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第14族元素(だいじゅうよんぞくげんそ)とは周期表において第14族に属する元素の総称。炭素・ケイ素・ゲルマニウム・スズ・鉛・ウンウンクアジウムがこれに分類される。炭素族元素、IV族元素(短周期表)、IVB族元素(CAS式)、IVA族元素(旧IUPAC式)と呼ばれることもある。

◆ 性質

第14族元素は価電子にs²p²の4電子を持つ電子構造を有する。

第13族元素は共有結合性化合物の炭素と金属である鉛の間の元素は両者の性質を兼ね備えつつ周期が大きくなるにつれて金属的な性質が増大してゆく。そして、ケイ素、ゲルマニウム、スズは電気伝導性からは半導体に分類され、特にケイ素とゲルマニウムとは真性半導体としてエレクトロニクスの基盤となる素材でもある。

共有結合化合物の炭素とケイ素では、炭素は単体が鎖構造として長く連なるカテネーション性を示すのに対して、ケイ素では単体も示すもののむしろ酸化物の方が強くカテネーション性を示す。それゆえ、この炭素の性質は4価の共有結合持つこと、と供に多様な炭素骨格を形成し、膨大な有機化合物を形成する要因のひとつとなっている。一方の酸化ケイ素のカテネーション性は多彩な岩石(ケイ酸化合物)の特性となって現れ、工業的にはケイ素樹脂として利用されている。

また、スズや鉛は精錬しやすい鉱石として産出することから有史以前より金属資源として人類に活用されてきた。一方、ゲルマニウムは地殻に広く分布し、有用な鉱石もないことから利用されるようになったのは20世紀に入ってからである。実際、ゲルマニウムとスズは半金属であり、特にβスズは金属結合性を示すのに対し、αスズは共有結合性を示すなど、状況に応じて二面性を示すことが特徴的である。鉛および鉛化合物は共有結合的性質をほとんど示さない。

スズや鉛は2価の陽イオンが酸化的に安定なのに対して、ゲルマニウム2価は不安定で不均化により4価のイオンを生成しやすい。スズおよび2価のスズ化合物は温和な還元剤として利用されるが、4価の鉛化合物は酸化力が強く酸化剤として利用される。

第14族元素の一部は炎色反応を示す。

◆ 水素化物

一般式はMH₄。まれにMH₂。

炭素の水素化物は安定な共有結合化合物で平常の環境下ではほとんど反応しない(炭化水素)。

一方シラン(水素化ケイ素)は酸素や水と反応する不安定化合物である。また、シランはボランとともに不飽和炭素結合に対して特長的な反応性を示すことから、有機化学においては有用な試薬の1つでもある。

有機水素化スズのSn-H結合はラジカル的に解裂しやすいために有機化学においてはラジカル的に脱ハロゲンする際の試薬として利用される。

◇ 主な水素化物

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