Здавалка
Главная | Обратная связь

Елементи групи ІІІА



ІІІА групу складають елементи 6В, 13Al, 31Ga, 49In, 89Tl. Будова зовнішніх

електронних рівнів – ns2np1, E # – – , де n (номер періоду) = 2, 3, 4, 5, 6
ns np

(таблиця 5).

 

Елементи групи ІІІ А

 

Таблиця 5

Cимвол елементу B Al Ga In Tl
Українська назва Бор Алюміній Галій Індій Талій
Російська назва Бор Алюминий Галлий Индий Таллий
Латинська назва Borum Aluminium Gallium Indium Tallium
Рік відкриття
Автор відкриття Ж.Л.Гей-Люссак, Л.Ж.Тернар Х.К.Ерстед П.Е.Лекок де Буабодран Ф.Рейх, Є.Ріхтер У.Крукс
Вміст у земній корі, масова частка, % 5·10-3 8,8 1,5·10-3 1,4·10-5 3·10-4
Основні природні сполуки Na2B4O7·10H2O; Na2B4O7·4H2O; H3BO3 Al2O3·nH2O; Na3AlF6 CuGaS2; як домішки мінералів алюмінію, цинку, заліза FeIn2S4; CuInS2; як домішки мінералів цинку TlAsS2; (Tl, Cu, Ag)2Se; як домішки мінералів цинку, заліза, свинцю
Агрегатний стан (форма існування) у звичайних умовах Твердий кристалічний чорний неметал Сріблястий метал Сріблясто-білий метал Сріблясто-білий метал Сріблясто-білий метал
Густина, г/см3, 298 К 2,34 2,70 5,90 7,31 11,85
Температура плавлення, °С 29,78 156,4
Вміст в організмі людини, масова частка,% 10‾5 10‾5      

 

 

Продовження таблиці 5

  B Al Ga In Tl
Місце найбільшого накопичення в організмі людини Легені, щитоподібна залоза, селезінка, печінка, мозок, нирки, серцевий м’яз Сироватка крові, легені, печінка, кістки, нирки, мозок      
Біологічна роль Бере участь у вуглеводо-фосфорному обміні, підсилює дію інсуліну, зменшує дію вітамінів В2 та В12, кишкової амілази та протеїну, гальмує окислення адреналіну Сприяє розвитку та регенерації епітеліальної, сполучної та кісткової тканини, впливає на активність ферментів та травних залоз Не з’ясована Не з’ясована Проявляє токсичну дію, інгібує ферменти, що мають у своєму складі HS – групу
Найважливіші фармацевтичні препарати Н3ВО3 – як дезинфікуючий засіб; для лікування гіпотрофій; в стоматології. Na2B4O7 – антисептичний засіб Al2(SO4)3 проявляє в’яжучу, протизапальну, протимікробну та кровоспиняючу дію; Al(OH)3 – як адсорбуючий, обгортаючий засіб; проявляє антацидну дію; в стоматології. KAl(SO4)2·12H2O – як в’яжучий, проти-запальний, кровоспиняючий засіб. Al2O3; K2O·Al2O3·6SiO2; Al2O3·2SiO2·2H2O – в стоматології В сплавах з золотом, оловом – у стоматології; Ga(NO3)3 – проявляє протипухлинну дію; радіоактивний 72Ga – для лікування та діагностики рака кісток В сплавах з золотом – у стоматології. Радіоактивний 115In – як індикатор у діагностиці В сплавах з золотом – у стоматології. Радіоактивний 204Tl – для лікування гострих і хронічних захворювань нервової системи, гнійних отитів, травм периферійної нервової системи

 

3.1. Фізичні характеристики елементів

Таблиця 6

Елемент, Е B Al Ga In Tl
Радіус атома, нм 0,088 0,126 0,127 0,144 0,148
Радіус іона, нм Е3+ Е+   0,027 -   0,053 -   0,062 -   0,080 0,130   0,089 0,144
Перший потенціал іонізації, еВ 8,298 5,986 5,998 5,786 6,108
Спорідненість до електрону, еВ 0,30 0,20 0,39 0,20 0,32
Електронегативність 2,0 1,6 1,8 1,49 1,44
Ступінь окислення Е у сполуках (виділені найбільш характерні) +3 -3 +3 +1, +2 +3 +1, +2 +3 +1, +3

 

3.2. Прості речовини. Бор одержують з природної сировини за схемою:

Інші елементи одержують електролізом солей.

