Grupa IVA

Grupa IVA

Elementele din aceasta grupa, carbon (C), siliciu (Si), germaniu (Ge), staniu (Sn) si plumb (Pb) au 4 electroni pe ultimul strat, a carui configuratie electronica este ns²np². Starea de oxidare maxima este IV si se manifesta in combinatiile halogenate (EX₄) si in oxizii superiori cum ar fi CO₂ sau SiO₂. Acceptarea de electroni pentru realizarea configuratiei stabile este posibila din punct de vedere energetic pentru elementele acestei grupe, cu exceptia carbonului, care se deosebeste de celelalte elemente ale grupei prin compusii pe care ii formeaza. Cationul C⁴⁺ este foarte instabil, iar anionul C^4- se intalneste numai in doua carburi metalice, fara rol important in chimia carbonului (Be₂C si Al₄C₃). La elementele cu numar atomic mare se accentueaza tendinta de a forma cationi.

Elementele grupei au tendinta de a forma covalente, dar cel mai pronuntat se manifesta la carbon in stare hibridizata (mai importante sunt covalentele cu el insusi si cu hidrogenul), urmat de siliciu in stare hibridizata (in special in compusii sai cu oxigenul). Elementele grupei pot realiza legaturi coordinative, avand rol de acceptori de electroni. Numarul maxim de coordinatie al elementelor fata de oxigen creste de la 3, in cazul unor compusi ai carbonului (H₂CO₃), la 4, in cazul unor compusi ai germaniului si siliciului (H₃SiO₄), pana la 6 in cazul unor ioni complecsi ai staniului, [Sn(OH)₆]^2- si plumbului, [Pb(OH)₆]^2-.

Carbonul este singurul element din grupa care poate forma legaturi duble sau triple, datorita capacitatii sale de a hibridiza sp² si sp.

Similar cu grupa 13 (IIIA), si in aceasta grupa, odata cu cresterea numarului atomic, caracterul metalic creste de la carbon, nemetal tipic, la siliciu si germaniu, considerate semimetale, pana la staniu si plumb, elemente cu caracter metalic. Cresterea caracterului metalic se manifesta prin modificarea stabilitatii hidrurilor, care are valoarea cea mai mare in cazul hidrocarburilor.

Odata cu cresterea numarului atomic, cresc razele atomice si ionice ale elementelor precum si densitatea, punctul de fierbere, punctul de topire.

Fiind nemetale, carbonul si siliciul pot forma acizi, proprietate intalnita si in cazul germaniului (acid foarte slab).

Elementele grupei reactioneaza, in anumite conditii, cu halogenii, rezultand tetrahalogenuri (in cazul plumbului rezulta PbX₂):

M + 2X₂ = MX₄

In aer sau in oxigen, in functie de conditiile de reactie, rezulta oxizi:

2M + O₂ = 2MO

M + O₂ = MO₂

In cazul staniului, dioxidul de staniu (SnO₂, stare de oxidare IV+) are caracter acid, iar monoxidul de staniu (SnO, stare de oxidare II+) are caracter amfoter. Dioxidul de plumb (PbO₂, stare de oxidare IV+) are caracter slab acid, iar monoxidul de plumb (PbO, stare de oxidare II+) are caracter bazic. In reactie cu hidrogenul, in anumite conditii, elementele din aceasta grupa formeaza hidruri, a caror stabilitate scade de la carbon la plumb.

Elementele grupei au rol biologic important.

Carbonul

Siliciul este al doilea element ca abundenta in scoarta terestra (dupa oxigen). Este important pentru organismele animale, deoarece intra in constitutia oaselor, ligamentelor, parului, unghiilor etc. si are, de asemenea, rolul de a reduce efectele negative ale aluminiului. Pentru anumite bacterii si alte forme de viata, siliciul este esential din punct de vedere fiziologic si metabolic.

In cantitati mici, siliciul este implicat in desfasurarea normala a reactiilor implicate in metabolismul vegetal. Actiunea sa este legata de reducerea transpiratiei cuticulare, de stimularea proceselor de germinatie si crestere pe substrate saline, de cresterea rezistentei pasive a plantelor la agenti patogeni, de cresterea rezistentei mecanice, de stimularea absorbtiei de dioxid de carbon si, implicit, de intensificarea procesului de fotosinteza etc.

Germaniul este un microelement implicat in eliminarea si neutralizarea substantelor toxice, cum ar fi metalele grele si radicalii liberi, precum si protectia organismelor de radiatiile UV. Cercetari la nivel molecular au evidentiat rolul acestui element de stimulator al sistemului imunitar si, in particular, efectele sale pozitive asupra cancerului si artritei (Asai, 1989).

Staniul este implicat ca microelement in functionarea normala a unui numar restrans de organisme animale.

Informatiile legate de rolul biologic al plumbului sunt foarte putine. El este un metal toxic ce poate distruge conexiunile nervoase, in special in organismele tinere. Expunerea indelungata la saruri solubile sau compusi cu proprietati oxidante ale plumbului determina aparitia de nefropatii si suferinte abdominale. Plumbul are actiune inhibitoare asupra unor enzime implicate in biosinteza hemului(α-aminolevulinat dehidrataza si ferochelataza) determinand aparitia anemiei.