::Group 4A::ธาตุหมู่ 4::

::Group 4A::ธาตุหมู่ 4::

คาร์บอน Carbon,C

เลขอะตอม 6 เป็นธาตุอโลหะมีอยู่มาก มีวาเลนซ์ 3 และมีหลายอัลโลโทรป:
· เพชร (แร่ธาตุที่แข็งที่สุด) โครงสร้างยึดเหนี่ยว: 4 อิเล็กตรอนใน sp3-orbital แบบ 3 มิติ
· แกรไฟต์ (หนึ่งในสารที่อ่อนที่สุด) โครงสร้างยึดเหนี่ยว: 3 อิเล็กตรอนใน sp2-orbital 2 มิติ และ 1 อิเล็กตรอนใน s-orbital
·พันธะโควาเลนต์ใน sp1 orbital เป็นความสนใจเฉพาะทางเคมี
ฟูลเลอไรต์ (หรือ ฟูลเลอรีน) คือโมเลกุลขนาดนาโนเมตร ในรูปแบบที่เรียบง่าย คาร์บอน 60 อะตอมจะเรียงตัวคล้ายกับชั้นกราไฟต์ ซึ่งงอตัวจนเป็นโครงสร้างสามมิติที่คล้ายกับลูกฟุตบอล
Lamp black ประกอบด้วยพื้นที่ที่เป็นกราไฟต์ขนาดเล็ก ๆ ซึ่งพื้นที่เหล่านี้จะกระจายสุ่ม จึงมีโครงสร้างไอโซโทรปิก
Glassy carbon มีโครงสร้างไอโซโทรปิกและมีความแข็งพอ ๆ กับกระจก ซึ่งต่างจากกราไฟต์ที่ชั้นกราไฟต์ไม่ได้เรียงซ้อนกันเหมือนกระดาษเรียบ ๆ แต่เรียงเมือนกับกระดาษที่ขยำแล้ว
คาร์บอนไฟเบอร์มีลักษณะคล้ายกับ glassy carbon ภายใต้การผลิตแบบพิเศษ (การยืดไฟเบอร์อินทรีย์และการทำเป็นคาร์บอน) ทำให้สามารถจัดระนาบคาร์บอนในทิศทางของไฟเบอร์ได้ ในทิศตั้งฉากกับแกนไฟเบอร์ ไม่มีการตั้งระนาบของคาร์บอน ทำให้ไฟเบอร์ที่ได้มีความแข็งแรงมากกว่าเหล็กกล้า
คาร์บอนปรากฏในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด และเป็นพื้นฐานของอินทรีย์เคมี นอกจากนี้ อโลหะนี้มีคุณสมบัติทางเคมีที่น่าสนใจ คือ สามารถทำพันธะกับตัวเอง และธาตุอื่น ๆ เป็นจำนวนมาก เกิดได้เป็นสารประกอบเกือบ 10 ล้านชนิด เมื่อรวมกับออกซิเจน จะเกิดเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งต่อการเจริญเติบโตของพืช เมื่อรวมกับไฮโดรเจน จะเกิดเป็นสารประกอบต่าง ๆ ที่เรียกรวม ๆ ว่าไฮโดรคาร์บอน ซึ่งจำเป็นต่ออุตสาหกรรมในรูปแบบของเชื้อเพลิงฟอสซิล เมื่อรวมกับทั้งไฮโดรเจนและออกซิเจน สามารถจะเกิดเป็นสารประกอบได้หลายประเภท เช่น กรดไขมัน ซึ่งจำเป้นต่อชีวิต และเอสเทอร์ ซึ่งให้รสชาติแก่ผลไม้หลายชนิด ไอโซโทป คาร์บอน-14ใช้ในการวัดอายุโดยใช้กัมมันตภาพรังสี

