Proriedades Gerais dos elementos do grupo 14 e suas Configurações Electrônicas

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REPÚBLICA DE ANGOLA
GOVERNO DA PROVINCIA DE LUANDA
LICEU Nº 4073 PADRE INÁCIO TAMBÚ
DISTRITO URBANO DO SEQUELE
Tema: Proriedades Gerais dos elementos do grupo 14 e suas Configurações Electrônicas
Grupo nº1 
Sala nº 6
Classe: 11ª
Curso: C.F.B
Período: Manhã
 Docente ___ ________________________
INTEGRANTES DO GRUPO
Nº 1 – Afonso António
Nº 2 – Agnelo Gunza
Nº 3 – Agostinho Manuel
Nº 4 – Alexandra Fortuna
Nº 5 – Amílcar Zangula
Nº 6 – Angelina Kubola
Nº 7 – Antónia Cristovão
Nº 8 – António Jacob
Nº 9 – António Iosso
Nº 10 – Beatriz Fernandes
ÍNDICE
INTRODUÇÃO	4
PROPRIEDADES GERAIS	5
CONFIGURAÇÕES ELECTRÔNICAS	5
DISTRIBUIÇÃO ELECTRÔNICA	5
CARBONO, ESTADO NATURAL E ALOTROPIA	6
OBTENÇÃO	8
PROPIEDADES FÍSICA E QUÍMICA	10
APLICAÇÕES	13
CONCLUSÃO	15
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	16
INTRODUÇÃO
 O presente trabalho retrata sobre as caracteristicas gerais dos elementos do grupo 14. O Grupo 14 da tabela periódica conhecida como Familia do carbono ou IV A é composto pelos elementos carbono, silício, germânio, estanho e chumbo.
 O carbono tem fundamental importância para os seres vivos, já que forma, por exemplo, a glicose, sua principal fonte de energia. O silício e o germânio contribuem enormemente para a tecnologia eletrônica. O estanho pode tanto ser usado como revestimento quanto em pastas de dente (fluoreto de estanho). O chumbo está presente em esmaltes vítreos, placas positivas de baterias elétricas e etc.
 De forma sucinta, serão apresentadas a seguir a forma como os elementos desta família são obtidos, suas propriedades, algumas das reações químicas que formam e suas principais aplicações.
 Com exceção do germânio, todos os elementos do Grupo 14 são bem conhecidos. O carbono é o 17º e o Silício é o 2º elemento mais abundante em peso na crosta terrestre. Os minerais de germânio são muito raros, ocorrendo em quantidades ínfimas nos minerais de outros metais e no carvão. Embora estanho e chumbo sejam relativamente pouco abundantes, eles ocorrem na forma dos minérios concentrados de fácil extração.
PROPRIEDADES GERAIS
A família do carbono apresenta um total de dois elementos ametais, que são o carbono e o silício;
O germânio é considerado um elemento semimetálico, porém com características mais próximas dos ametais;
Os elementos estanho, chumbo são metais;
Os ametais apresentam maior caráter eletronegativo quando comparados com elementos à esquerda da tabela periódica, ou seja, elementos das famílias IA, IIA, IIIA, e B;
Os metais apresentam maior caráter eletropositivo quando comparados com os elementos das famílias VA, VIA, VIIA e VIIIA;
CONFIGURAÇÕES ELECTRÔNICAS
 Os elementos químicos da Família do Carbono apresentam configuração eletrônica com quatro elétrons na camada de valência. Como regra geral, o primeiro átomo do grupo é sempre menor e mais eletronegativo, e por isso apresenta maior energia de ionização e, sendo mais covalente e menos metálico. Os raios covalentes, portanto, aumentam de cima para baixo.
DISTRIBUIÇÃO ELECTRÔNICA
 Na distribuição eletrônica de todos os elementos da família do carbono, podemos observar que a camada de valência sempre apresenta os subníveis s e p com dois elétrons, ou seja, possui um total de quatro elétrons.
