CARBONO

UNUNCUADIOSILICIO

GERMANIO PLOMO

ESTAÑO

Características generales

El grupo IV A también es llamado: Familia del Carbono o Carbonoideos.

El carácter metálico aumenta considerablemente conforme se desciende en el grupo, siendo el carbono un no-metal, el silicio y el germanio semimetales y el estaño, el plomo y el Ununcuadio típicos metales.

Todos los elementos de este grupo poseen estado de oxidación +4, pero el estado de oxidación +2 aumenta en estabilidad al bajar en el grupo.

Configuración electrónica: np2.

CarbonoSímbolo: C Número atómico: 6 Período: 2Bloque: p (elemento representativo). Configuración electrónica: [He] 2s22p2

Color: Puede ser negro.Es esencial para la vida en la Tierra y la mayor parte de sus

compuestos están dentro de la competencia de la Química Orgánica. También existen compuestos de Carbono que se clasifican como inorgánicos.

Se encuentra en la naturaleza en dos variedades de alótropos cristalinos importantes: Diamante y grafito.

Se encuentra en la naturaleza en sus formas amorfas: Negro de Humo y carbón activo.

También existe en otra variedad alotrópica llamada Fullerenos: C60, C70, C76, C78, C80 y C84.

Está presente en el gas Dióxido de Carbono que constituye el 0,04% de la atmósfera terrestre.

El carbono se encuentra - frecuentemente muy puro - en la naturaleza, en estado elemental, en las formas alotrópicas diamante y grafito. El material natural más rico en carbono es el carbón (del cual existen algunas variedades).

Grafito: Se encuentra en algunos yacimientos naturales muy puro. Se obtiene artificialmente por descomposición del carburo de silicio en un horno eléctrico.

Diamante: Existen en la naturaleza, en el seno de rocas eruptivas y en el fondo del mar. En la industria se obtiene tratando grafito a 3000 K de temperatura y a una presión entre 125 - 150 katm. Por ser la velocidad de transformación de grafito en diamante muy lenta, se utilizan metales de transición, en trazas, como catalizadores (hierro, níquel, platino).

Carbón de coque: muy rico en carbono, es el producto residual en la destilación de la hulla.

Carbono amorfo: Negro de humo y carbón activo: Son formas del carbono finamente divididas. El primero se prepara por combustión incompleta de sustancias orgánicas; la llama deposita sobre superficies metálicas, frías, partículas muy finas de carbón. El carbón activo se obtiene por descomposición térmica de sustancias orgánicas.

Fullerenos: Estas sustancias son alótropos moleculares del carbono. Se encuentran en varios depósitos de Australia, Nueva Zelanda y Norteamérica, sin embargo la síntesis de laboratorio sigue siendo el principal medio para acceder a estos alótropos. Se obtienen, artificialmente, haciendo saltar un arco entre dos electrodos de grafito o sublimando grafito por acción de un láser.

Métodos de obtención de Carbono

Usos y aplicaciones del Carbono (1)Grafito: •Construcción de reactores nucleares. •Construcción de electrodos para la industria electrolítica, por su conductividad eléctrica. •Lubricante sólido, por ser blando y untuoso. •Construcción de minas de lapiceros, la dureza de la mina se consigue mezclando el grafito con arcilla. •Construcción de crisoles de alta temperatura, debido al elevado punto de fusión del grafito.

Diamante:•Tiene valor comercial como piedra preciosa.•Tallados en brillantes. se emplean en joyería (son la piedras más duras). •Cojinetes de ejes en aparatos de precisión.

Carbón de coque:•Se utiliza como combustible. •Se utiliza para la reducción de óxidos metálicos en metalurgia extractiva.

Negro de humo:•Colorante. •Fabricación de tintas de imprenta. •Llantas de automóviles.

Carbón activo:•Adsorbente de gases. •Catalizador. •Decolorante. •Purificación de aguas potables. •En máscaras de gases. •En filtros de cigarrillos.

Fullerenos:•Propiedades conductoras, semiconductoras o aislantes, en función del metal con que se contaminen. •Lubricante. •Inhibición de la proteasa del virus del SIDA. •Fabricación de fibras.

