III а подгруппа
1. Общая характеристика элементов
2. Природные формы
3. Простые вещества
3.1 Методы получения
3.2 Физические и химические свойства
4. Области применения элементов
1. Общая характеристика элементов
Элементы III A-подгруппы открывают в периодах Периодической системы р-элементы. В эту подгруппу входят бор, алюминий, галлий, индий и таллий. Внешняя электронная оболочка в основном состоянии имеет конфигурацию ns2np1. При переходе s-электрона в возбужденное состояние образуется электронная конфигурация с тремя неспаренными электронами, способными участвовать в образовании трех ковалентных sр2-гибридных химических связей. Основной степенью окисления элементов является (+3). Исключения составляет таллий. Для него характерна степень окисления (+1). В группе по вертикали от бора к таллию увеличивается стабильность низших степеней окисления.
Бор от латинского «боракс» - бура, белый минерал. Алюминий от латинского «алуминис» - квасцы. Галлий от латинского «галлус» - галльский петух символ Франции. Индий от испанского «индиго» - ярко-синяя окраска. Таллий от греческого «таллос» - ярко-зелёный цвет.
Соединения элементов этой подгруппы имеют следующие структуры:
треугольная плоская структура, образованная за счет sр2-гибридизации;
тетраэдрическая структура, образованная за счет sр3-гибридизации;
октаэдрическая структура, образованная за счет шести sр3d2-гибридных АО.
Химия бора резко отличается от химии алюминия. Бор по целому ряду свойств ближе к кремнию, а алюминий – к бериллию, чем друг к другу (диагональное сходство).
Среди элементов III группы бор – единственный неметалл и в своих соединениях образует преимущественно ковалентные химические связи. Остальные элементы группы являются металлами и во многих соединениях образуют ионные химические связи. Металлические свойства увеличиваются от бора к таллию, хотя и немонотонно (влияние d- и f-сжатия). В соответствии с этим усиливаются основные свойства гидроксидов:
В(ОН)3 Al(OH)3 Ga(OH)3 In(OH)3 Tl(OH)3
кислота амфотерные гидроксиды основание
В ряду напряжений металлов Al, Ga, In и Tl расположены левее водорода и вытесняют его при взаимодействии с кислотами.
Таблица 1.
Основные характеристики элементов III А подгруппы
|
Основные характеристики |
B |
Al |
Ga |
In |
Tl |
|
Атомный радиус, нм |
0,097 |
0,143 |
0,139 |
0,166 |
0,171 |
|
Потенциал ионизации, эВ Э0 → Э3+
|
8,298
|
5,986
|
5,998
|
5,786
|
6,11
|
|
Электроотрицатель- ность, эВ |
2,01 |
1,47 |
1,82 |
1,49 |
1,44 |
|
Плотность, г/см3 |
2,34 |
2,698 |
5,907 |
7,301 |
11,85 |
|
Температура плавления, °C |
2300 |
660,53 |
29,93 |
156,32 |
303,7 |
|
Температура кипения, °C |
3658 |
2467 |
2403 |
2080 |
1457 |
|
Содержание в земной коре, % (масс.) |
1,9·10-3 |
8,8 |
1,5·10-3 |
1,4·10-5 |
3·10-4 |