IV.A skupina

Prvky p2 (IV.A sk., tetrely)

Csi, Ge, Sn, Pb

• prvky 14. (IV.A) skupiny periodické soustavy prvků neboli p2 PRVKY (TETRELY), mají 4 valenční elektrony (ns2np2)

• všechny jsou pevné látky

• uhlík a křemík jsou nekovy, germanium je polokov, cín a olovo jsou kovy

• uhlík je maximálně čtyřvazný, ostatní prvky jsou až šestivazné (mohou využít prázdné nd-orbitaly)

• mají rozdílnou strukturu, s čímž souvisí zcela odlišné vlastnosti, např.:

tvrdost a křehkost uhlíku, křemíku a germania

tažnost cínu

kovové vlastnosti olova

V diamantu 2 je každý atom uhlíku kovalentně poután se čtyřmi sousedními atomy ve vrcholech tetraedru.

V grafitu jsou jednotlivé vrstvy uhlíkových atomů uspořádaných do šestiúhelníků vzájemně poutány slabými van der Waalsovými silami.

Uhlík

Výskyt

• volný krystaluje ve dvou alotropických modifikacích jako:

DIAMANT B (krychlová soustava) - nejtvrdší nerost v přírodě (tvrdost = 10), elektricky nevodivý

GRAFIT C neboli tuha (hexagonální soustava) - černošedé zbarvení, kovový lesk, je měkký, dobře vede elektrický proud, má vrstevnatou strukturu

• vázaný:

v anorganických sloučeninách, např. nerosty (uhličitany) KALCIT CaCO3, MAGNEZIT MgCO3, horniny DOLOMIT, VÁPENEC, v atmosféře a minerálních vodách jako oxid uhličitý CO2 .

ve všech organických sloučeninách, je to biogenní prvek

Vlastnosti a reakce

• má schopnost řetězit se a tvořit násobné vazby

• poměrně málo reaktivní, s jinými prvky reaguje až při vyšších teplotách

• netvoří vodíkové můstky (má nízkou elektronegativitu).

• k reakcím se používají technické formy uhlíku, např. koks nebo uhlí

Výroba

• vyrábí se rozkladem organických sloučenin bez přístupu vzduchu

• uměle se vyrábějí obě modifikace uhlíku - grafit i diamant

Použití

• grafit se používá k výrobě elektrod, tužek, tavicích kelímků A, moderátorů pro jaderné reaktory, mazadel ložisek

• diamant slouží k obrábění tvrdých materiálů, do vrtných hlavic, ve šperkařství

• AKTIVNÍ UHLÍ (pórovitá forma uhlíku s velkým povrchem), slouží k adsorpci plynných látek např. ve filtrech ochranných masek nebo v lékařství při nemocech trávicího traktu jako tzv. živočišné uhlí

• SAZE (technický uhlík) - rozptýlený uhlík vznikající při nedokonalém spalování organických látek, využívají se jako plnidlo při výrobě pneumatik a plastů

Fullereny – Uhlíkové nanotrubičky – výroba odolných materiálů (tkaniny, karoserie aut, závodní kola) + molekuly mají tvar fotbalového míče

Sloučeniny

Sirouhlík Cs2

• bezbarvá jedovatá kapalina, nerozpustná ve vodě

• nepolární rozpouštědlo

• vzniká z prvků za zvýšené teploty: 2S + C - CS2

Kyanovodík HCN

• bezbarvá kapalina, rozpustná ve vodě

• prudce jedovatý, způsobuje ochrnutí dýchacího centra

• jeho roztok - KYSELINA KYANOVODÍKOVÁ se chová jako velmi slabá kyselina