el período 3 grupo 14?

Silicio. El silicio (símbolo Si ) es un metaloide del grupo 14.

¿Qué elemento de la tabla periódica tiene 14 protones?

¿Qué elemento de la tabla periódica tiene 14 neutrones?

REPRESENTACIÓN DE IONES Un ion se representa mediante el símbolo del elemento del que procede, con un superíndice a la derecha, que indica la carga que posee mediante un número y el signo + o el signo -, Los cationes han perdido electrones en el número que indica la carga positiva. Este átomo corresponde al elemento Aluminio. Tiene 13 protones y 14 neutrones. Es un catión con carga +3, lo que quiere decir que ha perdido 3 electrones respecto a su estado neutro; por tanto, tiene 13-3 = 10 electrones. : REPRESENTACIÓN DE IONES

¿Cuál es el primer elemento del grupo 15?

Grupo 15 de la Tabla Periódica: Familia del Nitrógeno El grupo 15 de la tabla periódica es también llamado como la familia del nitrógeno o los nitrogenoideos. El grupo 15 está formado por los siguientes elementos: nitrógeno (N), fósforo (P), arsénico (As), antimonio (Sb), bismuto (Bi) y el elemento sintético moscovium (Mc). Estos elementos componen el 0,33% en masa de la corteza terrestre y muy pocas veces se hallan nativos en la naturaleza y generalmente se encuentran en forma de compuestos ya sea óxidos, sulfuros, fosfatos, entre otros.

1. Mediante la reducción de los óxidos con carbono o por calcinación y reducción de los sulfuros, se pueden obtener los mismos.
2. El único elemento metálico del grupo, el bismuto, está clasificado en la tabla periódica como “otros metales” junto a los metales de los grupos 13 y 14,
3. Poseen cinco electrones en su nivel energético más externo y presentan la siguiente configuración electrónica: ns 2 np 3 (2 electrones s y 3 electrones p), exhibiendo los siguientes estados de oxidación: +3, +5 y -3.

A medida que crece el número atómico, prevalecerá el estado de oxidación +3. Propiedades físicas Las propiedades físicas de este grupo varían mucho en cada elemento y el carácter metálico aumenta a medida que se desciende en el mismo. El nitrógeno es un gas diatómico inerte que forma el 78,1 % en volumen del aire atmosférico.

1. Además es un no metal incoloro.
2. Por su parte, el fósforo es un no metal sólido de color blanco, pero puro es incoloro.
3. En sus formas alotrópicas presentan diferentes coloraciones y propiedades.
4. Los más comunes son el fósforo blanco el más tóxico e inflamable, el fósforo rojo es mucho más estable y menos volátil y por último el fósforo negro, el cual presenta una estructura similar al grafito y conduce la electricidad.

Además es más denso que las otras dos formas y no se inflama. Elementos del grupo 15 Los metaloides o semimetales de este grupo son el arsénico y antimonio. Estos elementos se asemejan a los metales en sus propiedades físicas, pero se comportan químicamente como un no metal. El arsénico es metaloide sólido y tóxico de color gris metálico que presenta tres formas alotrópicas:

• El arsénico gris metálico: es la forma más estable de las tres y es un buen conductor del calor pero bastante malo conductor de electricidad.
• El arsénico amarillo: Es enormemente volátil y más reactivo que el arsénico gris metálico y manifiesta fosforescencia a temperatura ambiente.
• El arsénico negro: Presenta propiedades intermedias entre las formas anteriores.
• De igual manera, el antimonio es un semimetal que en su forma elemental es un sólido cristalino de color blanco plateado, fundible, frágil, con una escasa conductividad de calor y electricidad que se evapora a bajas temperaturas, Este metaloide presenta cuatro formas alotrópicas:
• Antimonio puro gris plateado
• Antimonio blanco azulado: es su forma más estable y metálica
• Antimonio negro: Inestable y no metálico
• Antimonio amarillo: Inestable y no metálico

El elemento metálico de este grupo es el bismuto, el cual es cristalino, blanco grisáceo, lustroso, duro y quebradizo. Es uno de los pocos metales que se expanden al solidificarse. Su conductividad térmica es menor que la de cualquier otro metal, con excepción del mercurio.

1. De manera resumida, las propiedades metálicas de este grupo van incrementando a medida que se desciende en la tabla periódica, desde el nitrógeno al bismuto.
2. Por lo que ocurre una disminución de los puntos de fusión a partir del arsénico, ya que disminuye el carácter covalente de los enlaces y aumenta el carácter metálico.

Propiedades químicas Los elementos del grupo 15 poseen algunas propiedades químicas similares, entre estas tenemos:

• Son muy reactivos a altas temperaturas
• No reaccionan con el agua
• No reaccionan con ácidos no oxidantes
• Reaccionan con ácidos oxidantes a excepción del nitrógeno.
• Forman óxidos con número de oxidación +3 y +5, a excepción del nitrógeno que forma óxidos entre los rango +1 y +5.
• Los hidróxidos que forman disminuyen su acidez a medida que se desciende en el grupo, siendo básico el hidróxido de bismuto (III).
• El bismuto reacciona con el oxígeno y con halógenos, produciendo bismita y bismutina entre otros compuestos.

