Széncsoport

szén, szilícium, germánium (Ge), ón (Sn), ólom (Pb)

• mindegyiknek lehet +4-es ox. száma  csak kovalens kötésű vegyületek
• Ge, Sn: +2, +4
• Pb: túlnyomóan +2

• gyémánt, Si, Ge: atomrács
• Sn: szürke ón atomrácsos
• közönséges körülmények között stabil Sn, Pb: fémrács

• C: gyémánt színtelen, grafit szürke
• Si: sötétszürke, fémes csillogású kristályos anyag
• Ge: szürkésfehér fémfényű félfém
• Sn: fehér fémfényű, puha nehézfém
• Pb: szürke, puha nehézfém

• C: gyémánt, grafit, fullerének
• Sn: 13 °C alatt szürke ón, 13-161 °C fehér ón, 161 °C felett rideg, szürke

• vegyértékelektron-szerkezete: 2s²2p²
• hibridizáció: a 2s-pálya kombinálódik a három 2p-pályával, és 4 egymással egyenértékű (azonos energiájú) sp³ hibridpálya jön létre

• ¹²C: legnagyobb mennyiségben
• ¹³C: csekély
• ¹⁴C: elenyésző

• 1 C-atom 4 másikkal kovalens kötést létesít
• a C-atom egy tetraéder középpontjában van, vele szomszédos C-atomok a csúcsokon
• térhálós atomrács, minden vegyértékelektron lokalizált kötésben van

• a szénatomok hatszögek csúcspontjain helyezkednek el
• a rácssíkokban minden C-atom 3 másikhoz kapcsolódik kovalens kötéssel
• a C-atomok 4. elektronja delokalizált elektronrendszert alkot
• a rétegeket diszperziós kölcsönhatás kapcsolja össze
• grafitrácsban 3-féle kötés van jelen

• igen stabilis módosulat
• 60 C-atom
• futball-labdához hasonló tökéletes szimmetria
• C-atomok ötszögek és hatszögek csúcsaiban
• a molekulában minden C-atom egyenértékű
• szilárd molekularácsos halmazt képez

• színtelen
• átlátszó
• nagy fénytörő képességű
• a legkeményebb természetes anyag
• oldószere nincs

• stötétszürke
• átlátszatlan
• fémes fényű anyag
• hőt és elektromosságot jól vezeti
• oldószere nincs

a rétegek közötti másodrendű kötések miatt a rétegek egymáson könnyen elcsúszhatnak

a delokalizált elektronok miatt

• a grafithoz hasonlóan puha anyagok
• toluolban jól oldódnak, oldatuk színes
• térfogatuk 70%-ára összenyomva szilárdságuk a gyémántét is meghaladja
• szigetelők, félvezetők, szupravezetők is lehetnek

rácsszerkezete miatt passzív

szén-dioxiddá ég el

• izzással égnek, pl. a faszén, koksz, vas
• lánggal: gyújtópálca, stb.

• erőteljesen redukál
• a szén-dioxiddal szén-monoxid képződése közben reagál

izzó szén szén-dioxiddal szén monoxid képződése közben reagál



endoterm reakció

• Izzó szénre vízgőzt futtatva hidrogén és szén-monoxid keletkezik
• endoterm folyamat

ezek alapján használják fel a szenet ipari fűtőgázok és szintézisgázok előállítására

• 14-es izotóp radiokatív
• atmoszféra felsőbb rétegeiben állandóan keletkezik és elbomlik, mennyisége állandó a légkörben
• a légkör oxigénével szén-dioxidot alkot
• nem veszélyesen sugárzó elem, élő szervezetekben is jelen van
• felezési ideje 5700 év

• belélegzett szén-dioxidból a szénizotóp beépül az élő szervezetekbe
• ha az élőlény elpusztul, megszűnik a szénanyagcsere
• a 14-es izotóp aránya az eltelt időnek megfelelően csökken
• a radiokarbon-kormeghatározás 100 ezer évre visszamenőleg alkalmazható

