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GRUPO 14
Carbono, Silicio, Germanio, Estaño, Plomo
Grupo 14 en la corteza terrestre
 En cuanto a la composición en peso de la corteza
terrestre, el silicio ocupa el segundo lugar en
abundancia, siendo aventajado, solo por el oxígeno. Se
le encuentra en gran cantidad de diversos minerales.
El germanio, estaño y plomo son elementos
relativamente escasos (≈10-3 % en peso)
Carbono (C)
Carbono
 Constituye uno de los elementos más importantes de la naturaleza,
pues todos los compuestos orgánicos que forman la materia viva, sean
vegetales o animales, lo contienen.
 Constituye tan solo el 0.027% de la corteza terrestre, de modo de que
no es un elemento abundante, aunque algo de carbono lo hallamos en
forma elemental como grafito y diamante, la mayor parte se encuentra
combinado. Mas de la mitad esta en compuestos de carbono, como
CaCO3.
 El estudio de los compuestos químicos del carbono se ha dividido en
dos grupos: los que contienen carbono constituyen la química orgánica;
el resto, lo estudia la química inorgánica, aunque en esta rama también
se estudia el carbono como elemento y unos pocos de sus compuestos,
como los carbonatos, óxidos de carbono.
¿Qué tiene de especial el carbono que da origen a la enorme
diversidad de sus compuestos?
 La estructura tridimensional de las moléculas orgánica y
bioquímicas desempeñan un papel fundamental en su
comportamiento físico y químico, esto es debido a que el
carbono tiene cuatro electrones de valencia ([He]2s2p),
forma cuatro enlaces en prácticamente todos su
componentes.
 El carbono forma fuertes enlaces con diversos elementos,
en especial con H, O, N y los halogenuros, asimismo
tiene una gran capacidad excepcional de enlazarse
consigo mismo.
 La estructura electrónica del
carbono en estado básico
1s22s22p2 , con tetravalencia
según se forman orbitales
híbridos sp (triple enlace), sp2
(doble enlace)y sp3.(enlace
sencillo) , dando origen a los
numerosos compuestos de
carbono existentes en la química
orgánica e inorganica.
Características
 El símbolo del carbono es C; su número atómico 6;
y su peso atómico, 12,01. Del carbono, que es un no
metal, se conocen tres isótopos: carbono 12, 13 y 14.
El 12 existe en la proporción de 98,892%, el 13 tiene
una proporción de 1,1 % de existencia y el 14 lo
encontramos en trazas radiactivas. Como elemento
libre, aparece en distintas formas que se
comportan de la misma manera en las reacciones
químicas; todas arden y producen un gas: el
dióxido de carbono o anhídrido carbónico
 El carbono presenta varias




formas alotrópicas.
El diamante, transparente y
muy duro
El grafito, quebradizo o
desmenuzable.
El fureleno, que consisten en
moléculas individuales C60 y
C70.
La manera en que los átomos
de carbono se unen entre sí
señala las diferencias
existentes entre sus formas
alotrópicas
Obtención
 Debido a su abundancia, puede ser extraído
directamente.
 Puede obtenerse una forma muy pura de carbono
quemando azúcar, que es un hidrato de carbono.
 El carbono en los seres vivos proviene del
anhídrido carbónico del aire, las plantas toman el
anhídrido para formar compuestos de carbono. Los
animales los obtienen ingiriendo plantas. Cuando
ambos mueren y se descomponen, el carbono
vuelve al aire como anhídrido carbónico. Así, se
produce un ciclo del carbono que pasa del aire a los
seres vivos y viceversa.
Aplicaciones de sus compuestos
 Todas las formas de este elemento tienen diversas
aplicaciones. Los diamantes se usan en joyería, pero las
variedades grises y otras se usan como abrasivos en la
industria, debido a su extrema dureza.
 Por ello en el borde de las herramientas de corte se colocan
pequeños diamantes.
