Елементи групи ІІІА
ІІІА групу складають елементи 6В, 13Al, 31Ga, 49In, 89Tl. Будова зовнішніх
(таблиця 5).
Елементи групи ІІІ А
Таблиця 5
Продовження таблиці 5
3.1. Фізичні характеристики елементів Таблиця 6
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 : BГ3 + 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 : EГ3 + 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.
|