Chương 3
Nhóm cacbon













Kim cương và than chì là hai dạng thù hình của cacbon


( Nhóm cacbon gồm những nguyên tố nào ? Vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn có liên quan như thế nào với cấu tạo nguyên tử của chúng ?
( Các đơn chất và hợp chất của cacbonsilic có những tính chất cơ bản nào ? Giải thích những tính chất đó như thế nào dựa trên cơ sở lí thuyết đã học.
( Làm thế nào điều chế được cacbon, silic và một số hợp chất quan trọng của chúng ?


Khái quát về nhóm cacbon

( Biết nhóm cacbon gồm những nguyên tố nào.
( Biết cấu hình electron nguyên tử, bán kính nguyên tử, độ âm điện liên quan như thế nào với tính chất của các nguyên tố trong nhóm.
I  Vị trí của nhóm cacbon trong bảng tuần hoàn
Nhóm cacbon gồm có các nguyên tố cacbon (C), silic (Si), gecmani (Ge), thiếc (Sn) và chì (Pb). Chúng đều thuộc các nguyên tố p.
Bảng 3.1. Một số tính chất của các nguyên tố nhóm cacbon

Cacbon
Silic
Gecmani
Thiếc
Chì

Số hiệu nguyên tử
6
14
32
50
82

Nguyên tử khối
12,01
28,09
72,64
118,69
207,20

Cấu hình electron lớp ngoài cùng
2s22p2
3s23p2
4s24p2
5s25p2
6s26p2

Bán kính nguyên tử (nm)
0,077
0,117
0,122
0,140
0,146

Độ âm điện
2,55
1,90
2,01
1,96
2,33

Năng lượng ion hoá thứ nhất (kJ/mol)
1086
786
762
709
716

II  Tính chất chung của các nguyên tố nhóm cacbon
1. Cấu hình electron của nguyên tử
Lớp electron ngoài cùng của nguyên tử (ns2 np2) có 4 electron : (( ( (
ở trạng thái cơ bản, nguyên tử của các nguyên tố nhóm cacbon có hai electron độc thân, do đó trong các hợp chất chúng có thể tạo thành hai liên kết cộng hoá trị. Khi được kích thích, một electron trong cặp electron của phân lớp ns có thể chuyển sang obitan p còn trống của phân lớp np ( ( ( ( . Do đó, nguyên tử của các nguyên tố nhóm cacbon có 4 electron độc thân, và chúng còn có thể tạo thành bốn liên kết cộng hoá trị. Để đạt được cấu hình electron bền của khí hiếm, các nguyên tử nguyên tố nhóm cacbon tạo nên những cặp electron chung với các nguyên tử khác, và trong các hợp chất chúng có các số oxi hoá +4, +2 và có thể là 4 tuỳ thuộc vào độ âm điện của các nguyên tố liên kết với chúng.
2. Sự biến đổi tính chất của các đơn chất
( Từ cacbon đến chì, khả năng đạt được vỏ electron bền của khí hiếm giảm dần, phù hợp với chiều tăng bán kính nguyên tử và giảm năng lượng ion hoá. Từ cacbon đến chì tính phi kim giảm dần và tính kim loại tăng dần. Cacbon và silic là các nguyên tố phi kim, gecmani vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim, còn thiếc và chì là các kim loại.
( Khả năng kết hợp electron của cacbon và silic kém hơn nhiều so với khả năng này của các nguyên tố nitơ và photpho, nên cacbon và silic là những phi kim kém hoạt động hơn nitơ và photpho.
3. Sự biến đổi tính chất của các hợp chất
( Tất cả các nguyên tố nhóm cacbon đều tạo được hợp chất với hiđro có công thức chung là RH4 (R chỉ nguyên tố). Độ bền nhiệt của c