QM 1123 Carbono Y Los Elementos Del Grupo IVA

6 Carbono y los Elementos del
Grupo IVA
El grupo IVA de la clasificación periódica está formado por los elementos carbono
(C), silicio (Si), germanio (Ge), estaño (Sn) y plomo (Pb). Existen más compuestos de
carbono que de cualquier otro elemento excepto el hidrógeno. Sin embargo, a la gran
mayoría de ellos se les considera compuestos orgánicos. En este capítulo sólo
consideraremos algunos de loscompuestos que tradicionalmente se clasifican como
compuestos inorgánicos.
A los elementos carbono, estaño y plomo se les conoce desde la antigüedad,
siendo el plomo quizás el metal más antiguo conocido. El silicio fue aislado por primera
vez por Jean J. Berzelius en 1824, mientras que el germanio, elemento no conocido
para el momento en que Mendeleev publica su tabla periódica y para el cualdejó un
espacio vacío llamándolo eka-silicio, fue descubierto por Clemens Winkler en 1886.

6.1 Propiedades de los elementos
De todos los grupos de la tabla periódica, el grupo IVA es el que muestra la mayor
discontinuidad entre las propiedades de los elementos del segundo y tercer períodos,
seguido de un cambio relativamente suave hacia el carácter metálico. El carbono es,
indiscutiblemente, un nometal, y mientras que la química del silicio es en ciertos
aspectos característica de un no metal, sus propiedades eléctricas, su energía de
ionización y otras propiedades físicas son las de un semimetal. El germanio es en todos
los aspectos un semimetal; sus propiedades son más metálicas que no metálicas. Por
último, el estaño y, especialmente, el plomo muestran características tanto químicas
12
como físicas de metales, aunque les quedan algunos vestigios de carácter no metálico.
Así, por ejemplo, los óxidos e hidróxidos de estaño y plomo son anfóteros, y una de las
formas alotrópicas del estaño tiene las propiedades eléctricas de un semimetal.
En la Tabla 6.1 se resume algunas de las propiedades características de los
elementos. Como podemos observar, siguen los patrones decomportamiento
observados en los otros grupos. Las electronegatividades de los elementos son
generalmente bajas.
El carbono existe en redes cristalinas con los átomos unidos por enlaces
covalentes (Sección 6.2.1). Se requiere una gran cantidad de energía para romper
estos enlaces durante la fusión o la vaporización, por lo que el carbono tiene los puntos
de fusión y de ebullición más altos de todo el grupo.El miembro más pesado del
grupo, el ploTabla 6.1 Propiedades de los elementos del grupo IVA.
Abundancia en la corteza
terrestre (%)
Color
Densidad (g cm−3)
Punto de fusión (°C)
Punto de ebullición (°C)
Energía de ionización (kJ mol−1)
primera
segunda
tercera
cuarta
Afinidad electrónica (kJ mol−1)
Electronegatividad
Radio covalente (pm)
2+
Radio iónico (X , pm)
E° (V) (M + 2e → M)
D(X2(g), kJmol−1)
g
D(X-X, kJ mol−1)
a
b
c
d
Diamante. Grafito. M(IV). M(II).

C
0,09

Si
28

Ge
∼10−3

Sn
∼10−3

incoloro
o negro

gris

3,51a
2,25b
> 3550a
sublimab
4827

2,32
1410

937,4

231,9

327,5

2355

2830

2603

1750

1086,4
2352,6
4620,5
6222,6
-122,3
2,55

786,5
1577,1
3231,6
4355,5
-133,6
1,90

762,2
1537,2
3302
4410
-120
c
2,01

77

118

122

708,6
1411,8
2943,1
3930,3
-121
d
1,80
1,96c
140
163715,5
1450,4
2081,5
4083
-110
d
1,87
2,33c
144
121
c
77,5
-0,13
54,4

gris
blanco
gris
metálico metálico azuloso
o gris plateado
5,35
7,28
11,34

2+

-0,14
602
345,6

338,9
222

Pb
∼10−3

189

146,4

3
mo, existe en una red cristalina típicamente metálica. Los otros miembros muestran
una transición entre los dos extremos representados por el carbono y el plomo, y esto
explica las tendencias en lospuntos de fusión y de ebullición de los elementos.

6.2 Carbono
6.2.1 Ocurrencia, formas alotrópicas y obtención
El carbono constituye aproximadamente el 0,09% de la corteza terrestre. Además,
la atmósfera contiene un 0,03% en volumen de dióxido de carbono (Tabla 4.2) y el
carbono también es un constituyente fundamental de la materia animal y vegetal. En
estado elemental, el carbono se presenta...