Historia de los elementos del grupo IVA

Introducción

El Grupo IVA también conocido como Grupo del Carbono o de los Carbonoides, está formado por los elementos: Carbono (C), Silicio (Si), Germanio (Ge), Estaño (Sn), Plomo (Pb).

La posición central de este grupo hace que su comportamiento sea un poco especial. El carácter metálico aumenta considerablemente conforme se desciende en el grupo. Estos elementos no presentan tendencia a ganar cuatro electrones para adquirir la configuración del gas inerte. Todos presentan enlaces covalentes de hidruros XH4 y en los tetracloruros XCl4. Son tetraédricas y por lo tanto el átomo central presenta hibridación sp3. La formación del enlace covalente de este tipo, se presentan fundamentalmente en los compuestos de carbono y silicio.

El nombre de Carbonoides se debe a que el Carbono es el elemento cabecera del grupo. En el siglo XIX se propusieron otros nombres para este grupo: merílidos (que quiere decir de origen oscuro) y tetrelos (que hace referencia al valor de la valencia del grupo, 4), pero ninguno de ellos tuvo éxito, quedándose así el nombre de grupo del carbono o Carbonoides

La mayoría de los elementos de este grupo son muy conocidos, por ejemplo el Carbono es uno de los elementos que más compuestos puede formar. La química orgánica (ya que constituye la base de toda la materia viva) estudia la mayoría de estos compuestos que contienen carbono. A su vez, el silicio es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre.

Historia de los elementos del grupo IVA.

• El carbón (del latín carbo -ōnis, "carbón") fue descubierto en la prehistoria y ya era conocido en la antigüedad en la que se manufacturaba mediante la combustión incompleta de materiales orgánicos. Los últimos alótropos conocidos, los fullerenos (C60), fueron descubiertos como subproducto en experimentos realizados con haces moleculares en la década de los 80.

• El silicio (del latín silex, sílice) fue identificado por primera vez por Antoine Lavoisier en 1787, aunque posteriormente fue confundido con un compuesto por Humphry Davy en 1800. En 1811 Gay-Lussac, y Louis Thenard probablemente, preparó silicio amorfo impuro calentando potasio con tetrafluoruro de silicio. En 1824 Berzelius preparó silicio amorfo empleando un método similar al de Gay-Lussac, purificando después el producto mediante lavados sucesivos hasta aislar el elemento.

• El químico ruso Dmitri Mendeleiev predijo la existencia y propiedades químicas del germanio en 1871; debido a su posición en la tabla periódica, detrás del silicio, lo llamó ekasilicio. El elemento fue en realidad descubierto en el año 1886 en yacimientos de argirodita (mineral de sulfuro de plata) por el químico alemán Clemens Alexander Winkler.

• El estaño, del latín stannum, es uno de los metales conocidos desde la antigüedad. Aprovechando su capacidad de endurecer el cobre, se usaba ya en la fabricación de bronce hacia 3500 antes de Cristo. La minería del estaño se cree que comenzó en Cornwall y Devon (Inglaterra) de donde lo obtenían los romanos aunque griegos y fenicios ya comerciaban con Oriente. Aun así, el metal puro no se utilizó hasta 600 antes de Cristo.

• El Plomo en estado metálico se emplea desde la antigüedad. Aunque no es posible determinar qué civilización lo utilizó por primera vez, ni cuándo lo hizo exactamente, se tiene constancia de que egipcios, hindúes y hebreos lo conocían, puesto que lo mencionan en sus escritos. Aparece como uno de los tributos pagados al faraón Thutmosis III, los hindúes lo utilizaban como peso para mantener tirantes los hilos en los telares y es mencionado en el Éxodo. Los griegos lo conocían desde tiempos de Homero, aunque lo confundían con el estaño; lo extraían de Rodas, Chipre y Laurión. Fue un romano, Plinio el Viejo, quien distinguió ambos metales, dando al plomo el nombre de plumbus nigrun y al estaño el de plumbus álbum. Los romanos lo empleaban en grandes cantidades para fabricar sus canalizaciones de agua (fistulae) y en soldaduras, aleado con estaño; lo obtenían de Hispania, Galia, Britania y Cerdeña. En el suroeste y sureste de Hispania (actual España) se localizaron las minas más importantes de plomo del Imperio Romano.

Características generales del grupo IVA.

En este grupo el carácter metálico de aumenta de arriba hacia abajo, en el caso del carbono (C), silicio (Si), germanio (Ge), estaño (Sn), y plomo (Pb). Las diferencias en la posición cristalina de los átomos de carbono explican la dureza resbaladiza del grafito negro. A las formas distintas de un mismo elemento, como estas, se les llama alótropos.

Propiedades atómicas.

Los elementos de este grupo son: Carbono, Silicio, Germanio, Estaño y Plomo. Los dos primeros elementos son fundamentalmente no metálicos, pero el Germanio, Estaño y Plomo se comportan física y químicamente como metales y tanto más cuanto mayor es su número atómico. Al aumentar éste, no sólo incrementa el carácter metálico sino también la densidad, volumen atómico, radio atómico y iónico y, naturalmente, el peso atómico.

La estructura electrónica del último nivel es ns2, np2, siendo n igual a 2, 3, 4, 5 y 6, correspondientemente al número del Período en el que se encuentra el elemento. Esta estructura sugiere un estado de oxidación de +4 y de +2, existentes en estos elementos con excepción de la valencia +2 en el Silicio. Puede también considerarse la tendencia a formar el octeto por ganancia de electrones con un estado de oxidación de -4, pero ello es muy difícil y se presenta casi únicamente en el Carbono, el cual forma el metano CH4,

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