За хімічними властивостями бор – типовий неметал, Al, Ga, In і Tl – метали. За звичайних умов бор інертний, але при високих температурах він активно реагує з киснем, сіркою, азотом, вуглецем. У кислотах, що не є окисниками, бор не розчиняється.

Алюміній – більш-менш активний метал, однак, міцна оксидна плівка захищає його від окислення киснем повітря. З галогенами він реагує за звичайних умов. З сіркою, азотом і вуглецем – при високих температурах. Взаємодіє з кислотами та лугами.

Ga, In і Tl за хімічними властивостями близькі до алюмінію, незважаючи на те, що луги на талій не діють.

Реакції з простими речовинами:

2E + 3Г2 ® 2ЕГ3 (Е = B, Al, Ga, In, Tl);

2Е + Г2 ® 2ЕГ (Е = Ga, In, Tl);

4Е + 3О2 ® 2Е2О3 (Е = B, Al, Ga, In, Tl), а Tl утворює ще і Tl2O;

2Е + 3S ® Е2S3 (Е = B, Al, Ga, In, Tl), а Tl утворює ще і Tl2S;

2Е + N2 ® 2EN (Е = B, Al);

E + P ® EP (Е = B, Al, Ga, In), а Tl утворює Tl3P9, TlP3, TlP5;

4Е + 3C ® E4C3 (Е = B, Al), а B утворює ще і B4C, B14C2.

З металами бор утворює бориди, наприклад MgB2, CrB, HfB2, TaB2 тощо, а Al, Ga, In, Tl – сплави.

 

Реакції з найважливішими реагентами :

2Tl + 2H2O ® 2TlOH + H2;

2E + 6HCl ® 2ECl3 + 3H2 (E = Al, Ga, In);

2Tl + 2HCl ® 2TlCl + H2;

2E + 6H2SO4конц ® E2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (E = Ga, In);

2Tl + 2H2SO4конц ® Tl2SO4 + SO2 + 2H2O;

2B + 3H2SO4конц ® 2H3BO3 + 3SO2;

2E + 3H2SO4розв ® E2(SO4)3 + 3H2 (E = Al, Ga, In);

2Tl + H2SO4розв ® Tl2SO4 + H2;

E + 6HNO3конц ® E(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (E = Ga, In);

Tl + 2HNO3конц ® TlNO3 + NO2 + H2O;

B + 3HNO3конц ® H3BO3 + 3NO2;

E + 4HNO3розв ® E(NO3)3 + NO + 2H2O (E = Al, Ga, In);

3Tl + 4HNO3розв ® 3TlNO3 + NO + 2H2O;

2E + 6NaOH +3H2O ® 2Na3[E(OH)6] + 3H2 (E = Al, Ga, In);

2Bаморфний + 2NaOH +2H2O ® 2NaBO2 + 3H2;

3.3. Бінарні сполуки

3.3.1. Сполуки з воднем. Найбільш поширеними водневими сполуками елементів ІІІА групи є водневі сполуки бору, або борани, складу B2H6 (найбільш стійкі), B4H10, B5H9, B6H10 тощо. Борани утворюються при дії кислоти на борид магнію. Вони дуже реакційно здатні.

З киснем реагують з вибухом:

B2H6 + 3O2 ® 3H2O + B2O3.

Розкладаються водою:

B2H6 + 6H2O ® 2H3BO3 + 6H2.

В молекулах боранів існує трицентровий електронно-дефіцитний зв’язок між атомами бору, утворений за допомогою водневих містків:

 

 

Молекула B2H6 являє собою два тетраедра, що з’єднані вздовж ребра.

Відомий гідрид алюмінію, який має полімерну будову –(AlH3)n.

 

3.3.2. Галогеніди. Всі елементи ІІІА групи утворюють з усіма галогенами – ЕГ3. Для талію ще відомі галогеніди складу ТlГ.

