Αντιδραστικότητα της Ομάδας 13 προς το νερό και τα μέταλλα

Ο περιοδικός πίνακας αποτελείται από στοιχεία και αυτά τα στοιχεία χωρίζονται σε ομάδες. Οι διαμορφώσεις ηλεκτρονίων των στοιχείων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διαίρεση τους σε ομάδες. Τα ηλεκτρόνια σθένους αυτών των στοιχείων βρίσκονται σε τροχιακά s και p, τα οποία είναι γεμάτα. Τα ηλεκτρόνια σθένους των εξωτερικών μετάλλων μετάπτωσης βρίσκονται σε d τροχιακά (ομάδες 3-11 στον περιοδικό πίνακα). Τα μεταβατικά στοιχεία είναι αυτά των οποίων τα τροχιακά f είναι γεμάτα.

Στοιχεία Ομάδας 13

Η ικανότητα ενός στοιχείου να αποβάλλει τα ηλεκτρόνια του εξωτερικού σθένους του προσδίδει μεταλλικές ιδιότητες, οι οποίες έχουν ως αποτέλεσμα ισχυρή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, μεταξύ άλλων φυσικών και χημικών ιδιοτήτων. Υπάρχουν 20 ραδιενεργά μέταλλα στις 1, 2, 3, 12, 13, 14 και 15 ομάδες του πίνακα. Μερικά ραδιενεργά στοιχεία είναι το κοπερνίκιο, το φλερόβιο, το πολώνιο και το συκώτι. Αυτά τα στοιχεία είναι επίσης μέταλλα.

Εκτός από αυτά τα στοιχεία, υπάρχουν και άλλα στοιχεία που ονομάζονται μεταλλοειδή. Ένα μεταλλοειδές μπορεί να έχει ιδιότητες με ένα μείγμα μετάλλων και μη μετάλλων. Αυτά είναι συνήθως ημιαγωγοί. Τα υπόλοιπα στοιχεία στον πίνακα είναι αμέταλλα. Τα μέταλλα σχηματίζουν γενικά κατιόντα και ιοντικές ενώσεις (που έχουν ιονικούς δεσμούς), ενώ τα αμέταλλα παράγουν ανιόντα ή μοριακές ενώσεις. Αν όμως ενωθούν, σχηματίζουν άλατα. Το άλας είναι μια ιοντική ένωση με κατιόντα και ανιόντα.

Στοιχεία της ομάδας 13

Το μεταλλοειδές βόριο και μέταλλα όπως το αλουμίνιο, το θάλλιο, το ίνδιο και το γάλλιο είναι στοιχεία της Ομάδας 13. Το βόριο είναι το ελαφρύτερο στοιχείο με ιδιότητες ημιαγωγών και σχηματίζει ομοιοπολικούς δεσμούς και όχι ιοντικούς. Τα άλλα μέλη είναι μέταλλα, αλλά τα οξείδια και τα υδροξείδια τους έχουν διαφορετικές ιδιότητες και αντιδραστικότητα. Τα οξείδια και τα υδροξείδια του αργιλίου και του γαλλίου παρουσιάζουν τόσο όξινες όσο και βασικές ιδιότητες. Τα αμφοτερικά στοιχεία αντιδρούν τόσο με οξέα όσο και με βάσεις.

Η αμφοτερική ιδιότητα των στοιχείων βοηθά στην κατοχή ιδιοτήτων τόσο μη μεταλλικών όσο και μεταλλικών. Τα οξείδια και τα υδροξείδια του θαλλίου και του ινδίου παρουσιάζουν μεταλλικές ιδιότητες. Το γάλλιο έχει ασυνήθιστα χαμηλό σημείο τήξης (περίπου 30 °C). Μπορεί ακόμη και να λιώσει στο χέρι σας.

Το αλουμίνιο στην ομάδα εμφανίζει και τις δύο αυτές ιδιότητες και αντιδρά τόσο με οξέα όσο και με βάσεις. Έτσι, ονομάζεται αμφοτερική. Το παρακάτω είναι ένα παράδειγμα αντίδρασης οξέος:

2Al (s) + 6 HCl (aq) → 2AlCl3 (aq) + 3 H2 (g)

Σε μια αντίδραση, τα προϊόντα αλουμινίου με βάση θα εξαρτηθούν από τις συνθήκες αντίδρασης. Για παράδειγμα: 

2 Al (s) + 2 NaOH (aq) +6 H2 O (l) → 2Na [Al(OH)4] (aq) + 3H2 (g) 

Η αντίδραση με το αλουμίνιο θα παράγει αέριο υδρογόνο τόσο σε οξέα όσο και σε βάσεις.