 Bisulfuro de carbono, líquido maloliente, se utiliza como
solvente o insecticida.
 Tetracloruro de carbono , se emplea en los extinguidores de
incendio y en la tintorería.
 El carbono en forma de coque se usa para quitar oxígeno a
minerales de óxidos metálicos a fin de obtener el metal puro
 El disulfuro de carbono (CS2) es un importante disolvente
industrial de ceras, grasas, celulosas y otras sustancias no
polares.
 Otros compuestos inorgánicos de carbono, el cianuro de
hidrogeno (HCN) es una gas extremadamente tóxico. Se
produce por la reacción de una sal de cianuro y como nacen
con un ácido, las soluciones acuosas de HCN se conocen
como ácido cianhídrico. La neutralización con una base
como hidróxido de sodio (NaOH) produce sales de cianuro
como el cianuro de sodio (NaCN)
 Estos cianuros son utilizados en la industria del plástico
para la fabricacion del nylon
 El monóxido de carbono tiene varios usos comerciales,
dado que arde con facilidad y forma CO2, se emplea como
combustible.
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) H°=-566kJ
 Es un importante agente reductor que se utiliza
ampliamente en proceso metalúrgicos para reducir óxidos
metálicos, como los óxidos de hierro.
Fe3O4(s)+4CO23Fe(s)+4CO2
 El CO2 se utiliza como refrigerate (hielo seco), en bebidas
carbonatadas en la fabricación de grandes cantidades de
sosa para lavanderia y bicarbonato para hornear.
NaHCO3(s)+H+(ac)Na+(ac)+CO2(g)+H2O(l)
 Los compuestos binarios de carbono con metales,
metaloides y ciertos no metales se llaman carburos. El
mas importante el carburo de calcio, que se produce
por la reducción de CaO con carbono a alta
temperatura, el carburo reacciona con el agua
formando acetileno (H-CC-C), que se utiliza en la
soldadura.
2CaO(s)+5C(s)2CaC2(ac)+CO2(g)
CaC2(s)+2H2O(l)Ca(OH)2+ C2H2(g)
 El agua que contiene una concentración relativamente alta
de calcio y magnesio se conoce como agua dura. Aunque la
presencia de estos iones no constituye en general una
amenaza para la salud, hace que el agua sea inadecuada
para ciertos usos (sean domésticos o industriales), Por
ejemplo, estos iones reaccionan con jabones para formar
una nata de jabón insoluble. Cuando se calienta agua que
contiene iones calcio y bicarbonatos, se desprende dióxido
de carbono y se forma carbonato de calcio que es insoluble:
Ca+2+ 2 HCO-3(ac) CaCO3(s) + CO2 + H2O(l)
SILICIO (Si)
 Es un elemento metaloide, con número atómico 14
 Símbolo “Si”. El nombre Silicio deriva del latín silex
(pedernal, mineral color negro, utilizado en la
antigüedad para fabricar armas)
 Es el segundo más abundante en la corteza terrestre
con el 28 %
 Tiene un punto de fusión de 1.411 °C, un punto de
ebullición de 2.355 °C y una densidad relativa de 2,33.
Su masa atómica es 28,086
 Los minerales que contienen silicio constituyen cerca
del 40% de todos los minerales comunes, incluyendo
más del 90% de los minerales que forman rocas
volcánicas. El mineral cuarzo, sus variedades y los
minerales cristobalita y tridimita son las formas
cristalinas del silicio existentes en la naturaleza.
 El dióxido de silicio es el componente principal de la
arena. Los silicatos (en concreto los de aluminio, calcio
y magnesio) son los componentes principales de las
arcillas, el suelo y las rocas.
Obtención
 El elemento se obtiene mediante la reducción de dióxido de
silicio fundido con carbono a alta temperatura
SiO2(l) + 2 C(s)
Si(l) + 2 CO(g)
 El silicio cristalino es un sólido gris de apariencia metálica
que funde a 1410 0C.
