Основные теоретические положения

Типичными элементами третьей группы являются бор и алюминий. Строение валентного электронного уровня у атомов этих элементов одинаково – ns²nр¹. Эти элементы во внешнем слое имеют по три электрона, а поэтому образуют соединения, в которых степень окисления равна +3.

Бор относится к неметаллам, хотя неметаллические свойства у него выражены слабо. Он хорошо растворяется в щелочах, с кислородом образует одно соединение – оксид бора (+3) В₂О₃, который при взаимодействии с водой дает ортоборную кислоту.

При прокаливании борная кислота Н₃ВО₃ теряет воду и при температуре 100 °С переходит сначала в метаборную кислоту НВО₂, затем при 140 °С в тетраборную кислоту Н₂В₄О₇ и, наконец, в оксид бора В₂О₃.

Борная кислота – слабая кислота, поэтому ее соли – бораты – подвергаются гидролизу. Наиболее устойчивым соединением бора является бура – Na₂B₄O₇ · 10 H₂O. При взаимодействии буры с сильными кислотами образуется борная кислота

Na₂B₄O₇ + 2HCl + 5H₂O = 4Н₃ВО₃ + 2NaCl

При прокаливании буры происходит вспучивание кристаллов вследствие выделения кристаллизационной воды, при этом образуется прозрачная стекловидная масса. Расплавленная бура с оксидами металлов образует двойные соли метаборной кислоты, окрашенные в характерные цвета, например

CoO + Na₂B₄O₇ = 2NaBO₂ ^. Co(BO₂)₂ (синего цвета).

Эти соли после растворения в расплавленной буре и охлаждения образуют цветные стекла, которые называются перлами. Благодаря своей способности давать окрашенные перлы бура находит применение в аналитической химии. Бура, как соль слабой кислоты подвергается гидролизу

Na₂B₄O₇ + 3H₂O 2NaBO₂ + 2H₃BO₃ ,

2NaBO₂ + 4H₂O 2NaOH + 2H₃BO₃ .

В отличие от бора алюминий и все остальные элементы главной подгруппы третьей группы являются металлами. Алюминий представляет собой серебристо-белый металл, который на воздухе очень быстро покрывается тонким плотным слоем оксида, предохраняющим его от дальнейшего окисления.

В ряду напряжений алюминий расположен после магния, но, несмотря на это, не вытесняет водород из воды благодаря защитному слою оксида. Если алюминий освободить от этого слоя, то он будет вытеснять водород из воды, превращаясь в гидроокись.

Алюминий легко растворяется в разбавленных кислотах – серной и соляной, в особенности при нагревании. Кроме того, алюминий при нагревании растворяется и в концентрированных растворах этих кислот. При взаимодействии его с концентрированной серной кислотой выделяется сероводород.

Алюминий легко растворяется в растворах щелочей с образованием алюминатов. Этот процесс протекает в две стадии: сначала оксидная пленка растворяется в растворе щелочи, затем алюминий взаимодействует с водой с выделением водорода и образованием Al(OH)₃, который растворяется в избытке щелочи.

С кислородом алюминий обычно образует оксид Al₂O₃, который растворяется и в кислотах и в сильных щелочах.

Соли алюминия подвергаются гидролизу, причем соли, образованные сильными кислотами, подвергаются частичному гидролизу и в растворах показывают кислую реакцию, а соли образованные слабыми кислотами (например Al₂S₃), подвергаются полному необратимому гидролизу.