Carbono
Distribuição eletrônica do carbono
Silício
Distribuição eletrônica do silício
Germânio
Distribuição eletrônica do germânio
Estanho
Distribuição eletrônica do estanho
Chumbo
Distribuição eletrônica do chumbo
CARBONO, ESTADO NATURAL E ALOTROPIA
 Carbono (do latim carbo, carvão) sem dúvida o carbono é um elemento químico extremamente importante, por ser indispensável à existência da vida - seja ela animal e vegetal - sem falar dos compostos minerais constituídos pelo elemento em questão. O Carbono é um elemento não-metálico tetravalente, como já foi dito pertence a família 4A na tabela periódica, exibe o número atômico 6 e massa atômica 12; seu símbolo é a letra C, Ponto de Fusão: 3550°C, Ponto de Ebulição:4289°C, Configuração Eletrônica: 1s², 2s², 2p² e Hibridização: sp³ 
Alguns Compostos de Carbono:
CH4, Na2CO3, C2H6, C2H5OH, CaC2
Ligações de estruturas carbônicas mais comuns:
 No estado elementar, o carbono é encontrado em três formas: diamante, grafita e carvão amorfo. Nas duas primeiras os átomos de carbono estão dispostos segundo um retículo cristalino particular; na terceira, apresentam uma disposição desordenada.
 O carbono é um dos elementos que realizam o fenômeno da alotropia, isto é, liga-se de diferentes maneiras, formando várias substâncias simples com formas e propriedades diferentes.
Existem pelo menos sete alótropos do carbono, que são: grafita (alfa e beta), diamante, lonsdaleíta (diamante hexagonal), caoíta, carbono (VI) e os fulerenos. Entre esses, somente duas formas alotrópicas são naturais:  grafita e diamante. Vejamos a diferença entre elas:
 * Grafita: é formada por átomos ligados que formam anéis hexagonais contidos em um mesmo plano. Essas “placas” de hexágonos unidos são mantidas atraídas umas às outras por meio de forças mútuas de atração que são estáveis.
 A grafita é um sólido mole porque as placas podem deslizar umas sobre as outras, por isso ela é usada como lubrificante de engrenagens e rolamentos. É usada também no lápis de escrever. Entre suas propriedades, estão a de ser condutora de eletricidade e a densidade igual a 2,25 g/cm3.
 * Diamante: a estrutura do diamante é formada por átomos de carbono ligados cada um a outros quatro átomos de carbono, conforme a ilustração a seguir mostra.
 Por possuir uma estrutura mais compacta, o diamante é duro, não conduz eletricidade e sua densidade é igual a 3,51 g/cm3. Ele é formado em camadas internas da Terra onde a pressão e a temperatura são muito elevadas.
Entre as variedades alotrópicas do carbono que são sintéticas estão os fulerenos. Eles possuem estrutura poliédrica com um átomo de carbono em cada vértice. Um exemplo é o C60, que é denominado buckminsterfullerene. Sua estrutura parece com uma bola de futebol.
 Outra forma alotrópica sintética do carbono são os nanotubos de carbono  (imagem a seguir) — cilindros ou tubos ocos formados por alótropos do carbono com proporções nanométricas (1 nanômetro é igual à bilionésima parte de um metro (109 m)). Eles são como uma folha de papel enrolada, mas formados por átomos de carbono e com a espessura de apenas um átomo. Eles são 100 mil vezes mais finos que um fio de cabelo e invisíveis até para microscópios ópticos.
 O importante dos nanotubos é que, por possuírem extraordinárias propriedades mecânicas, elétricas e térmicas, eles apresentam amplas aplicações biológicas — incluindo diagnósticos e tratamentos médicos —, tecnológicas e outras que ainda estão sendo estudadas.
OBTENÇÃO
Carbono: O carbono foi descoberto na pré-história e era conhecido na antiguidade, sendo obtido da combustão incompleta de materiais orgânicos.
Os diamantes naturais se encontram associados a rochas vulcânicas (kimberlita e lamproíta). Os maiores depósitos de diamantes se encontram no continente africano (África do Sul, Namíbia, Botswana, República do Congo e Serra Leoa}. Existem também depósitos importantes no Canadá, Rússia, Brasil e Austrália.
Os animais ao respirarem tomam oxigênio (O2) da atmosfera e o devolvem na forma de dióxido de carbono (CO2). Por outro lado, as plantas retiram este gás do ar e o utilizam na fotossíntese. Este processo denominado ciclo do carbono é vital para a manutenção da vida na Terra.
O íon cianeto, ( CN- ), tem uma estrutura similar e se comporta como os íons haletos. O carbono, quandocombinado com hidrogênio, forma carvão, petróleo e gás natural que são chamados de hidrocarbonetos. Com metais, o carbono forma tanto carbetos como acetiletos, ambos muito ácidos. Apesar de ter uma eletronegatividade alta, o carbono pode formar carbetos covalentes, como é o caso do carbeto de silicio (SiC), cujas propriedades se assemelham às do diamante.
