Kohlenstoffgruppe (Hauptgruppe IV)

 
Unsere wichtigste Gruppe - ohne Kohlenstoff kein Leben, ohne Si keine Informationstechnologie
Die Bedeutung der organischen Chemie braucht nicht betont werden, aber auch reiner Kohlenstoff, in der Form von Graphit für die Industrie und in der Form von Diamant für die Damen (und uns), ist von großer Bedeutung (von Erdöl und Kohle mal ganz zu schweigen).
Auch über Si in der Mikroelektronik muß nicht berichtet werden. Nicht vergessen sollte man aber auch, daß Silikone nicht nur in der Verschönerungsindustrie eine bedeutende Rolle spielen, sondern auch als "Kunststoffe" mit besonderen Eigenschaften. Darüber hinaus wird Si als Zuschlagsstoff in der Stahlindustrie in großen Mengen eingesetzt. Außerdem sind fast alle Gläser und viele Keramiken sehr Si haltig.
Si ist im übrigen nach Sauerstoff das zweithäufigste Element in der Erdkruste.
Germanium war in den 50er Jahren das Schlüsselelement der Halbleiterei, spielt aber heute nur noch eine winzige Nebenrolle in der Halbleiterindustrie. Benutzt wird es als Zuschlagsstoff zu Gläsern.
Zinn und Blei sind den anderen Vetretern der IV Hauptgruppe sehr unähnlich; es sind Metalle - gerade noch so.
Beide sind schon seit antiker Zeit sehr wichtige Elemente mit vielen Anwendungen. SnO2 ist darüberhinaus ein Halbleiter mit weitreichenden Anwendungen im Sensorbereich.
Tabellarische Datensammlung
Name
(Englisch)		 Kohlenstoff
Carbon		 Silicium
Silicon		 Germanium
Germanium		 Zinn
Tin		 Blei
Lead
Ordnungszahl 6 14 32 50 82
rel. Atommasse [u] 12.01 28,09 72,61 118,71 207,2
Schmelzpunkt [K] 3823 1683 1210,55 505,12 600,65
Schmelzpunkt [oC] 3550 1410 937,55 232,12 327,65
Siedepunkt [K] 5100 2628 3103 2543 2013
Dichte [g/cm3] 3,51 2,33 5,32 7,29 11,34
Ionisierungsenergie [eV] 11,26 8,15 7,90 7,34 7,42
Elektronegativität 2,5 1,7 2,0 1,7 1,6
Atomradius [pm] 77,2 117 122,5 140,5 175,0
Ionenradius [pm] 16 26 53 93 132
Oxidationszahlen 4, 2, -4 4, -4 4, 2 4, 2 4, 2
Gittertyp
Umwandlungstemp. [oC]		 dia
?
hcp		 dia
 dia
 tp
13
dia		 fcc
Gitterkonstante [Å]
(a or c)		 ?
?		 5,43 5,66 5,82
3,18		 4,95
E - Modul [GPa] ? 13 ? 54,3 16,2
Therm. Ausdehnungkoeff. a
[·10-6 K-1]		 ? ? ? ? 28
Die diversen Angaben beziehen sich im Zweifelsfall auf die Raumtemperaturkonfiguration.
fcc = face centered cubic = kubisch flächenzentriert; Gitterkonst. = a
bcc = body centered cubic = kubisch raumzentriert
sc = simple cubic = kubisch-primitiv
hp = simple hexagonal = hexagonal
hcp = hexagonal close packed = hexagonale dichteste Kugelpackung; Gitterkonst. = c in Basisebene
op = simple orthorombic = orthorhombisch, monoklin, triklin
tp = simple tetragonal = tetragonal
dia = diamant strukture = Diamantstruktur
r = trigonal = rhomboedrisch trigonal

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© H. Föll (MaWi 1 Skript)