• tőzeg
• lignit
• barnakőszén
• feketekőszén
• antracit

• felhalmozódott növények anyaga fedőréteg alatt a Föld különböző mélységű rétegeibe süllyedt, ahol levegőtől elzártan, nagy nyomás és magas hőmérséklet hatására évmilliók alatt átalakult
• bizonyos anyagok eltávoztak időközben, így a széntartalom növekedett

ásványi szenek, fa, vagy más széntartalmú anyagok (hús, vér) levegőtől elzárt térben történő hevítésével állíthatók elő 

a széntartalmú anyagok levegő kizárásával történő hevítése

• éghető gáz
• cseppfolyós kátrány
• nagy széntartalmú szilárd maradék

koksz

különféle szénhidrogének nem tökéletes égésekor és hőbontásakor keletkező termék, finom eloszlású, porszerű szén

• megnövelt felületű mesterséges szén
• nagy fajlagos felülete miatt jó adszorbens

• orvosi szén a gyomorban, belekben keletkezett káros gázokat köti meg
• gázálarcok szűrőbetétje
• ipari tisztítási eljárások

• gyémánt: aránylag kevés helyen és kis mennyiségben, vulkáni kürtők kőzetébe ágyazva, azok mállástermékeként folyók hordalékában
• grafit: ahol a vulkáni és az üledékes kőzetek érintkeztek egymással
• ásványi széntelepek: állóvizek peremén nagy mennyiségű növényi anyag átalakulása során

• a legértékesebb drágakő
• ékszernek használt gyémántot csiszolják (briliáns)
• fúróhegy, üvegvágás, csiszolópor

• tömítő- és gépkenő anyag
• elektrolizáló készülékekben elektródként
• dinamók, elektromotorok szénkeféihez
• ceruzabél
• atomreaktorokban neutronlassító

• nem megújuló
• megújuló

• a történelmi idő alatt nem képződik korlátlan mennyiség
• fogyásuk gyorsabb, mint keletkezésük sebessége
• széntartalmú energiahordozók, urán

• napjaink körülményei között is újratermelődnek ill. újratermelhetők
• Nap, szél, víz, Föld belső energiája

a szárazföldi és vízinövények anyagából, állatok hulladékából, az ezeket feldolgozó ipar és az emberi települések szerves hulladékaiból, lebomló anyagokból keletkezik

• elsősorban metánt, szén-dioxidot
• előfordul benne: hidrogén, nitrogén, kén-hidrogén

a környezetet terhelő, értéktelen hulladékot értékes anyagokká alakítja át

• gyémántéval azonos
• tetraéderes atomrács

• kékesszürke
• fémes csillogású
• kemény
• magas olvadáspontú
• félvezető sajátosságú kristályos anyag

• 600 °C felett meggyújtható
• szilícium-dioxid keletkezik

• vízzel, savakkal, nem reagál
• csak tömény salétromsav és HF elegyében oldódik
• lúgokban könnyen oldódik  szilikátképződés, hidrogénfejlődés

• természetben csak vegyületei formájában
• földkéreg anyagának kb. egynegyedét szilícium alkotja
• ásványai: kvarc, homok, szilikátok
• szilikátok mállástermékei az agyagásványok
• agyag alkotórészei: fém-szilikátok

• üveg, porcelán, cserép, tégla
• mikrochip (integrált áramkörök)
• napelemek gyártása
• ötvözőelem  rozsdamentes acél

• kvarc redukciójával
• (szénnel nem redukálható, mert vele karbiddá egyesül)

• C- és O-atom között háromszoros kovalens kötés
• a harmadik kovalens elektronpár datív eredetű, az O-atom a donor
• 
• az oxigén a szénnél nagyobb elektronegativitású, de az O-atom a datív kötés donorja, ezért a kötés ionos jellege nem jut érvényre
• a molekula apoláris, csekély mértékben polarizálható

• színtelen, szagtalan
• standardállapotban gáz halmazállapotú
• molekulaszerkezete miatt vízben nem oldódik

• szobahőmérsékleten viszonylag passzív
• magasabb hőmérsékleten igen reakcióképes, erőteljesen redukál  nagyolvasztóban vas-oxidok redukciója:
• 
• meggyújtva halványkék lánggal szén-dioxiddá ég el
• égéshője nagy, ezért fűtőgázként használható