 Es un semiconductor y por lo tanto se utiliza para fabricar
transistores y celdas solares
 Para utilizarlo como semiconductor debe ser
extremadamente puro, se logra tratando al elemento con
cloro gaseoso para formar tetracloruro de silicio, éste
último es un líquido volátil que se purifica mediante
destilación fraccionada y después, con reducción de H2, se
vuelve a convertir en silicio elemental
Si + 2 Cl2 SiCl4
SiCl4(g) + 2 H2(g)
Si(s) + 4 HCl(g)
 Se puede seguir purificando por el método de refinación
por zonas
Cuarzo (SiO2)
Silex
Polvo de silicio
Arena
Policristal
 Silicato sódico (Na2SiO3)
 Silicato de magnesio (Mg2SiO4)
APLICACIONES
VIDRIO
 Cuando el cuarzo se funde, forma un líquido pegajoso,
durante la fusión se rompen muchos enlaces silicio-oxígeno
y cuando el líquido se enfría rápido, éstos enlaces se
vuelven a formar antes de que los átomos hayan podido
acomodarse en una forma regular. Como resultado se
obtiene un sólido amorfo conocido como vidrio de sílice.
 El vidrio común utilizado en ventanas y botellas se conoce
como vidrio de soda-cal, que además del SiO2, contiene
CaO y Na2O, producidos de la siguiente manera:
CaCO3 CaO + CO2
Na2CO3
Na2O + CO2
 Se pueden agregar sustancias al vidrio para darle color
o cambiar sus propiedades.
 La adición de óxido de cobalto produce un color azul,
el sustituir al óxido de sodio por óxido de potasio da un
vidrio duro con punto de fusión más elevado
 Al remplazar el CaO por PbO el vidrio resultante es
más denso, con un índice de refracción más alto.
 La adición de B2O3 genera un borosilicato con punto
de fusión más elevado y una mayor capacidad para
soportar cambios de temperatura. Estos vidrios se
venden bajo el nombre de Pyrex o Kimax.
Silicones
Los silicones consisten en cadenas O-Si-O en las cuales
las posiciones de enlace restantes de cada silicio están
ocupadas por grupos orgánicos como el CH3.
De acuerdo con la longitud de la cadena y el grado de
encruzamiento entre las cadenas determinan si son
aceites o materiales de caucho.
No son tóxicos y tienen buena estabilidad ante el calor,
luz oxígeno y agua.
Se utilizan en lubricantes, ceras para automóviles,
selladores y empaques.
También en telas a prueba de agua, en implantes de seno
y lentes de contacto.
Germanio (Ge)
Características s
 Sistema cubico centrado en las caras
Obtención:
 Tratando la germanita con ácido
clorhídrico en caliente se obtiene GeCl4,
y por destilación de éste se separa el metal. También
puede prepararse por reducción del óxido GeO2 con
hidrógeno o carbono.
 El germanio “súper puro” se prepara destilando en
forma fraccionada el cloruro de germanio,
hidrolizándolo después para formar GeO2, que se
reduce con hidrógeno. El metal resultante se purifica
mediante fusión por zonas.
Aplicaciones de sus compuestos
 Entre los compuestos destacan:
El óxido, GeO2, con alto índice de refracción y unas
propiedades de dispersión que han encontrado
aplicación en lentes gran angular de cámaras y en
objetivos de microscopio, otros aparatos ópticos, entre
los que se encuentran detectores infrarrojos
extremadamente sensibles.

Los germanatos (Na2GeO3, Mg2GeO4, etc.,) obtenidos
al fundir conjuntamente GeO2 y óxidos metálicos se
parecen a los silicatos. Se usan para fabricar vidrios de
alto índice de refracción con los mismos usos que el
GeO2.
Aplicaciones de sus compuestos
 Existen los germanos, GenH2n+2, hidruros semejantes a
los silanos, que descomponen a temperaturas
superiores a 300ºC y se usan para producir capas finas
de germanio mediante su descomposición térmica.
