Τι είναι τα στοιχεία της ομάδας 13

Επειδή η ομάδα 13 ήταν η πρώτη που διέσχισε τη διάσπαση μετάλλου-μη μετάλλου, η χημεία της είναι πιο διαφορετική από αυτή των ομάδων 1 και 2, που περιλαμβάνουν μόνο μέταλλα. Τα στοιχεία της ομάδας 13, με εξαίρεση το βόριο, είναι όλα ηλεκτροθετικά, που σημαίνει ότι χάνουν ηλεκτρόνια αντί να τα αποκτούν σε χημικές αντιδράσεις. Η 13η ομάδα στοιχείων αποτελείται από έξι στοιχεία. Τα στοιχεία που εμπλέκονται είναι το βόριο (Β), το αλουμίνιο (Al), το γάλλιο (Ga), το ίνδιο (In), το θάλλιο (Tl) και το στοιχείο 113. Αυτό το στοιχείο αναφέρεται ως Ununtrium [Uut]. Το πιο κοινό χαρακτηριστικό της ομάδας είναι ότι η πυρηνική δομή κάθε στοιχείου περιλαμβάνει τρία ηλεκτρόνια στο εξωτερικό περίβλημα. Το βόριο είναι το ελαφρύτερο στοιχείο στην ομάδα. Δεν είναι κατασκευασμένο από μέταλλο με κανέναν τρόπο. Παραδόξως, το υπόλοιπο συγκρότημα αποτελείται από λευκό μέταλλο.

Φυσικές ιδιότητες των στοιχείων 

• Καθώς η ομάδα προχωρά, η κατάσταση οξείδωσης +1 φαίνεται να είναι πιο σταθερή από τα επίπεδα +3. Η βασική αιτία για αυτό είναι το φαινόμενο αδρανούς ζεύγους.
• Το βόριο έχει υψηλό σημείο τήξης και είναι εξαιρετικά εύφλεκτο. Λόγω της εικοσάεδρης μορφής του, το γάλλιο έχει το χαμηλότερο σημείο τήξης από όλα τα στοιχεία του βορίου. Σε υψηλές θερμοκρασίες, όλα τα μέλη αυτής της οικογένειας καίγονται σε οξυγόνο, παράγοντας M2O3.
• Το αλουμίνιο είναι ένα μέταλλο με αμφοτερικές ιδιότητες. Σύμφωνα με αυτό, το μέταλλο διαλύεται σε ασθενή μεταλλικά οξέα και υδροξείδιο του νατρίου (υδατικό).
• Η οξύτητα των υδροξειδίων μειώνεται καθώς προχωράμε στην ομάδα.
• Το βορικό οξύ είναι ένα μονοβασικό οξύ που έχει υψηλή ευαισθησία στο φως.
• Η πυρηνική ακτίνα του ινδίου είναι μικρότερη από αυτή του θαλλίου λόγω του αποτελέσματος της συμπίεσης της λανθανίδης. Η λανθανίδη είναι προϊόν της λανθανίδης.

Η εμφάνιση της οικογένειας βορίου 

Το βόριο υπάρχει μόνο σε ίχνη στη φύση. Η κύρια αιτία είναι ένας κατακλυσμός υποατομικών σωματιδίων που απελευθερώνονται από την ακτινοβολία. Το αλουμίνιο είναι ευρέως διαθέσιμο στη σημερινή κοινωνία. Στην επιφάνεια του πλανήτη, είναι επίσης το τρίτο πιο άφθονο στοιχείο (8,3 τοις εκατό). Το γάλλιο, από την άλλη πλευρά, είναι άφθονο στον φλοιό της γης, με 13 μέρη ανά μόριο. Το 61ο πιο διαδεδομένο στοιχείο στον φλοιό της γης είναι το ίνδιο. Το θάλλιο μπορεί να βρεθεί σε μικρές ποσότητες σε κάθε ήπειρο. Το Ununtrium είναι ένα ανθρωπογενές στοιχείο που δεν υπάρχει στη φύση.

Ομοιοπολικός χαρακτήρας στοιχείων της ομάδας 13 

Ο σχηματισμός ομοιοπολικών ενώσεων από στοιχεία της ομάδας 13 καθορίζεται κυρίως από τρεις σημαντικούς παράγοντες:

• Είναι σημαντικό να χρησιμοποιείτε τον κανόνα του Fagan. Όσο μεγαλύτερη είναι η ομοιοπολικότητα, τόσο χαμηλότερο είναι το κατιόν.
• Έχουν απίστευτα υψηλές ενθαλπίες ιονισμού (IE1+IE2+IE3), καθιστώντας δύσκολη τη σύνθεση ιοντικών ενώσεων.
• Δεδομένου ότι έχουν υψηλότερες ηλεκτραρνητικότητες, η σύνθεση των ενώσεων δεν θα οδηγήσει σε μεγαλύτερη διαφορά ηλεκτραρνητικότητας.

Χημικές ιδιότητες των στοιχείων της ομάδας 13 

Αντιδραστικότητα της Ομάδας 13 προς το οξυγόνο. Σε υψηλές θερμοκρασίες, κάθε ένα από τα στοιχεία της Ομάδας 13 αντιδρά για να δημιουργήσει τριοξείδια, M2O3. Το Tl παράγει Tl2O επιπλέον του Tl2O3.