Dependendo das condições de formação pode ser encontrado na natureza em diversas formas alotrópicas, carbono amorfo e cristalino em forma de grafite ou diamante.
O carbono é o pilar básico da química orgânica e faz parte de todos os seres vivos. São conhecidos cerca de 10 milhões de compostos de carbono.
Silício: Em peso o silício representa mais da quarta parte da crosta terrestre e é o segundo elemento mais abundante perdendo apenas para o oxigênio. O silício não é encontrado no estado nativo; quartzo, ametista, ágata, sílex, opala e jaspe são alguns materiais naturais que apresentam na sua composição o óxido. Formando silicatos é encontrado, entre outros, no granito, feldspato, argila, hornblenda e mica.[2]
O silício comercial é obtido a partir da sílica de alta pureza em fornos de arco elétrico reduzindo o óxido com eletrodos de carbono numa temperatura superior a 1900 °C:
{\displaystyle SiO_{2}+C\rightarrow ~Si+CO_{2}}O silício líquido se acumula no fundo do forno onde é extraído e resfriado. O silício produzido por este processo é denominado metalúrgico apresentando um grau de pureza superior a 99%. Para a construção de dispositivos semicondutores é necessário um silício de maior pureza, silício ultrapuro, que pode ser obtido por métodos físicos e químicos. mais fácil de purificar decompondo-se após a purificação para obter o silício. 
Uma vez obtido o silício ultrapuro é necessário obter-se o monocristal utilizando-se para tal o método Czochralski.germano
Germanio: Os únicos minerais rentáveis para a extração do germânio são a germanita (69% de germânio) e ranierita (7-8% do elemento); além disso está presente no carvão, naargirodita e outros minerais. A maior quantidade, em forma de óxido (GeO2), se obtém como subproduto da obtenção do zinco ou de processos de combustão de carvão (na Rússia e na República Popular da China se encontra em processo de desenvolvimento).
É separado dos outros metais existentes no mineral transformando-o em GeCl4 volátil. O tetracloreto obtido é hidrolisado em óxido de germânio (GeO2) que, através de hidrogênio ou carvão roxo é reduzido obtendo-se o germânio. Com pureza de 99,99%, para usos eletrônicos, é obtido por refinação mediante a fusão fracionadaresultando cristais de 25 a 35 mm usados em transístores e díodos. 
Estanho: Para sua obtenção, calcita o mineral em contato com o ar, afim de eliminar as impurezas, como enxofre e arsênio. Depois, reduz-se a estanho metálico por aquecimento com coque. O estanho obtido ainda mantém várias impurezas, como o ferro. Para separá-lo do estanho, aquececemos a uma temperatura pouco mais elevada que o ponto de fusão do estanho bruto. 
Chumbo: Através da ustulação do minério de chumbo, galena, obtém-se como produto o óxido de chumbo que, num alto forno, é reduzido com a utilização de coque, fundente e óxido de ferro. O chumbo bruto obtido é separado da escória por flotação. A seguir, é refinado para a retirada das impurezas metálicas, que pode ser por destilação. Desta forma pode-se obter chumbo com uma pureza elevada (99,99%).
Os principais depósitos de minérios de chumbo estão localizados nos Estados Unidos , Austrália, Canadá, Peru, México, Bolívia, Argentina, Áfricado Sul, Zâmbia, Espanha, Suécia, Alemanha, Itália e Sérvia, sendo os principais produtores os Estados Unidos, Austrália, Canadá, Peru e México
germanPROPIEDADES FÍSICA E QUÍMICA
 Proriedade Física e Química do Carbono: Aquecendo-se o carbono a uma temperatura acima de 1000o C, seus átomos se ordenam progressivamente, adquirindo a conformação reticular da grafita. Este processo chama-se "grafitização", e é empregado para produzir grafita sintética.
 O carbono forma compostos binários com vários elementos, denominados carbetos. De longe, o mais importante deles é o carbeto de cálcio, obtido industrialmente pelo forte aquecimento (cerca de 2 200o C) de cal com carvão coque: CaO + C CaC2
 Esse carbeto é usado na reação com a água, para produzir gás acetileno:
H2O + CaC2 HC CH + CaO
 O CaC2 ainda é empregado, dentre várias aplicações, na produção de cianamida de cálcio, um fertilizante nitrogenado:
CaC2 + N2 Ca (NCN) + C
 O carbeto de magnésio Mg2C3, quando reagido com água, fornece o propino (CH3-C CH).