• szén, illetve szerves vegyületek nem tökéletes égésekor keletkezik (gyenge huzatú széntüzelésű kályhák, kéményekből visszaáramló gáz)
• a fa és az ásványi szenek száraz lepárlásának gáz-halmazállapotú terméke, a fagáz és a kőszéngáz is tartalmaz szén-monoxidot

• laboratóriumban hangyasavból tömény kénsavval
• 

generátorgáz előállítása:

• 
• az izzó szénrétegek a szén-dioxidot szén-monoxiddá redukálják

• vízgáz gyártása:
• 
• izzó szénre vízgőzt fúvatnak

• ipari fűtőgázként tüzelésre
• ipari szintézisgázok előállítása (pl. hidrogén ammóniaszintézishez)

• erősen mérgező gáz
• elegyedik a levegővel
• jelenlétét semmi nem jelzi
• a szén-monoxid a hemoglobin vasionjához csatlakozik, és szén-monoxid hemoglobin keletkezik
• a közönséges gázálarc a szén-monoxid-mérgezés ellen nem véd, csak a speciális szűrőbetéttel rendelkező

• apoláris a szimmetrikusan elhelyezkedő kötések miatt
• stabilis molekulák
• molekularácsban kristályosodik

• színtelen, szagtalan gáz
• a levegőnél 1,5-ször nagyobb sűrűségű  egyik edényből a másikba átönthető
• az égést nem táplálja, az élőlények megfulladnak, az égő anyagok tüze elalszik benne
• a szén-monoxidhoz képest olvadás- és forráspontja magasabb
• nyomással cseppfolyósítható
• hűtéssel szilárd halmazállapotúvá alakítható
• szilárd szén-dioxid: szárazjég, a levegőn olvadás nélkül szublimál
• a jégnél célszerűbben használható hűtőanyag: 1. maradék nélkül eltávozik 2. zárt térben alulról fokozatosan kiszorítja a levegőt, amellyel eltávozik az oxigén, amely számos anyag romlását okozza

• vízzel részben szénsavvá egyesül
• a reakció megfordítható, hevítés hatására a szénsav elbomlik
• a szén-dioxid a szénsav anhidridje

szén-monoxiddá redukálja (egyenlet előbb)

• 
• vízben nem oldódó kalcium-karbonát keletkezik
• ez a reakció a szén-dioxid kimutatására alkalmas
• ez a folyamat megy végbe a habarcs megkötése során

• a légkör állandó alkotórésze (csaknem állandóan 0,03 térfogat%)
• szén v. széntartalmú anyagok elegendő oxigénben történő elégetésekor keletkezik
• élő szervezetek  lassú égés  állatok, növények légzése is szén-dioxidot termel
• must erjedése: 
• szerves anyagok korhadása
• robbanó motorok működése
• vulkáni gőzök
• utóvulkáni működések területein gázömlésekben (torjai büdösbarlang)
• savanyúvizekben oldva (balatonfüredi forrás vize)
• földből előtörő gázok (Mihályi)

• laboratóriumi: mészkőből sósavval
• 

• ipari: mészégetés v. a mészkő hőbontása
• 

• szóda-, cukor-, festékgyártás
• üdítőitalok, szódavíz készítése
• szén-dioxidot tartalmazó poroltó: elektromos készülékek oltása
• szárazjég: mélyhűtés, romlandó áruk tartósítása, szállítás
• koncertek, színházi előadások: szárazjeget forró vízbe dobnak  köd

• légkör szén-dioxid-tartalma  növényi asszimiláció
• levegő megnövekedett szén-dioxid tartalma: üvegházhatás  akadályozza a hővilágűrbe történő kisugárzódását
• a levegőben 10 térfogat%-nál nagyobb szén-dioxid-tartalom eszméletvesztést okoz

• híg vizes oldatban ismeretes
• gyenge
• kétértékű

• állás közben, nyílt térben
• melegítés hatására

• két lépésben
• 

síkháromszög, könnyen polarizálható

színtelen, szagtalan, kellemesen savanykás ízű folyadék

• nátrium-hidroxiddal két lépésben reagál
• 

• kalcium-hidroxiddal:
• 
• a leváló kalcium-karbonát-csapadék további szénsav adagolására feloldódik
• 