Usos y aplicaciones del Carbono (2)

Compuestos de carbono:

•El dióxido de carbono se utiliza para carbonatación de bebidas, en extintores de fuego y como enfriador (hielo seco, en estado sólido). •El monóxido de carbono se emplea como agente reductor en procesos metalúrgicos. •El tetracloruro de carbono y el disulfuro de carbono se usan como disolventes industriales importantes. •El freón se utilizaba en aparatos de refrigeración, hecho que está desapareciendo, debido a lo dañino de este compuesto para la capa de ozono. •El carburo cálcico se emplea para preparar acetileno y para soldar y cortar metales. •Los carburos metálicos se emplean como refractarios. •El carbono junto al hierro forma el acero.

Usos y aplicaciones del Carbono (3)

SILICIOSímbolo: Si Número atómico: 14 Período: 3Bloque: p (elemento representativo). Configuración electrónica: [Ne] 3s2 3p2

Color: Gris con brillo metálico. (Pero es un semimetal).No se encuentra en estado elemental, pero constituye un 25,7 %

de la corteza terrestre, en forma de arena, cuarzo, cristal de roca, sílex, ágata y silicatos minerales y en el carbón.

Es el segundo elemento más abundante después del O.

Descubridor: Jöns Jacob Berzelius. Lugar de descubrimiento: Suecia. Año de descubrimiento: 1824. Origen del nombre: El nombre "silicio" deriva del latín "silex"

(pedernal). Este nombre proviene de que los compuestos de silicio eran de gran importancia en la prehistoria: las herramientas y las armas, hechas de pedernal, una de las variedades del dióxido de silicio, fueron los primeros utensilios del hombre.

Mediante aluminotermia a partir de la sílice (SiO2), óxido de silicio, y tratando el producto con ácido clorhídrico en el cual el silicio es insoluble.

Reducción de sílice con carbono o carburo de calcio en un horno eléctrico con electrodos de carbono.

Reducción de tetracloruro de silicio (SiCl4) con hidrógeno (para obtenerlo de forma muy pura).

El silicio hiperpuro se obtiene por reducción térmica de triclorosilano, HSiCl3, ultrapuro en atmósfera de hidrógeno y posterior fusión por zonas a vacío.

Métodos de obtención del Silicio

Utilizado para producir chips para ordenadores. Las células fotovoltaicas para conversión directa de energía solar en eléctrica

utilizan obleas cortadas de cristales simples de silicio de grado electrónico. El silicio hiperpuro puede doparse con boro, galio, fósforo o arsénico,

aumentando su conductividad; se emplea para la fabricación de transistores, rectificadores y otros dispositivos de estado sólido ampliamente empleados en electrónica.

Se utiliza como integrante de aleaciones para dar mayor resistencia a aluminio, magnesio, cobre y otros metales.

La arena y arcilla (silicatos) se usan para fabricar ladrillos y hormigón; son un material refractario que permite trabajar a altas temperaturas.

Al acidificar el ortosilicato de silicio se obtiene un precipitado gelatinoso de sílice (sílica gel) que se emplea como agente desecante, soporte para catalizadores, cromatografía y aislante térmico.

La sílice (arena) es el principal ingrediente del vidrio, uno de los materiales más baratos con excelentes propiedades mecánicas, ópticas, térmicas y eléctricas.

Las siliconas son derivados poliméricos del silicio. Se utilizan para juguetes, lubricantes, películas impermeables, implantes para cirugía estética, ...

El carburo de silicio se utiliza como abrasivo importante, para componentes refractarios.

Usos y aplicaciones del Silicio

GERMANIOSímbolo: Ge Número atómico: 32 Período: 4Bloque: p (elemento representativo). Configuración electrónica: [Ar] 3d10 4s2 4p2

Color: Grisáceo Propiedades de semimetal.

Constituye solo 1,8 ppm de la corteza terrestre. Esta presente en cantidad de trazas en una variedad de minerales (por ejemplo, menas de Zinc) y en el carbón.

Descubridor: Clemens Winkler. Lugar de descubrimiento: Alemania. Año de descubrimiento: 1886. Origen del nombre: De la palabra latina "Germania", que significaba

"Alemania".

Método de obtención del GermanioSe obtiene como subproducto en los procesos de obtención de cobre, zinc y en las cenizas de ciertos carbones. Para la purificación ulterior se utiliza el proceso llamado fusión por zonas.

Usos y aplicaciones del GermanioSe utiliza como semiconductor. El germanio dopado con arsénico, galio, u otros elementos se utiliza como transistor. Por ser transparente a la radiación infrarroja se emplea en forma de monocristales en espectroscopios infrarrojos (lentes, prismas y ventanas) y otros aparatos ópticos entre los que se encuentran detectores infrarrojos extremadamente sensibles. El óxido de germanio se aplica en lentes gran angular de cámaras y en objetivos de microscopio. El germanio se utiliza como detector de la radiación gamma. Los compuestos organogermánicos se están utilizando en quimioterapia, pues tienen poca toxicidad para los mamíferos y son eficaces contra ciertas bacterias.