4M + O2  → 2M2O3

Το Tl παράγει Tl2O επιπλέον του Tl2O3. Το βόριο στην κρυσταλλική του μορφή δεν αντιδρά με το οξυγόνο. Κατά τη θέρμανση, το λεπτώς διαιρεμένο άμορφο βόριο αλληλεπιδρά με το οξυγόνο για να δημιουργήσει B2O3.

Το αλουμίνιο πρέπει να συνδέεται με τον αέρα σύμφωνα με την επιστήμη, ωστόσο, παραμένει σταθερό. Ο λόγος για αυτό είναι ότι το Al2O3 αναπτύσσει ένα προστατευτικό στρώμα στην επιφάνεια του μετάλλου, καθιστώντας το αδρανές.

Χημικά, το βόριο είναι ένα μη μέταλλο. Τα υπόλοιπα στοιχεία, από την άλλη πλευρά, έχουν μεταλλικές ιδιότητες. Η επέκταση στο Zeff είναι υπεύθυνη για ένα μεγάλο ποσοστό των ανωμαλιών που είναι εμφανείς στα χαρακτηριστικά των στοιχείων της ομάδας 13 (Αποτελεσματικό πυρηνικό φορτίο). Αυτό οφείλεται στην πιο αδύναμη θωράκιση του ατομικού φορτίου από τα γεμάτα (n 1) d10 και (n 2) f14 υποκελύφη.

Το βόριο πλαισιώνει πολυκεντρικούς δεσμούς σε συγκεκριμένα συσσωματώματα αντί να δημιουργεί ένα μεταλλικό πλέγμα με αποτοπισμένα ηλεκτρόνια σθένους. Ένα από τα παραδείγματα που μπορούν να επισημανθούν εδώ είναι τα μεταλλικά βορίδια, στα οποία το βόριο συνδέεται με άλλα γιώτα βορίου. Αυτή η διάταξη δημιουργεί τρισδιάστατα συστήματα ή δέσμες με σταθερές γεωμετρικές δομές.

Οι ουδέτερες ενώσεις των στοιχείων της ομάδας 13 είναι όλες ελλιπείς σε ηλεκτρόνια και συμπεριφέρονται όπως τα οξέα Lewis. Αντί για τους αποεντοπισμένους δεσμούς χωρίς ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο διβοράνιο, τα τρισθενή αλογονίδια των βαρύτερων στοιχείων σχηματίζουν διμερή συνδεδεμένα με αλογόνο με δεσμούς ταιριάσματος ηλεκτρονίων.

Τα οξείδια του αργιλίου και του γαλλίου διαλύονται σε μέτρια οξέα ενώ είναι αμφοτερικά. Επειδή το υδρογόνο έχει σθένος 1 και η οικογένεια του βορίου έχει σθένος 3, τα στοιχεία της ομάδας 13 δεν αντιδρούν ποτέ με το υδρογόνο. Επειδή θέλουν να κάνουν ενώσεις που περιέχουν δότες ζευγών ηλεκτρονίων, οι βάσεις Lewis, τα τριαλογονίδια των στοιχείων της ομάδας 13, είναι ισχυρά οξέα Lewis.

Λόγοι για τον τρόπο που ενεργεί το Βόριο 

Το βόριο διαφοροποιείται από άλλα στοιχεία της ομάδας για διάφορους σημαντικούς λόγους: 

• Είναι σχετικά ελάχιστο σε μέγεθος.
• Η ενθαλπία ιονισμού του είναι εξαιρετικά υψηλή.
• Λόγω του μικρού του μεγέθους, διαθέτει υψηλή ηλεκτραρνητικότητα.
• Το κέλυφος σθένους στερείται d-τροχιακού.

Συμπέρασμα 

Πολλά αμερόληπτα στοιχεία της ομάδας 13 έχουν ανεπάρκεια ηλεκτρονίων και συμπεριφέρονται ως οξέα Lewis. Τα τρισθενή αλογονίδια των βαρύτερων στοιχείων παράγουν διμερή γεφυρωμένα με αλογόνο με δεσμούς ζεύγους ηλεκτρονίων αντί για αποτοπισμένους δεσμούς με έλλειψη ηλεκτρονίων που βρίσκονται στο διβοράνιο. Τα στοιχεία της ομάδας 13 περιλαμβάνουν το βόριο (Β), το αργίλιο (Al), το γάλλιο (Ga), το ίνδιο (In), το θάλλιο (Tl) και το νιχόνιο (Ni) (Nh). Λόγω του μικρότερου μεγέθους τους και της ισχυρότερης πόλωσης, τα στοιχεία της Ομάδας 13 είναι πιο πιθανό να σχηματίσουν σύμπλοκα από τα στοιχεία s-block. Το βόριο μπορεί να σχηματίσει έναν αριθμό συμπλεγμάτων, συμπεριλαμβανομένου του [BF4]–. Τετραεδρική γεωμετρία και sp3 υβριδισμένα τροχιακά υπάρχουν. Πολλά άλλα στοιχεία περιλαμβάνουν επίσης σύνθετες ενώσεις όπως Li[AlH4] και [GaCl6]3-.