 Com o oxigênio, o carbono forma alguns compostos importantes, como o dióxido de carbono (CO2) e o monóxido de carbono (CO). As seguintes misturas são importantes combustíveis:
Gás d'água: CO + H2
Gasogênio: CO + N2
Gás de iluminação: CO + CO2 + CH4 + H2
 Proriedade Física e Química do Silício: O silício é um semimetal quebradiço e de cor cinza. Sua obtenção no estado elementar pode ser feita de várias maneiras. Uma delas consiste em aquecer o magnésio em presença de sílica:
2 Mg + SiO2 2 MgO + Si
 Industrialmente, o método preferido é a redução da sílica com carvão, apesar de o produto conter um grau de impureza relativamente elevado:
SiO2 + 2 C Si + 2 CO
 O silício elementar pode se apresentar em duas formas alotrópicas: cristalina (semelhante ao diamante) ou amorfa. Inatacável pelos ácidos, com exceção do HF, o silício reage com qualquer base, liberando hidrogênio e formando um silicato:
Si + 2 KOH + H2O SK2SiO3 + H2
 Quando uma mistura de areia e coque é aquecida em forno elétrico, o resultado é o carbeto de silício (SiC), conhecido como carborundum:
SiO2 + 3 C SiC + 2 CO
 O silício também pode formar compostos orgânicos - as siliconas - Sob a forma de óleos, tais produtos apresentam uma série de vantagens sobre os hidrocarbonetos, principalmente porque não sofrem grandes alterações de viscosidade com o aumento da temperatura e resistem sem se decompor.
 Proriedade Física e Química do Germânio: O germânio é um semicondutor de eletricidade e muito estável à temperatura ambiente, mas quando aquecido forma o dióxido de germânio (GeO2). O semimetal não é atacado por ácidos não oxidantes, mas dissolve-se me bases, prodiuzindo germanatos. Com o hidrogênio, forma o hidreto (GeH4). Forma haletos com os halogênios (GeX4), dos quais destaca-se o fluoreto, um gás que quando em contato com a água dá lugar ao ácido hexafluorgermânico (H2GeF4).
 O dióxido de germânio, pouco solúvel em água, pode formar com esta o ácido germânico (H4GeO4), coloidal - um ácido fraco. O germânio pode encontrar-se também no estado de oxidação +2. O mais importante desses compostos é o óxido (GeO), obtido pelo tratamento do dióxido com redutores muito enérgicos.
 Proriedade Física e Química do Estanho: Quando puro, em condições normais de temperatura e pressão, o estanho é um metal branco, de densidade 7,28 g/cm3, cristalizada no sistema tetragonal, com a designação de estanho b ou estanho comum. Contudo, a temperaturas inferiores a 13o C, sua tendência é assumir uma forma a, uma variedade alotrópica cristalizada no sistema cúbico, cuja densidade é 5,75 g/cm3. A temperaturas superiores a 161o C, o estanho assume outra forma alotrópica - o estanho g - uma variedade rômbica. Trata-se de um sólido quebradiço, que funde a 232o C, dando origem ao estanho líquido.
 O estado de oxidação do estanho pode ser +2 ou +4, embora este último seja o mais encontrado. O metal, quando aquecido a altas temperaturas, oxida-se lentamente, gerando o óxido estanoso (SnO). Este por sua vez, oxida-se facilmente a óxido estânico (SnO2). Este último, quando fundido com hidróxido de sódio, forma o estanato de sódio (Na2SnO3). Outra reação interessante é a do cloreto estânico (SnCl4) com o ácido clorídrico, formando-se o ácido cloroestânico:
SnCl4 + 2 HCl H2SnCl6
 Proriedade Física e Química Chumbo: O chumbo apresenta valência +2na maioria dos compostos, embora possa aparecer também com a valência +4. O metal é muito denso (11,3 g/cm3) e funde-se a uma temperatura relativamente baixa para um metal (327o C). Possui quatro isótopos estáveis, de números atômicos 204, 206, 207 e 208, sendo este último, o mais abundante.
 O chumbo e a maioria de seus compostos são muito venenosos, e o metal acumula-se no sistema nervoso central, podendo causar, com o tempo, uma intoxicação chamada saturnismo.
APLICAÇÕES
 Aplicações do Carbono: O carvão amorfo possui muitas aplicações. Além de ser usado como pigmento (negro-de-fumo), possui a propriedade de absorver grande quantidade de gás e de solventes fortemente esfriados. Levado à temperatura do gelo seco (-53o C) ou do ar líquido (-190o C), o carvão amorfo é colocado dentro de instalações de vácuo, para retirar a s moléculas de gás residual que as bombas não conseguem extrair.