 La química de los compuestos organogermánicos está
cobrando importancia; algunos tienen poca toxicidad
para los mamíferos pero son eficaces contra ciertas
bacterias, por lo que se usan en quimioterapia.
El Estaño (Sn)
 El estaño , cuyo símbolo es Sn (del latinStannum), es
un elemento químico de número atómico 50 situado
en el grupo 14 de la tabla periódica de los elementos.
Obtención
 El estaño se obtiene del mineral casiterita (óxido de
estaño (IV))en donde se presenta como óxido. Dicho
mineral se muele y se enriquece en dióxido de estaño
por flotación, después se tuesta y se calienta con coque
en un horno de reverbero con lo cual se obtiene el
metal.
Aplicaciones
 Se usa como revestimiento protector del cobre, del
hierro y de diversos metales usados en la
fabricación de latas de conserva.
 Los compuestos de estaño se usan para fungicidas,
tintes, dentífricos (SnF2) y pigmentos.
 Se usa para hacer bronce, aleación de estaño y
cobre.
 Se usa para la soldadura blanda, aleado con plomo.
 Se usa en aleación con plomo para fabricar la
lámina de los tubos de los órganos musicales.
 Recubrimiento de acero.
Aleaciones mas comunes:
 El peltre es una aleación de zinc, plomo, estaño y
antimonio.
 Bronce aleación metálica de cobre y estaño
 Latón aleaciones constituidas por cobre y zinc
 El estaño ocupa el lugar 49 entre los elementos mas
abundantes en la corteza terrestre. El estaño ordinario
tiene un punto de fusión de 232 °C, un punto de
ebullición de 2.260 °C y una masa atómica es 118,69
g/mol.
El estaño puro tiene dos variantes
alotrópicas
 El estaño gris, polvo no metálico, semiconductor, de
estructura cúbica y estable a temperaturas inferiores a
13,2 ºC, que es muy frágil y tiene un peso específico
más bajo que el blanco.
 El estaño blanco, el normal, metálico, conductor
eléctrico, de estructura tetragonal y estable a
temperaturas por encima de 13,2 ºC.
Plomo (Pb)
 Plomo, (del latín plumbum), es un elemento metálico,
denso, de color gris azulado. Es uno de los primeros
metales conocidos. Su número atómico es 82
 Es maleable y dúctil, y es un pobre conductor de la
electricidad.
 Tiene un arreglo de cubo centrado en las caras
Obtención del plomo
 En primer lugar se procede a la tostación del mineral al
aire pasando una parte del sulfuro a óxido
2PbS + 3O2 2PbO + 2SO2
 y otra a sulfato
PbS + 4SO3PbSO4 + 4SO2
 Posteriormente se eleva la temperatura y se corta la
entrada de aire con lo que el propio mineral actúa
como reductor del óxido
PbS + 2PbO  3Pb + SO2
 y del sulfato
PbS + PbSO4 2Pb + 2SO2
Aplicaciones de sus compuestos
 Prácticamente la mitad de la producción de plomo se
destina a la fabricación de baterías.
 Como aditivo para la gasolina y pigmento para pinturas
que ya está siendo reemplazado por su carácter
venenoso y contaminante.
 En otros como tuberías, tipos de imprenta y
recubrimientos de cables
 Se utiliza para soldadura (aleado con Sn), en la
fabricación de perdigones (aleado con As).
 Sus compuestos tienen también múltiples aplicaciones
en la industria del vidrio como aditivo y colorante, en
electrónica para tubos de televisión, en tintes,
barnices, pinturas anticorrosivas,
 Como estabilizantes en la industria de los plásticos y
en algunos insecticidas.
Bibliografía
 Cotton F. Albert &Wilkinson Geoffrey, Química
inorgánica avanzada, séptima reimpresión, Limusa,
México 1998, pp. 431-495