Wolna encyklopedia

Ten artykuł dotyczy pierwiastków chemicznych. Zobacz też: Węglowiec - rodzaj statku towarowego.

Węglowce – pierwiastki czternastej grupy układu okresowego. Są to:

Spis treści

Odkrycie

Węgiel - grafit.
Węgiel - diament.
Węgiel - fulleren C 60.
Krzem.
German.
Cyna.
Ołów.
Ununquadium.

Trzy z sześciu węglowców znano już w starożytności. Były to węgiel, cyna i ołów. Krzem i german zostały odkryte w XIX w. (krzem przez Antoine Lavoisiera, zaś german przez Clemensa Alexandera Winklera). Ununqadium został otrzymany sztucznie w 1999 roku przez naukowców z Instytutu Badań Jądrowych w Dubnej.

Wystepowanie w przyrodzie

Węgiel wchodzi w skład licznych związków organicznych. Ponadto występuje w przyrodzie w postaci węgli kopalnych. Najważniejszym minerałem zawierającym węgiel jest węglan wapnia.

Krzem zajmuje drugie miejsce pod względem zawartości w przyrodzie (zaraz po tlenie). Nie występuje jednak w stanie wolnym, ale w postaci krzemionki, krzemianów i glinokrzemianów.

German występuje w przyrodzie w niewielkich ilościach, tylko w postaci związków, np.: germanit (Cu2GeS3), argyrodyt (Ag8GeS6). Niewielkie ilości germanu są zawarte w węglu kamiennym.

Głównym źródłem cyny są minerały: kasyteryt (SnO2), stannin (Cu2FeSnS4).

Ołów występuje w niewielkich ilościach w postaci rodzimej, jednak jego głównym źródłem jest galena (PbS).

Ununquadium jest pierwiastkiem promieniotwórczym i nie występuje na Ziemi.

Właściwości

Węgiel jest ciałem stałym, nierozpuszczalnym w wodzie. Jest bezbarwny, bezwonny, nie ma smaku. Jest pierwiastkiem mało reaktywnym; w wysokiej temperaturze reaguje z fluorem, tlenem, siarką oraz metalami 1, 2 i 13 grupy. Rozżażony koks reaguje z wodą, dając mieszaninę tlenku węgla i wodoru (tzw. gaz syntezowy): C + H2O → CO + H2.

Tworzy trzy odmiany alotropowe:

W związkach chemicznych występuje na -4, +2 i +4 stopniu utlenienia.

Krzem to szare, bezbarwne, kruche ciało stałe. Jest półprzewodnikiem. W związkach jest czterowartościowy.

German jest kruchym, srebrzystobiałym metalem o właściwościach półprzewodnikowych. Nie reaguje z wodą oraz z kwasami (oprócz kwasu azotowego).

Cyna jest ciałem stałym. Występuje w trzech odmianach krystalicznych:

W związkach chemicznych cyna występuje na -4, +2 i +4 stopniu utlenienia.

Ołów to szarosrebrzysty, miękki, kowalny metal. Na powietrzu pokrywa się warstwą tlenku. Jego sole są zazwyczaj słabo rozpuszczalne lub nierozpuszczalne w wodzie (z wyjątkiem azotanu(V) ołowiu(II) oraz octan ołowiu(II).

Najważniejsze związki chemiczne węglowców

Węgiel:

Krzem:

German:

Cyna:

Ołów:

Otrzymywanie

Węgiel do celów laboratoryjnych otrzymuje się przez prażenie sacharozy bez dostępu tlenu z powietrza. Na skalę przemysłową otrzymuje się go z węgli kopalnych, przez rozkład termiczny drewna oraz jako diament.

Krzem można otrzymać w laboratorium przez redukcję krzemionki magnezem: SiO2 + 2 Mg → 2 MgO + Si. Na skalę przemysłową redukuje się krzemionkę węglem (SiO2 + C → CO2 + Si) lub węglikiem wapnia.

Pozostałe węglowce są otrzymywane przez redukcję ich tlenków. Ołów można otrzymać elektrolitycznie z jego siarczku.

Zastosowanie

Węgiel jest podstawowym składnikiem związków organicznych. Diament służy do wyrobu biżuterii. Ze względu na jego twardość używa się go także do wyrobu narzędzi do obróbki stali i szkła. Grafit jest używany do wyrobu elektrod, grafitów do ołówków oraz tygli laboratoryjnych.

Węgle kopalne są wykorzystywane jako surowce energetyczne.

Izotop węgla 14C jest stosowany jako wskaźnik izotopowy, zaś 1/12 masy izotopu 12C stanowi wzorzec jednostki masy atomowej.

Krzem o dużym stopniu czystości jest stosowany do wyrobu półprzewodników. Krzem jest też stosowany do odtleniania specjalnych gatunków stali oraz jako składnika wielu stopów. Krzem i jego związki są surowcami w przemyśle szklarskim, ceramicznymi materiałów budowlanych.

German stosuje się do produkcji półprzewodników, luminoforów, filtrów optycznych oraz stopów specjalnych.

Cyna jest używana do pokrywania metali mniej odpornych na korozję. Jest też składnikiem stopów. W średniowieczu wykonywano wiele przedmiotów z cyny, ze względu na jej dostępność i niską cenę.

Ołów służy do wyrobu rur kanalizacyjnych oraz ekranów chroniących przed promieniowaniem. Wykłada się nim także komory do produkcji kwasu siarkowego(VI), celulozy i wapna bielącego. Ołowiu używa się też do wyrobu płyt akumulatorowych, szkła ołowiowego oraz do otrzymywania innych związków ołowiu.

Bibliografia

Źródło: „haslo,W%C4%99glowce”