 A grafita tem emprego amplo na indústria metalúrgica, usado na fabricação dos eletrodos dos fornos de arco ou de certas células eletrolíticas, devida à sua boa condutividade elétrica. A grafita é usada ainda como moderadora de nêutrons em reatores nucleares. A estrutura da grafita permite que ela seja facilmente esfoliada em lâminas planas, bem escorregadias, umas sobre as outras. esta propriedade é aproveitada para produzir óleos com partículas de grafita em suspensão coloidal, que mantém suas ótimas propriedades lubrificantes, mesmo sob fortes pressões.
 O diamante é a variedade mais preciosa do carbono, e encontra emprego na indústria mecânica e na fabricação de brocas de perfuração na indústria do petróleo. Graças à sua excepcional dureza, ele pode ser utilizado para cortar superfícies muito duras. Não conhece nenhum outro material na natureza capaz de riscar o diamante. Também utiliza-se o diamante para fabricação de jóias.
 Foram descobertas há poucos anos, outras formas alotrópicas do carbono, denominadas fulerenos ou buckballs, formadas por complexas estruturas C60 e C70, semelhantes a esferas multifacetadas. São substâncias simples utilizadas principalmente em brocas de perfuração de petróleo, pois constituem excelentes lubrificantes.
 Aplicações do Sílicio: São inúmeras as aplicações do silício na indústria. Ele pode ser adicionado ao aço para remoção de oxigênio, tornando o aço resistente à corrosão. É usado na indústria do vidro e na indústria eletrônica, como compoenentes de transistores e microprocessadores. Também é usado em cromatografia e como agente desidratante. Da sílica ainda podem ser fabricados cadinhos e cápsulas para laboratório, devido ao seu baixo coeficiente de dilatação.
 Aplicações do Germânio: Assemelha-se com o silício, e é usado na fabricação de transistores, retificadores de corrente, moduladores e detetores de células fotoelétricas. Comparece também em prismas e lentes especiais.
 Aplicações do Estanho: O estanho é empregado no revestimento de outros metais, em particular o ferro (o ferro estanhado é comumente chamado folha-de-flandres), por via eletrolítica ou por imersão no estanho fundido. No entanto, a maior parte do estanho é consumida na formação de ligas com outros metais. Dentre as ligas importantes do estanho estão as soldas e o bronze.
 Aplicações do Chumbo: De caráter fortemente metálico, o chumbo combina-se facilmente com o oxigênio, formando óxidos, dos quais o Pb3O4 é muito importante, chamado zarcão, usado como base na pintura de outros metais, para evitar a corrosão destes. Também o PbO2 encontra aplicação como cátodo nas baterias de chumbo.
 Entre os compostos orgânicos do metal, são importantes o chumbo-tetraetila Pb(C2H5)4 e o chumbo-tetrametila Pb(CH3)4, adicionados comumente à gasolina como antidetonantes, embora hoje em dia tem-se procurado substitutos para estes compostos, devido à liberação de gases tóxicos durante a queima do combustível.
 O chumbo é ainda usado em tubulações, em revestimentos protetores contra radiações X e na fabricação de cargas para cartuchos de caça.
 CONCLUSÃO
 No fim de tudo concluiu-se que os metais possuem baixa energia de ionização, baixa eletronegatividade e formam óxidos básicos e hidróxidos, enquanto os não metais possuem alta energia de ionização, alta eletronegatividade e formam óxidos ácidos. O carbono é o único que forma ligações múltiplas com ele mesmo Porque os demais elementos do grupo não podem formar ligações múltiplas porque seus raios atômicos são muito grandes, não Porque podendo superpor os orbitais p lado a lado.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 A familia do carbono disponível em:
«https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/familia-carbono.htm» acesso em 08 de Outubro de 2018
Aplicação do carbono disponível em: 
«http://adaoreinaldo.blogspot.com/2010/03/aplicacoes-do-carbono-no-cotidiano.html» acesso em 08 de Outubro de 2018
Propriedades físicas e químicas do carbono disponível em: 
«https://prezi.com/8xdrpm3-1aiu/propriedades-fisicas-e-quimicas-do-carbono/» acesso em 09 de Outubro 
A familia do carbono disponível em: «https://www.tabelaperiodicacompleta.com/familia-do-carbono/» acesso em 09 de Outubro de 2018
Aplicações e propriedades fisicas e químicas disponivel em: «www.oocities.org» acesso em 10 de Outubro de 2018