ESTAÑOSímbolo: Sn Número atómico: 50 Período: 5Bloque: p (elemento representativo). Configuración electrónica:[Kr] 4d10 5s2 5p2

Color: Blanco plateado.Es un metal maleable que no se oxida fácilmente y es resistente a la

corrosión.La principal mena de Estaño es la casiterita (SnO2).El estaño puro tiene dos variantes alotrópicas: El estaño gris, polvo no

metálico, semiconductor, de estructura cúbica y estable a temperaturas inferiores a 13,2 ºC, que es muy frágil y tiene un peso específico más bajo que el blanco. El estaño blanco, el normal, metálico, conductor eléctrico, de estructura tetragonal y estable a temperaturas por encima de 13,2 ºC.

Es el elemento químico del que se conocen más isótopos estables, diez. Además se han carcterizado 15 estados metaestables y una treintena de radioisótopos.

Método de obtención de EstañoEl estaño se obtiene del mineral casiterita (óxido de estaño (IV)). Dicho mineral se muele y se enriquece en dióxido de estaño por flotación, después se tuesta y se calienta con coque en un horno de reverbero con lo cual se obtiene el metal.

Usos y aplicaciones del Estaño•Debido a su estabilidad y falta de toxicidad se emplea como recubrimiento de metales: recubrimiento de hierro (hojalata) para la industria conservera; esto se hace por electrólisis o por inmersión. •Junto a otros metales forma aleaciones de importancia industrial.: bronce (cobre y estaño), estaño de soldar (64 % de estaño y 36 % de plomo), metal de imprenta, para fabricar cojinetes 30 % estaño, antimonio y cobre) y la aleación niobio-estaño, superconductora a bajas temperaturas. •El cloruro de estaño (II) se emplea como agente reductor. •Las sales de estaño pulverizadas sobre vidrio se utilizan para producir capas conductoras que se usan en paneles luminosos y en calefacción de cristales de coche.

PLOMOSímbolo: Pb Número atómico: 82 Período: 6Bloque: p (elemento representativo). Configuración electrónica:[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2

Color: Blanco azuladoLas menas más importantes de Plomo son: galena (PbS), anglesita

(PbSO4) y cerusita (PbCO3). También se encuentra plomo en varios minerales de uranio y de torio, ya que proviene directamente de la desintegración radiactiva (decaimiento radiactivo).

El plomo es un metal pesado. Es flexible, inelástico y se funde con facilidad. No es buen conductor de la electricidad. Es resistente a las radiaciones. Es bastante resistente a la corrosión.

Tiene la capacidad de formar muchas sales, óxidos y compuestos organometálicos. Los cuatro isótopos naturales son, por orden decreciente de abundancia, 208, 206, 207 y 204.

Método de obtención de Plomo•El metal se obtiene a partir de los sulfuros minerales; el cual, tras un previo enriquecimiento es tostado y sinterizado en un horno, obteniéndose así el óxido de plomo (II), el cual se reduce con carbón de coque a plomo metal impuro (plomo de obra). El plomo se purifica por métodos pirometalúrgicos o electrolíticos.

Usos y aplicaciones del Plomo•El plomo y el dióxido de plomo se utilizan para baterías de automóviles. •Se utiliza para fontanería, aparatos químicos y municiones. •Se emplea para la insonorización de máquinas, pues es muy efectivo en la absorción del sonido y de vibraciones. •Se usa como blindaje para la radiación en reactores nucleares y en equipos de rayos X. •El óxido de plomo (II) se utiliza para la producción de vidrios de alto índice de refracción para fabricar lentes acromáticas. •El carbonato y el cromato de plomo (II) se usan como pigmentos en las pinturas. •El nitrato de plomo se utiliza en pirotecnia. •El minio (óxido de plomo) mezclado con aceite de linaza se usa como pintura antioxidante. •El sulfuro de plomo (II) presenta propiedades semiconductoras por lo cual se utiliza en células fotoeléctricas. •El arseniato de plomo (II) se emplea como insecticida.

Bibliografía:

…….Química Inorgánicawww.quimicaweb.netwww.wikipedia.org