1.1. Способы получения

Технический бор получают из природного сырья в несколько стадий:

Na₂B₄O₇∙10H₂O H₃BO₃ B₂O₃ B (аморфный)

Чистый бор получают электролизом расплавленных фтороборатов, восстановлением или разложением его галогенидов, а также разложением гидридов   бора:

2BBr₃ + 3H₂ = 2B + 6HBr

B₂H₆ = 2B + 3H₂

Алюминий получают электролизом глинозема (Al₂O₃) в расплавленном криолите Na₃AlF₆ в присутствии флюсов AlF_3, CaF_2, MgF_2.

Ga, In и Tl получают при переработке полиметаллических руд. При этом данные элементы выделяют в виде оксидов или хлоридов, которые затем химическим или электрохимическим способом восстанавливают до металлов.

 

1.2. Химические свойства

Бор – неметалл, остальные элементы – металлы. Все элементы проявляют степень окисления +3, а бор может быть отрицателен (–3). Для таллия наиболее характерна степень окисления +1.

Химия бора во многом напоминает химию кремния (правило диагонали); они близки по электроотрицательности, их гидроксиды являются слабыми кислотами, оксиды имеют высокие температуры плавления и очень устойчивы, соединения с металлами тверды и тугоплавки, соединения с водородом – летучие     вещества, воспламеняющиеся на воздухе. В обычных условиях бор (подобно кремнию) весьма инертен и воздействует лишь с фтором; при нагревании окисляется кислородом, серой, галогенами, азотом. В кислотах, не являющихся окислителями, бор не растворяется. Химическая активность аморфного бора выше, чем кристаллического.

Al, Ga и In на воздухе покрыты прочной оксидной пленкой и поэтому не      изменяются. Таллий же медленно окисляется.

Al – довольно активный амфотерный металл. Очищенный от оксидной пленки он легко реагирует с водой; взаимодействует с неметаллами (галогены, кислород, сера, азот, углерод, фосфор), оксидами, кислотами, щелочами, аммиаком. Пассивируется концентрированными HNO₃ и H₂SO₄ на холоду.

Ga, In и Tl по химическим свойствам близки к алюминию, хотя щелочи на Tl не действуют.

На рисунках 1 и 2 показано взаимодействие p – элементов III группы с простыми веществами и с важнейшими реагентами.

 

                 

Рис. 1. Схема взаимодействия р–элементов III группы с простыми веществами 

 

Рис. 2. Схема взаимодействия р–элементов III группы с важнейшими реагентами

 

        Ga + 6HNO_3(конц.) = Ga(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

        2B_{(аморфный)} + 2KOH + 2H₂O = 2KBO₂ + 3H₂

        3Te + 4HNO_3(разб.) = 3TeNO₃ + NO + 2H₂O

         

 

1.3. Бинарные соединения

 

        В бинарных соединениях степени окисления для бора +3 и –3, для Al, Ga, In +3, для Tl +1 и +3. Многие бинарные соединения бора похожи по свойствам на аналогичные соединения кремния.

 

 

1.3.1. Соединения с водородом

 

        Из рассматриваемой группы элементов наиболее изучены гидриды бора   (бораны). Бораны имеют различный состав, определяемый формулами B_nH_n+4 и B_nH_n+6. Обычно смесь боранов получается при действии кислот на бориды,       например:

6MgB₂ + 12HCl = B₄H₁₀ + 6MgCl₂ + 8B + H₂

        Бораны очень реакционноспособны, реагируют с кислородом со взрывом, разлагаются водой, спиртами и щелочами:

B₂H₆ + 3O₂ = B₂O₃ + 3H₂O

B₂H₆ + 6H₂O = 2H₃BO₃ + 6H₂

B₄H₁₀ + 4NaOH + 12H₂O = 4Na[B (OH)₄] + 11H₂

        Известен полимерный гидрид алюминия (алан) AlH₃, который получается действием AlCl₃ на LiH в эфирном растворе:

AlCl₃ + 3LiH = AlH₃ + 3LiCl

        В избытке LiH образуется тетрагидридоалюминат лития (сильный восстановитель, разлагающийся водой):

AlCl₃ + 4LiH = Li[AlH₄] + 3LiCl

                      или   AlCl₃ + LiH = Li[AlH₄]

Li[AlH₄] + 4H₂O = LiOH + Al(OH)₃ + 4H₂

        Гидриды галлия и индия ЭH₃, подобно AlH₃ полимерны.