Η διαμόρφωση ηλεκτρονίων κελύφους σθένους αυτής της ομάδας είναι ns²np¹. Όταν το αλουμίνιο αντιδρά, παίρνει όλα τα ηλεκτρόνια σθένους του, παράγοντας έτσι ενώσεις με κατάσταση οξείδωσης 3+. Για παράδειγμα, ενώσεις όπως το AlF3 και το Al2(SO4)3 είναι ομοιοπολικές.

Στοιχεία όπως το θάλλιο, το ίνδιο και το γάλλιο σχηματίζουν επίσης ιοντικές ενώσεις με ιόντα M3+. Αυτά τα τρία στοιχεία παρουσιάζουν μια κατάσταση οξείδωσης 3+ που λαμβάνεται από τα τρία ηλεκτρόνια σθένους. Παρουσιάζουν επίσης την κατάσταση οξείδωσης μερικές φορές (σε αυτήν την περίπτωση, 1+), η οποία είναι δύο μικρότερη από την αναμενόμενη τιμή.

Εάν το σταθερό ιόν παράγεται με κατάσταση οξείδωσης δύο φορές χαμηλότερη από την αναμενόμενη για την ομάδα, εμφανίζει ένα φαινόμενο αδρανούς ζεύγους. Τα στοιχεία με στοιχεία εφέ αδρανούς ζεύγους, το τροχιακό σθένους είναι ένα ζεύγος ηλεκτρονίων. Το φαινόμενο αδρανούς ζεύγους είναι χαμηλότερο για τα στοιχεία p-block γενικά. Το ιόν Tl+(aq) είναι πιο σταθερό σε υδατικά διαλύματα από το ιόν Tl3+ (aq). Αυτά τα μέταλλα αντιδρούν επίσης με το νερό και τον αέρα για να παράγουν 3+ ιόντα. Αλλά το θάλλιο αλληλεπιδρά για να παράγει παράγωγα θαλλίου(Ι). Το θείο, ο φώσφορος και τα αλογόνα είναι όλα μέταλλα της ομάδας 13. Αυτά τα στοιχεία αντιδρούν άμεσα με τα αμέταλλα και παράγουν ενώσεις.

AlCl3+(C2H5)2O→Al(C2H5)2OCl3

Τα μέταλλα της ομάδας 13 είναι ως επί το πλείστον όλα αντιδραστικά. Η διαδικασία παθητικοποίησης συμβαίνει όταν ένα ισχυρό φιλμ μετάλλου παράγει οξείδιο όταν εκτίθεται στον αέρα. Εάν διαταραχθεί η παθητικοποίηση, το μέταλλο θα αρχίσει να αντιδρά. Μπορείτε να διαταράξετε το παθητικοποιημένο μέταλλο στον υδράργυρο έτσι ώστε να μην σχηματιστεί η μεμβράνη.

Μερικά μέταλλα διαλύονται στον υδράργυρο, σχηματίζοντας ένα αμάλγαμα που αφαιρεί το προστατευτικό στρώμα οξειδίου, εκθέτοντας το μέταλλο για αντίδραση. Αυτό το αμάλγαμα προκαλεί αυτά τα στοιχεία να αντιδρούν με το νερό και τον αέρα.

Το αλουμίνιο είναι ένας εξαιρετικός αναγωγικός παράγοντας που μπορεί να διαχωρίσει ορισμένα μέταλλα από τα οξείδια τους και όχι άλλους αναγωγικούς παράγοντες. Το αλουμίνιο είναι ζωτικής σημασίας για το διαχωρισμό των Mo, W και Cr από τα οξείδια τους, παρόλο που είναι πιο ακριβό από τη μείωση του άνθρακα.

Η αντίδραση της ομάδας 13 με νερό

Το νερό έχει χαμηλή αντιδραστικότητα στα στοιχεία της Ομάδας 13. Το βόριο (Β) δεν αντιδρά καθόλου με το νερό. Το στοιχείο που αντιδρά με το νερό είναι το αλουμίνιο. Φαίνεται να αντιδρά, αλλά σχηματίζει ένα εξωτερικό στρώμα οξειδίου του αλουμινίου (Al²O³), το οποίο είναι στερεή μορφή και προστατεύει το υπόλοιπο μέταλλο.

2Al + 6H2O →2 Al (OH)3+ 3H2

Συμπέρασμα

Αυτό το άρθρο σας λέει για τη σημασία της αντιδραστικότητας των στοιχείων της ομάδας 13 προς το νερό και τα μέταλλα. Μεταξύ όλων των στοιχείων, το βόριο δεν αντιδρά με το νερό και τον ατμό, αλλά αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία, το βόριο δείχνει αντιδραστικότητα με τον ατμό. Το βόριο επίσης δεν παρουσιάζει αντιδραστικότητα προς τα μέταλλα, γεγονός που υπογραμμίζει τη μη μεταλλική του φύση.