Галогеніди бору – типові галогенангідриди (BF3 та BCl3 – гази, BBr3 – рідина, ВІ3 – тверда речовина), розкладаються водою :

3 + 3H2O ® H3BO3 + 3HГ (Г = Cl, Br, I);

Гідроліз BF3 відбувається за рівнянням:

4BF3 + 3H2O ® H3BO3 + 3H[BF4];

 

BF3 взаємодіє з фторидами з утворенням комплексного іону:

BF3 + F‾ ® [BF4]‾.

Галогеніди інших елементів – солі, добре розчинні у воді (крім фторидів), сильно гідролізують :

3 + 2H2O D E(OH)2Г + 2HГ.

Галогеніди утворюють комплексні сполуки, наприклад, K3[InBr6], K[AlCl4].

Галогеніди талію TlГ3 – окисники; а TlГ – типові солі, у водних розчинах не гідролізують. TlF, на відміну від TlF3 добре розчиняється у воді.

 

3.3.3. Оксиди. Елементи ІІІ А групи утворюють оксиди Е2О3, а талій – ще і Tl2O. Всі оксиди є твердими речовинами.

В2О3 – кислотний оксид, розчиняється у воді з утворенням ортоборної кислоти:

В2О3+3Н2О®2Н3ВО3.

Інші оксиди Е2О3 у воді не розчиняються.

Al2O3, Ga2O3 та In2O3 – амфотерні: взаємодіють з лугами:

Е2О3+6NaOH+3H2O®2Na3[E(OH)6]

та з кислотами:

Е2О3+6HNO3®2E(NO3)3+3H2O.

Tl2O3, Tl2O – основні оксиди. Tl2O розчиняється у воді з утворенням сильної основи TlOH:

Tl2O+H2O®2TlOH.

 

3.3.4. Сполуки з іншими елементами. Елементи ІІІ А групи утворюють сульфіди E2S3, а талій – ще і Tl2S. Сульфіди бору, алюмінію, галію повністю гідролізують;

E2S3+6H2O→2E(OH)3+3H2S.

Сульфіди індію та талію E2S3 не взаємодіють ні з водою, ні з кислотами.

Елементи ІІІ А групи утворюють сполуки з азотом – нітриди EN. Алмазоподібна модифікація BN більш тверда та термостійка, ніж алмаз.

Фосфіди ЕР стійкі сполуки, мають властивості напівпровідників.

З карбідів найбільше значення має карбід боруВ4С. Це хімічно інертна сполука, тверда, як алмаз, добре проводить електричний струм.

 

3.4. Гідроксиди та їх похідні. Всі елементи ІІІ А групи утворюють гідроксиди Е(ОН)3, а талій – ще і TlOH. Хімічні властивості гідроксидів зі збільшенням порядкового номеру елемента закономірно змінюються: Н3ВО3 – кислота, Al(OH)3, Ga(OH)3, In(OH)3 – амфотерні гідроксиди, Tl(OH)3 – основа, TlOH – сильна, розчинна у воді основа.

Гідроксиди алюмінію, галію, індію та талію одержують дією лугів на розчинні солі:

E(NO3)3+3NaOH®E(OH)3+3NaNO3.

Ці гідроксиди термічно нестійкі:

2E(OH)3 E2O3+3H2O.

 

Гідроксид Tl(I) також розкладається при нагріванні:

2TlOH Tl2O+H2O.

Амфотерні гідроксиди алюмінію, галію та індію взаємодіють з лугами та кислотами:

E(OH)3+3NaOH®Na3[E(OH)6];

E(OH)3+3HNO3®E(NO3)3+3H2O.

Солі сильних кислот розчиняються у воді та частково гідролізують. Розчинні солі слабких кислот гідролізують повністю:

Al2(CO3)3+6H2O®2Al(OH)3+3H2O+3CO2.

Ортоборну кислоту H3BO3 одержують або розчиненням у воді оксиду, або витисненням її з тетраборату натрію сильними кислотами:

Na2B4O7+H2SO4+5H2O®4H3BO3+Na2SO4.

Н3ВО3 – дуже слабка кислота. При нейтралізації її лугами утворюються солі не ортоформи, а поліборних кислот, зокрема тетраборної Н2В4О7, яка у вільному стані не існує:

4H3BO3+2NaOH®Na2B4O7+7H2O.

При нагріванні Н3ВО3 втрачає воду:

 

H3BO3 B2O3.

 

Лабораторна робота

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.