• s-mező fémjeinek kationjait tartalmazó szénsavsók
• (Na-, K-, Ca-, Mg-karbonát)
• ionkötésű vegyületek

hidrogén-karbonát-iont

• nátrium-karbonát, 
• a magyar alföldi sziksókivirágzások anyaga is
• színtelen kristályos, szilárd, vízben jól oldódó vegyület

• lúgos, a karbonátion hidrolízise miatt
• 
• lényege: 

• gáz fejlődik
• 

üveg-, szappangyártás, vízlágyítás

• kalcit
• mészkő
• márvány
• cseppkő
• korallok
• kréta
• márga
• tojáshéj
• vízkő
• kazánő

fehér, vízben rosszul oldódó szilárd anyag

• felszabadítják a szénsavat, amely elbomlik szén-dioxidra és vízre
• 

• bomlik
•  (mészégetés)
• keletkező kalcium-oxid: égetett mész

oltott mész keletkezik (Ca(OH)₂)

• oltott mész és homok keveréke
• téglák összekötésére, vakolat készítésére használják
• a habarcs állás közben megköt, szén-dioxid felvételével kalcium-karbonáttá alakul
• 

• mészkőhegységek
• kristályos kalcit: cseppkövek anyaga
• márga: olyan kőzet, amelyben közel egyenlő arányban van mészkő és anyag (cementgyártás)

• földszerű, lágy, szétmorzsolható, fehér mészkő
• kisméretű ősállatkák szilárd maradványának váza

mészkőből nagy nyomás és magas hőmérséklet hatására keletkezett

• fehér, vízben lassan és kismértékben oldódó kristályos anyag
• vízzel főzve magnézium-hidroxidot tartalmazó anyag keletkezik
• fogkrém-adalékanyag, sebhintőpor, papír- és gumigyártásban tömítőanyag
• sósav hatására pezseg, hevítés hatására bomlik

• kalcium-magnézium-karbonát, 
• kettős só
• kristályrácsában váltakozva szerepelnek a kationok
• szürkésfehér anyag, a mészkőnél keményebb és ellenállóbb

• híg, hideg sósav nem oldja
• meleg, tömény sósav pezsgés közben oldja
• hevítés hatására fém-oxidokra és szén-dioxidra bomlik

• nátrium-hidrogén-karbonát, NaHCO₃
• fehér, vízben oldódó, szilárd anyag
• vizes oldata lúgos kémhatású
• 
• a folyamat lényege:
• 

• gyomorsav megkötése
• 
• sütőpor: a fejlődő gáz felfújja a tésztát
• tűzoltóság savval kezelve haboltóban használja

• kalcium- és magnézium-hidrogén-karbonát
• fehér, vízben jól oldódó szilárd anyagok

• a talaj mésztartalma, a mészkő- és dolomithegységek karbonátjai hidrogén-karbonátok formájában oldódnak  a savanyú sók stabilitása kisebb, mint a nekik megfelelő szabályos sóké
• hő vagy nyomáscsökkenés hatására visszaalakulnak vízben oldhatatlan szabályos sókká

• vízkő válik ki az edény falán (Ca- és Mg-karbonát)
• 

oldott hidrogén-karbonátokból a nyomás csökkenésének hatására kiválnak a karbonátok

  _{(lefele nyíl a kicsapódás)}

szilánok

• lényegesen kisebb stabilitás  kisebb EN, nagyobb atomrádiusz, mint a széné + a szilícium-hidrogén-kötés ellentétesen poláris, mint a szénhidrogének szén-hidrogén-kötése
• tulajdonságaik lényegesen eltérnek a szénhidrogének tulajdonságaitól, sokkal reakcióképesebbek
• monoszilán levegőn szilícium-dioxiddá elégethető
• 

polimorf = a különböző módosulatok kristályuk rácsszerkezetében térnek el egymástól

• térhálós szerkezetű atomrács
• minden szilíciumatomhoz 4 db O-atom kapcsolódik

megegyezik a gyémánt rácsszerkezetével

• központi Si-atomok 4 db O-atommal létesítenek szigma-kötést  tetraéderek
• a tetraéderek csúcspontján lévő O-atomok egyidejűleg két tetraéder közös csúcspontját alkotják

