碳族元素

碳族元素的沸点随着族往下而越来越低。碳，最轻的碳族元素，升华 于 3825 °C。 硅的沸点是 3265 °C，锗的沸点是 2833 °C，锡的沸点是 2602 °C，而铅的是 1749 °C。鈇预测在 -60°C时沸腾。[6][4]它们的 熔点也有和沸点类似的趋势。 硅在 1414 °C下融化，锗则在 939 °C，锡的熔点为 232 °C，而铅在 328 °C下融化。[7]

碳族元素的密度随着原子量增加而增加。 碳的密度为 2.26 g/cm³, 硅的密度为 2.33 g/cm³, 锗的密度为 5.32 g/cm³，锡的密度为 7.26 g/cm³，而铅的密度为 11.3 g/cm³。[7]

碳族元素的原子半徑也随着原子量增加而增加。 碳的原子半径是 77 皮米，硅的为 118 皮米，锗的则为 123 皮米，锡的原子半径是 141皮米，而铅的为175皮米。[7]

碳的晶体结构是六方晶系，在高温和高压下形成金刚石。硅和锗的晶体结构亦為钻石结构。锡在低温下（13.2 °C 以下）是钻石结构，室温下则是四方晶系。铅的晶体结构是立方晶系。[7]

碳有很多的同素异形体。 最常见的是石墨，由碳以层状结构排列而成。 另外一种碳的同素异形体是钻石，不过它相对罕见。 无定形碳 是碳的第三种同素异形体，存在于煤烟中。 碳还有一种叫做富勒烯的同素异形体，由很多碳原子折成球体而成。第五种碳同素异形体于 2003年被发现，它就是石墨烯，由一层碳原子以类似蜂窝的六边形结构排列。[8][9][10]

硅在常温下有两种同素异形体。 它们分别是无定形硅和晶体硅。无定形硅是一种棕色粉末。 晶体硅则是灰色的，具有金属光泽。[11]

锡有两种同素异形体， α-锡（又称灰锡）和 β-锡。 锡在常温下是 β-锡，一种银色金属。 不过，标准压力下， β-锡会转变成 α-锡，一种灰色粉末，在 13.2° 摄氏度/56° 华氏度以下时。 这使得寒冷下的锡会变成灰色粉末，也就是锡疫 。[8][12]

和其它族一样，碳族元素也有有规律的电子排布，尤其是在价电子层，因此使它们化学行为的趋势：

所有的碳族元素都有4颗价电子。此外，基态、电中性的碳族元素原子都有 s² p² 的最外层电子排布。这些元素，尤其是碳和硅，有形成共价键的强烈趋势来达到八个电子。这些元素中的键通常含有轨道杂化，其中没有明显的s和p轨道。对于 单键，一般的结构是四对 sp³ 电子, 尽管其它结构也存在，像是三对 sp² 电子，存在于石墨烯和石墨。双键是碳的特征(乙烯， CO₂...)，其中的π系统通常也一样。随着原子的尺寸增加，失去电子的趋势也随之增加，正如原子序数的增加一样。碳可以形成阴离子，也就是碳化物 (C⁴⁻) 阴离子。硅和锗都是类金属，可以形成 +4 离子。锡和铅都是金属，都可以形成 +2 离子。尽管锡在化学上是一种金属，但α-锡比起金属，更像锗，且是一种差的电导体。而鈇是一种人造的放射性元素，半衰期很短，只有1.9秒，儘管它很可能仍是一种贫金属，但它卻反常地有著一些惰性气体的特性。

碳可以跟浓硫酸、硝酸反应，被氧化成二氧化碳。不与盐酸作用。

硅与氢氟酸反应。硅在铜催化剂下与盐酸反应。[13]

锗不和稀盐酸、稀硫酸反应，但能被浓硫酸、浓硝酸氧化。

锡和稀盐酸、稀硫酸反应，生成低价锡（Ⅱ）的化合物；跟浓H₂SO₄、浓HNO₃反应生成高价锡（Ⅳ）的化合物。

铅跟盐酸、硫酸、硝酸都能反应被氧化成亚铅离子。

碳族元素中跟碱溶液反应的有硅和锡，它们既表现出金属性又表现出非金属性。碳族元素在加热时都能跟氧反应，被氧化成二氧化碳、二氧化硅和氧化亚铅等。碳族元素跟硫、氯共热生成相应的高价氯化物和硫化物，铅则生成铅（Ⅱ）化合物。碳、硅跟金属共热生成碳化物和硅化物，锡、铅与金属形成合金。碳族元素都不能直接与氢化合，其氢化物是间接制得的。

碳可和氫等元素形成極多種有機化合物。碳亦可以所有卤素反应形成四卤化物。碳可形成多种氧化物如：一氧化碳、二氧化三碳（C₃O₂）和二氧化碳。碳也会形成二硫化物和二硒化物。[14]

硅可形成两种氢化物：甲硅烷（SiH₄）和乙硅烷（Si₂H₆）。硅和氟、氯、溴和碘形成四卤化物。硅也形成二氧化硅和二硫化硅。[15]

锗可形成两种氢化物：甲锗烷（GeH₄）和乙锗烷（Ge₂H₆）。锗和除了砈之外的所有卤素形成四卤化物和二卤化物。锗和除了釙之外的所有氧族元素形成二氧化物、二硫化物、二硒化物。[16]

锡可形成两种氢化物：甲锡烷（SnH₄）和乙锡烷（Sn₂H₆）。锡和除了砈之外的所有卤素形成四卤化物和二卤化物。[17]

铅可形成一种氢化物，即铅烷（PbH₄）。铅和氟、氯形成四卤化物及二卤化物，也可形成四溴化铅和二碘化铅，但不稳定。铅形成四种氧化物、一种硫化物、一种硒化物、及一种碲化物。[18]

目前没有已知的鈇化合物。[19]理論上鈇的化學特性應與鉛相近，能形成FlO、FlF₂、FlCl₂、FlBr₂和FlI₂。如果其高价態（Ⅳ）能夠進行化學反應，它將只能形成FlO₂和FlF₄。它也有可能形成混合氧化物Fl₃O₄，類似於Pb₃O₄。而一些研究指出鈇的化學特性可能和惰性氣體氡更接近。[20]