Ubicación de los elementos del grupo 15 en la tabla periódica

1. Usos y aplicaciones de los elementos del grupo 15
2. Nitrógeno
3. El nitrógeno es un gas diatónico que presenta una gran cantidad de aplicaciones industriales.

El gas nitrógeno se emplea usualmente en la parte superior de los explosivos líquidos para evitar que estallen. En menor escala se utiliza para inflar los neumáticos o llantas de los aviones y los automóviles. Aunque, en los automóviles comerciales es usual emplear aire normal. También se pueden inflar neumáticos con nitrógeno gaseoso

• El gas nitrógeno se utiliza como un gas aislador, cuando se seca y se presuriza, para equipos de alta tensión.
• El nitrógeno también se emplea en la elaboración de bombillas como una opción más económica en comparación con el gas noble argón.
• Entre otros usos del gas nitrógeno tenemos:

• En la fabricación de piezas eléctricas tales como transistores, diodos y circuitos integrados.
• En la elaboración de acero inoxidable.
• Para disminuir el peligro de incendio en los sistemas militares de combustible de aeronaves.
• Se emplea como una alternativa al dióxido de carbono en la presurización de cerveza.
• En la industria alimentaria se emplea para conservar los alimentos envasados al interrumpir la oxidación de los mismos. Por ejemplo, para inflar los envoltorios que contienen alimentos, como los de frituras, y así mantenerlos frescos más tiempo.
• En medicina el nitrógeno es un elemento importante de casi todas las drogas farmacológicas. El óxido nitroso comúnmente llamado “gas de la risa” se utiliza como un anestésico.

Por su parte, el nitrógeno en su forma líquida, es usado en gastronomía para cocinar al frío los alimentos. Con la técnica del nitrógeno líquido se puede acelerar la cocción para descartar los procesos bacterianos y para reducir que las pérdidas de propiedades organolépticas generen un deterioro. También se utiliza en la preparación de helados. El nitrógeno líquido se usa en la preparación de cócteles En el campo de la medicina y la biología, se utiliza también el nitrógeno líquido en una técnica llamada criopreservación. Esta técnica consiste en la congelación a muy bajas temperaturas (entre -80 ºC y -196 ºC) de células o tejidos para reducir las funciones vitales de una célula o un organismo y poder conservarlo en ambientes de vida suspendida por mucho tiempo. Criopreservación de embriones De igual manera es usado el nitrógeno líquido para enfriar los detectores de rayos X y las unidades centrales de procesamiento en las computadoras cuando están calientes. Fósforo Al igual que el nitrógeno, el fósforo presenta un sinfín de aplicaciones. El fósforo en forma de fosfatos esta presente en el ADN El fósforo rojo se emplea en la fabricación de cerillos, fósforos de seguridad, cohetes y en la elaboración de acero.

1. En su forma alotrópica blanca, es usado en bombas incendiarias, bombas de humo y en munición trazadora.
2. Los isótopos radiactivos de fósforo son utilizados en laboratorios como trazadores radiactivos para ayudar a comprender las reacciones e interacciones químicas.
3. Los compuestos de fósforo también son ampliamente utilizados, por ejemplo los fosfatos se emplean para fabricar un vidrio especial que se usa en las lámparas de sodio.
4. El tributilfosfato se emplea el proceso purex para extraer uranio.
5. El fosfato de calcio es usado para elaborar porcelana fina.

El tripolifosfato de sodio se emplea en algunos países como detergentes para ropa. Sin embargo, se ha prohibido en otros países debido a que provoca la muerte de los peces cuando pasa hacia las vías fluviales. Detergentes con fosfato Otros compuestos de fósforo son empleados en la elaboración de pesticidas, fertilizantes, aditivos alimentarios y pasta dentales. Arsénico El arsénico en su forma metálica es usado en aleaciones con cobre y plomo en la fabricación de baterías para automóviles, ya que le proporciona dureza y fortalecimiento a la misma. Otro tipo de aleación es mezclado en pequeñas cantidades con el alfa latón para que sea más duro y resistente a la lixiviación de zinc. El alfa latón se emplea para elaborar piezas de tuberías u otros artículos que están en contacto constante con el agua.

1. Este metaloide es ampliamente usado en la fabricación de pesticidas, herbicidas e insecticidas, aunque actualmente se ha estado prohibiendo por su alta toxicidad.
2. Pesticidas, herbicidas e insecticidas Debido a su toxicidad, es usado como conservante de madera y así evitar el contacto con insectos, bacterias y hongos.