ซิลิคอนSilicon,Si

เลขอะตอม14 เป็นธาตุกึ่งโลหะแบบเตตระวาเลนต์ (คือมีวาเลนซ์เป็น 4) ซิลิคอนทำปฏิกิริยาน้อยกว่าธาตุที่คล้ายกันคือคาร์บอน เป็นธาตุที่มีมากที่สุดในเปลือกโลกเป็นอันดับ 2 มีปริมาตร 25.7% โดยน้ำหนัก ปรากฏในดินเหนียว เฟลด์สปาร์ (feldspar) หินแกรนิต ควอร์ตซ์และทราย ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของซิลิคอน ไดออกไซด์ (หรือซิลิกา) และซิลิเกต(สารประกอบที่ประกอบจากซิลิคอน ออกซิเจน และ โลหะ) ซิลิคอน เป็นส่วนประกอบหลักของแก้ว ซีเมนต์ เซรามิก, อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ ส่วนใหญ่ และซิลิโคน (สารพลาสติกที่มักจะสับสนกับซิลิคอน) ซิลิคอนใช้เป็นสารกึ่งตัวนำอย่างแพร่หลาย เนื่องจาก สารกึ่งตัวนำเจอร์เมเนียมมีปัญหาเกี่ยวกับการไหลของกระแสไหลย้อนกลับ (reverse leakage current)

เจอร์เมเนียม Germanium,Ge

เจอร์เมเนียม เป็นธาตุที่อยู่ระหว่างซิลิคอน (Si)และดีบุก (Sn)ของตารางธาตุ เป็นพวกเมทัลลอยด์สีเทาเงิน มีคุณสมบัติก้ำกึ่งระหว่างโลหะ และอโลหะ
ประวัติการค้นพบ แม้ว่าเจอร์เมเนียมเพิ่งถูกค้นพบ เมื่อปีค.ศ. 1886 โดย เคลเมนส์ วิงเคลอร์ (Clemens Winkler)นักเคมีชาวเยอรมัน แต่มันก็มีคุณสมบัติและตำแหน่งในระบบตารางธาตุ ตามการทำนายมาแล้วตั้งแต่ปี 1871 โดยนักเคมีชาวรัสเซีย ชื่อ ดมิตรี อิวานอวิช เมนเดลเลเยฟ (Dmitry Ivanovich Mendeleyev) ซึ่งเขาเรียกธาตุตามสมมุติฐานนี้ว่า เอคาซิลิคอน (ekasilicon)
ธาตุเจอร์เมเนียมยังไม่มีความสำคัญในทางเศรษฐกิจจนกระทั่งหลัง ค.ศ. 1945 เมื่อมีการรับรู้ถึงคุณสมบัติที่เป็นสารกึ่งตัวนำของมัน ซึ่งมีคุณค่าสำคัญในงานอิเล็กทรอนิกส์ ปัจจุบันนี้มีการใช้สสารอื่นๆ มากมายเพื่อผลิตสารกึ่งตัวนำ แต่เจอร์เมเนียมก็ยังคงมีความสำคัญเป็นอันดับต้นๆ ในการผลิตทรานซิสเตอร์ และอุปกรณ์อื่นๆ เช่น เรกติไฟเออร์ และเซลล์แสงอาทิตย์

ทิน(ดีบุก) Tin ,Sn

ดีบุก คือธาตุเคมีที่มีหมายเลขอะตอม 50 และสัญลักษณ์คือ Sn (มาจากคำในภาษาลาตินว่า Stannum) ดีบุกเป็นโลหะที่ไม่ดี หลอมเหลวได้ง่าย ทนต่อการกัดกร่อน และถูกอ๊อกซิไดซ์ในอากาศได้ดี พบในโลหะผสมหลายชนิด ใช้ประโยชน์ในการเคลือบโลหะเพื่อป้องกันการกันกร่อน ดีบุกส่วนใหญ่สกัดได้จากแร่แคสสิเตอร์ไรต์

เลด(ตะกั่ว) Lead,Pb

ตะกั่ว คือธาตุเคมีที่มีหมายเลขอะตอม 82 และสัญลักษณ์คือ Pb (มาจากภาษาละตินว่า Plumbum) ตะกั่วเป็นธาตุโลหะ เนื้ออ่อนนุ่มสามารถยืดได้ เมื่อตัดใหม่ๆ จะมีสีขาวอมน้ำเงิน แต่เมื่อถูกกับอากาศสีจะเปลี่ยนเป็นสีเทา ตะกั่วเป็นโลหะหนักที่มีพิษ ใช้ทำวัสดุก่อสร้าง แบตเตอรี่ กระสุนปืน โลหะผสม