• színtelen, átlátszó, üvegfényű, kis hőtágulású ásvány
• idegen anyagok színesre festhetik: ametiszt - ibolya, rózsakvarc - rózsaszínű
• kemény ásvány
• átengedi az ultraibolya sugarakat

• oldószere nincs
• feloldani csak kémiai átalakulás útján lehet

• erős lúgok
• nátrium-szilikát (vízüveg) keletkezik

• kvarcit néven nagy tömegekben kőzetképző ásványként
• magmás eredetű kőzetek (pl. gránit) fontos ásványa
• kavics, kvarchomok
• tiszta szilícium-dioxid: kovaföld, diatómaföld  nedvszívó képesség  dinamit
• a kvarc nagy kristályai féldrágakövek
• víztiszta kristály: hegyikristály
• opálok, achátok

• óragyártás
• ultrahang gerjesztése
• kis hőtágulása miatt hőálló laboratóriumi és ipari eszközök készítése
• kvarclámpák készítése
• a homok és a kavics építőipari nyersanyag 

kvarc (homok) és különféle adalékanyagok: szóda, mész, fém-oxidok összeolvasztásával és a hűtés eredményeként megszilárdult olvadék

• az üveg anyagában is vannak SiO₄-tetraéderek
• a nagy sűrűségű olvadékban nem rendeződnek kristályrácsba
• alapváz: térhálós szilikátváz (Si-O-Si)
• a negatív töltésű oxigénekhez fémionok koordinálódnak (hálózatmódosító ionok)
• az üvegnek nincs olvadáspontja, csak lágyulási hőfoka

a bennük szereplő fémionok

kvarc, Na- és Ca-ionok

K-ionok

kvarc, bór, alumínium

K- és Pb-tartalom, nagy fénytörő képesség

• vas(II)-oxid: zöld
• vas(III)-oxid: sárga
• rézkolloid: vörös
• mangán(IV)-oxid: ibolya
• aranykolloid: rubinvörös

több üvegréteg, közöttük műanyag hártyák

• az előállítás során hőkezelés  összetöréskor apró tompa darabkákra esik szét
• többrétegű ragasztott biztonsági üveg: az eltört üveg darabjait a műanyag fólia összetartja

kvarc, Al-, K-, Ba-oxid és P₂O₅

ezüstrészecskék reagálnak a fény erősségére, elsötétedik az üveg (a folyamat visszafordítható)

homokot fúvatnak az üveg felületére

üvegtábla, melynek egyik oldalát vékony fémréteggel vonják be (foncsor, általában Ag vagy Al)

• ezüstöt tartalmaz
• mikrokristályos szerkezet
• különleges hőálló képesség

égetett agyag

• szilikátásványok mállása során keletkezik
• hatszög alakú lemezkék kitűnően tapadnak egymáshoz és a vízhez is  formázhatóság

homokot, krétát, fém-oxidokat, üveget

edény, dísztárgy, váza, cserép, tégla

• a porcelán a legnemesebb kerámiai anyag
• kaolinból viszonylag alacsony hőmérsékleten égetik
• ridegek, törékenyek, nagy szilárdságúak, kopásállóak, kémiai hatásokkal szemben ellenállóak, elektromos szigetelők

Si, O, C, H

olyan sziloxán-láncú vegyületek, amelyekben a lánc központi Si-atomjainak fennmaradó két elektronját különböző szerves szénhidrogén-gyökök kötik le

• apoláris molekulavegyületek
• molekulatömegtől és szerkezettől függően olaj-, zsír-, gyanta- vagy gumiszerű anyagok
• a kémiai hatásoknak ellenállnak
• vízben nem, csak szerves oldószerekben oldhatók 

• hidrofóbok, jó elektromos szigetelők, hőállóak
• szilikonolajok- és zsírok: kenőanyag
• térhálós szerkezetű szilikongumi: gumihelyettesítő anyag
• tulajdonságaik szélsőséges hőingadozások esetén is alig változnak