Krótka charakterystyka grupy:
Węglowce – pierwiastki czwartej grupy głównej. Wraz ze wzrostem masy atomowej coraz silniej zaznacza się ich charakter metaliczny. Wszystkie mają duże znaczenie gospodarcze (krzem i german - półprzewodniki w mikroelektronice). W przyrodzie w stanie wolnym występuje tylko węgiel. W związkach występują na +2 i +4 stopniu utlenienia. Tworzą  kwasy tlenowe H₂XO₃, a od germanu począwszy także wodorotlenki X(OH)₂. Węgiel tworzy związki łańcuchowe i cykliczne z wiązaniami C—C, pozostałe do tworzenia łańcuchów wykorzystują na ogół atomy tlenu (–O–Si–O–Si–O–).

Występuje w czterech odmianach alotropowych: diament (sp³), grafit (sp² – przewodzi prąd ze względu na dużą ilość elektronów π), fulereny i nanorurki. Ma dwa trwałe izotopy: ¹²C, ¹³C (~ 1% naturalnego rozpowszechnienia). W niewielkich ilościach występuje także izotop radioaktywny ¹⁴C ("zegar węglowy"). Rozpowszechnienie w przyrodzie niezbyt duże (0,01%), niemniej stanowi podstawowy pierwiastek przyrody ożywionej. Obieg węgla w przyrodzie zapewnia CO₂ asymilowany przez rośliny. Wykazuje największą wśród wszystkich pierwiastków zdolność do tworzenia pierścieni i łańcuchów (chemia organiczna). Jego elektroujemność, będąca niemal średnią arytmetyczną elektroujemności skrajnych, powoduje, że węgiel łączy się ze wszystkimi pierwiastkami, tworząc z pierwiastkami o charakterze metalicznym węgliki (CaC₂; Al₄C₃; SiC, B₄C).

Z tlenem tworzy tlenek CO (czad, powstaje w przypadku braku możliwości całkowitego spalania) i ditlenek CO₂. Ten ostatni jest bezwodnikiem kwasu węglowego (nie istniejącego w stanie wolnym), dając z zasadami sole: węglany CO₃^2- lub kwaśne węglany (wodorowęglany) HCO₃^-.

Z wodorem tworzy metan CH₄ (w naturze składnik gazu ziemnego oraz produkt reakcji gnilnych), protoplastę wszelkich związków organicznych. Z halogenkami daje tetrahalogenki (np. CCl₄) lub nie w pełni podstawiony metan, np. CHCl₃ - chloroform.

W związkach występuje w hybrydyzacji sp³ (tetraedrycznej), sp² (wiązania podwójne) i sp (wiązania potrójne, cząsteczki liniowe).

POWRÓT do tablicy

Krzem ma duży udział w budowie skorupy ziemskiej (glinokrzemiany): rozpowszechnienie wag. 27%. W stanie wolnym nie występuje. Najbardziej znane postaci występowania krzemu to piasek i kwarc (krzemionka, SiO₂)  oraz różne glinokrzemiany. Krzem i jego związki są na ogół mało reaktywne. Najpopularniejszy materiał, będący głównie krzemionką z niewielkimi ilościami uszlachetniających dodatków, to szkło. Praktycznie jedynymi związkami trawiącymi szkło są fluorowodór HF i (o wiele słabiej, ale wyraźnie) stężony NaOH (stężony NaOH można przechowywać w szklanych naczyniach, ale nie należy ich zamykać szklanymi, szlifowymi korkami, bo często ulegają one "sklejeniu" z szyjką naczynia).

Krzem, podobnie jak węgiel tworzy duże cząsteczki, nawet polimery (silikony, siloksany), trudniej jednak tworzy wiązania Si–Si i częściej występują tu układy Si–O–Si (siloksanowe) lub Si–N–Si (silazany). Także wiązania C–Si spotyka się raczej rzadko (silany), częściej występują wiązania poprzez tlen.

Z fluorowcami tworzy halogenki, reaktywne, pod wpływem wody lub alkoholi przechodzące w silanole lub estry kwasu krzemowego. Jest to jedna z dróg prowadzących do otrzymywania polimerów krzemoorganicznych.

Sole kwasu krzemowego wywodzą się od kwasu meta-krzemowego H₂SiO₃ (analog kwasu węglowego), orto-krzemowego H₄SiO₄  i wielu różnych polikrzemowych kwasów. Krzemiany potasu i sodu są dość dobrze rozpuszczalne w wodzie, dając produkt o nazwie szkło wodne. Kwasy krzemowe w wodzie są praktycznie nierozpuszczalne, tworzą roztwory koloidalne, łatwo ulegają dehydratacji przechodząc w krzemionkę.

POWRÓT do tablicy

Ma pięć trwałych izotopów. Szarobiały  półmetal (półprzewodnik), rozpowszechnienie około 0,01% wag.,  Dobrze rozpuszcza się w wodzie królewskiej.  Z tlenem reaguje trudno, dopiero w temp. powyżej 500°C tworząc tlenek GeO₂. Charakterem chemicznym przypomina krzem.
Stosowany w elektronice, jako doskonały półprzewodnik.

POWRÓT do tablicy

Ma dziesięć trwałych izotopów, pierwiastek dość rzadki (0,005% wag.). Srebrzysty, miękki metal, łatwo topliwy (232° C). Stosowany w wielu stopach (m.in. cyna do lutowania, mosiądz, brąz). Ze względu na dwa stopnie utlenienia związki cyny stosowane są jako łagodne utleniacze (SnCl₄) bądź reduktory (SnCl₂). Związki cyny dwuwartościowej mają charakter amfoteryczny.

POWRÓT do tablicy

Ma cztery trwałe izotopy : ²⁰⁴Pb, ²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb, ²⁰⁸Pb. Szarosrebrzysty, miękki, kowalny metal o stosunkowo niskiej temperaturze topnienia (327° C). Na powietrzu błyszcząca powierzchnia matowieje, pokrywając się warstewką tlenku.  W przyrodzie spotykany dość rzadko (0,001% wag.). W niewielkim stopniu rozpuszcza się w wodzie, przenikając do organizmu wywołuje groźną w skutkach ołowicę (istnieje hipoteza, że jedną z przyczyn upadku Rzymu było używanie naczyń ołowianych). W związkach występuje na +2 i +4 stopniu utlenienia. Pb²⁺ ma charakter amfoteryczny. W obu formach amfoterycznych tworzy sole trudno rozpuszczalne w wodzie (poza azotanem i octanem).
Ołów na czwartym stopniu utlenienia jest łagodnym utleniaczem, też wykazującym charakter amfoteryczny. Tworzy między innymi związek Pb₃O₄ o strukturze (Pb²⁺)₂ (Pb⁴⁺O₄) tzw. minia ołowiana.

Związki ołowiu, niegdyś stosowane dość szeroko (płyty akumulatorów, barwniki w farbach drukarskich, przeciwstukowy dodatek do benzyn samochodowych - czteroetylek ołowiu)  ze względu na swą toksyczność są wycofywane z użycia.

POWRÓT do tablicy