Tetrely (skupina uhlíku)

1. Elektronová konfigurace p2-prvků

Označení p2-prvky znamená, že 2 valenční elektrony (ty, které se nachází v nejvzdálenější obsazené - valenční - vrstvě od jádra) těchto prvků se nachází v orbitalu typu p.

Elektronová konfigurace p2-prvků je tedy: [VP] ns2 np2

(VP... vzácný plyn      n ... číslo periody, kde se daný prvek nachází)

(nahoru)

2. Vlastnosti p2-prvků

Všechny p2-prvky se souhrnně označují pojmem tetrely (skupina uhlíku). Tyto prvky se vyskytují buď ve 4. oxidačním stavu (CIV, SiIV...) či 2. (PbII...).

Uhlík jako jediný patří mezi nekovy, křemík a germanium se řadí k polokovům a cín s olovem jsou klasifikovány jako kovy.

Nejvýznamnějšími dvěma prvky této skupiny jsou uhlík a křemík. Uhlík je základním stavebním prvkem všech přírodních látek.

Cín se může vyskytovat v šedé (α-cín) či šedé (β-cín) modifikaci v závislosti na jeho vnitřní struktuře.

(nahoru)

3. Výskyt p2-prvků

Uhlík se v přírodě vyskytuje ve dvou modifikacích, a sice grafitu a diamantu. Zatímco grafit je černá neprůhledná látka, která se při otěru maže (proto se využívá pro výrobu tuh), diamant je nejtvrdším minerálem. Navzdory tomu je diamant křehký, průsvitný a díky vysokému indexu lomu (způsobující jeho třpyt) se využívá v klenotnictví (vybroušený diamant se označuje briliant). Rozdílné vlastnosti grafitu a tuhy vyplývají z vnitřního uspořádání atomů uhlíku.

         

Jak již bylo zmíněno, uhlík nalezneme také ve všech přírodních látkách, některých minerálech (vápenec CaCO3, magnezit MgCO3...) a vázaný v oxidu uhličitém CO2, který je součástí zemské atmosféry (tvoří asi 0,03 % vzduchu).

Křemík se v přírodě nevyskytuje volný, ale vázaný v sloučeninách. Nejvýznamnějším je zřejmě křemen SiO2. Jeho odrůdy jsou například křišťál (průhledný), ametyst (fialový), citrín (žlutý), záhněda (tmavě hnědá), růženín (růžová).

    

Písek je z větší části složen rovněž z oxidu křemičitého. Křemík je druhým nejrozšířenějším prvkem na Zemi (po kyslíku). Cín nalezneme například v minerálu kasiterit (cínovec) SnO2 a olovo v galenitu PbS či cerusitu PbCO3.

  

(nahoru)

4. Výroba p2-prvků

Uhlík se získává zpracováním svých nerostů. Ostatní p2-prvky se vyrábí redukcemi ze svých sloučenin.

PbO2 + C → Pb + CO2

(nahoru)

5. Použití p2-prvků

Veškeré modifikace uhlíku nachází uplatnění – grafit pro výrobu tuh a elektrod, diamant pro řezání skla či ve šperkařství, saze při výrobě pneumatik. V současnosti nachází uplatnění také fullereny a nanouhlíkové trubice, což jsou uměle připravené modifikace uhlíku. Křemík a germanium se využívají jako polovodiče v elektrotechnice. Z cínu a olova se připravují různé slitiny. Dříve se z cínu vyráběli vojáčci a z olova závaží.

(nahoru)

6. Chemické vlastnosti uhlíku

Při hoření uhlíku mohou vznikat dva jeho různé oxidy - uhelnatý či uhličitý - v závislosti na tom, zda tato oxidace probíhá za nedostatečného či dostatečného přístupu kyslíku, jak vyplývá z chemických rovnic obou reakcí. V případě hoření za nedostatečného přístupu kyslíku vzniká jedovatý oxid uhelnatý:

2 C + O2 → 2 CO

Pokud se uhlík oxiduje za dostatečného přístupu kyslíku, je produktem hoření oxid uhličitý:

C + O2 → CO2

Uhlík se používá také jako redukční činidlo při získávání prvků z jejich oxidů:

2 Al2O3 + 3 C → 4 Al + 3 CO2

(nahoru)