El arsénico se usa como conservante de madera

• En medicina fue usado en el tratamiento de algunas enfermedades como la sífilis, mucho antes del descubrimiento de la penicilina.
• Actualmente es utilizado como aditivo en pequeñas cantidades en los alimentos de animales para prevenir enfermedades y ayudar a su desarrollo.
• También se emplea en el tratamiento de un tipo de cáncer llamado leucemia promielocítica aguda.
• Así mismo es empleado en la preparación de soluciones médicas de Fowler para el tratamiento de la psoriasis.

Por su parte, el isótopo arsénico-74 usa como una manera de ubicar tumores en el cuerpo. De hecho se origina imágenes más claras que empleando yodo. Antimonio El antimonio al igual que el arsénico, es ampliamente utilizado en la electrónica como semiconductor en la fabricación de láseres, dispositivos de efecto Hall y detectores infrarrojos.

• Láser También es usado en aleaciones con otros elementos como por ejemplo, con estaño para obtener un metal antifricción; igualmente en el peltre, metal inglés, entre otros.
• De igual manera, se alea con el plomo para fabricar baterías y acumuladores para así proporcionar resistencia a la corrosión y dureza.

Esta misma aleación es utilizada para elaborar piezas de imprenta. Baterías de automóviles Los compuestos de antimonio poseen una gran cantidad de aplicaciones industriales, dentro de los cuales se pueden nombrar:

• El trifluoruro de antimonio se utiliza para la fluoración
• El pentacloruro de antimonio se emplea en la cloración
• El tricloruro de antimonio se aprovecha como un catalizador para reacciones de polimerización, craqueo y en la cloración. También es un reactivo utilizado en la prueba de Carr-Price para determinar la vitamina A y otros carotenoides.
• El óxido de antimonio III es usado como retardante de la llama de plásticos, catalizador para fibras plásticas, pigmentos, fritas cerámicas y ciertos minerales.
• El doble tartrato de antimonio y potasio se utiliza en el campo de la medicina
• El sulfuro de antimonio rojo se emplea en equipos de seguridad y en el vulcanizado del caucho.
• El isótopo radiactivo Sb-124 se utiliza como trazador en los oleoductos.
• La mezcla de óxido y sulfuro de antimonio se usa como tinte amarillo para el vidrio y la cerámica.

1. Bismuto
2. Este metal es usado en aleaciones debido a que presentan baja temperatura de fusión por lo cual lo hace idóneo para ser empleado abundantemente en la detección de incendios y dispositivos de supresión del sistema de seguridad.
3. Sus aleaciones también son usadas en esmaltes cerámicos, plomadas de pesca, aparatos de procesamiento de alimentos, en plomería, soldaduras, entre otros.
4. Las aleaciones de bismuto han tenido un auge comercial importante ya que se emplea como reemplazo del tóxico plomo.

Anillo de cristales de bismuto Los compuestos de bismuto poseen una variedad de usos en cosméticos, por ejemplo el oxicloruro de bismuto, usualmente es empleado como pigmento en sombras de ojos, espray para el cabello y esmalte para uñas. En el campo de la medicina es utilizado en la elaboración de varios medicamentos para el tratamiento de gripes, alergias y diarreas.

• El subsalicilato de bismuto es empleado para tratar la diarrea, acidez estomacal y malestar estomacal.
• Moscovium Al igual que muchos elementos radiactivos y sintéticos, al producirse en pequeñas cantidades y conocerse muy poco sobre ellos, no posee uso comercial.
• Por lo tanto, es empleado en menor medida en la investigación científica.

: Grupo 15 de la Tabla Periódica: Familia del Nitrógeno

¿Qué grupo es el carbono?

Elemento del carbono – El carbono pertenece al grupo 14 de la tabla periódica, cuyos elementos son: carbono (C), silicio (Si), germanio (Ge), estaño (Sb) y plomo (Pb). Los primeros tres son no metales, y los últimos dos son metales. Todos estos elementos comparten la capacidad de catenación, pero ninguno de ellos lo hace con tanta facilidad como el carbono.

• Además de concatenarse, el carbono puede hacerlo mediante enlazamiento múltiple, lo que significa enlazarse entre sí mediante enlaces dobles y triples.
• Esta última propiedad es común al nitrógeno y al oxígeno, pero en dichos casos, la catenación es relativamente poco frecuente.
• Los átomos de carbono pueden unirse entre sí en una variedad de formas y en una cantidad de átomos, imposible para cualquier otro elemento.

Pueden formar cadenas de miles de átomos o anillos de todos los tamaños; estas cadenas y anillos pueden tener ramificaciones. A los carbonos de estas cadenas y anillos se unen otros átomos; principalmente hidrógeno, oxígeno, flúor, cloro, bromo, yodo, nitrógeno, azufre, fósforo Esta particular característica es la que permite que existan tantos compuestos de carbono.

¿Qué tipo de elemento se encuentra en el período 3 grupo 14?

Silicio. El silicio (símbolo Si ) es un metaloide del grupo 14.

¿Cuántos electrones de valencia tienen los elementos del grupo 14?

Enlaces externos

Valentina Sotomayor