〈化学〉14族の炭素・ケイ素について徹底解説

14族

　14族には、C・Si・Ge・Sn・Pbなどがあります。今回はCの炭素とSiのケイ素について受験に必要な知識を解説していきたいと思います！

炭素

炭素の同素体

　炭素には覚えてほしい同素体が３つあります。

黒鉛

　黒鉛は、鉛筆の芯などで使われていますね。炭素原子だけで作られた平面が層状に重なっている構造を取ります。平面同士は分子間力によってくっついており、意外と簡単に剥がれてしまいます。また、Cの価電子４つのうちの３つしか使わずに結合ができてしまい、１つ余ってしまいます。この自由電子によって、黒鉛は金属のように熱伝導性や電気伝導性があります。これが黒鉛の最大の特徴ですよ！

ダイヤモンド

　ダイヤモンドも炭素からできています。だから気をつけてくださいね。ダイヤモンドは金属ではありません！　結婚の際にダイヤモンドプレゼントしている人いますけど、これ鉛筆の芯をプレゼントしているのと一緒ですからね。燃やせば二酸化炭素ですよ（夢のない発言をしてしまい申し訳ございませんでした）

　立体構造としては、炭素原子が正四面体を形成し、正四面体同士が共有結合でつながっています。特徴としては、融点が非常に高いです。なので、ダイヤモンドを燃やすのは鉛筆の芯を燃やすよりも大変です。

フラーレン

　また、フラーレンも押さえておきたいですね。形としてはサッカーボールに近いです。C₆₀の化学式をぜひ覚えておいてください。

炭素の化合物

　炭素が使われると基本的には有機化合物に分類されます。メタン・エタン・プロパン・ベンゼンなど、あげるとキリがないですね。ただし、酸化物の二酸化炭素については無機物質に分類されます。化学式がわからない人はいないよね？　地球温暖化の原因にもなっているCO₂ですからね。

ケイ素

ケイ素の化合物

　二酸化ケイ素SiO₂という物質に注目してみます。この物質はごく普通の非金属元素の酸化物ですね。水酸化ナトリウムと反応すると、ケイ酸ナトリウムNa₂SiO₃が生成します。

　ケイ酸ナトリウムに水を入れて加熱したものは水ガラスと呼ばれています。この水ガラスに今度は塩酸を入れてみましょう。するとシリカゲルという物質が生成します。覚えていますかね？　乾燥剤の１つです。

　また、SiO₂にフッ化水素酸を反応させると、ヘキサフルオロケイ酸H₂SiF₆という物質ができます。こちらも押さえておいてください。

ケイ素の利用

　ケイ素は、ガラスや陶磁器、セメントなどに利用されています。これらのケイ素を使った製品をまとめてセラミックスと言います。