Δραστικότητα της Ομάδας 13 προς Οξέα και Αλκάλια

Το ημιμεταλλικό βόριο (Β) και τα μέταλλα αλουμίνιο (Al), γάλλιο (Ga), ίνδιο (In) και θάλλιο (Tl) είναι όλα μέλη της οικογένειας του βορίου. Η οικογένεια του βορίου έχει δύο διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης. Το ένα είναι +3 και +1, αντίστοιχα. Λόγω του φαινομένου αδρανούς ζεύγους, τα βαρύτερα στοιχεία όπως το θάλλιο που έχουν κατάσταση οξείδωσης +1, είναι πιο σταθερά. Άλλα στοιχεία έχουν μια κατάσταση οξείδωσης +3 λόγω αυτής της επίδρασης. Με λίγες ανωμαλίες, η περιοδική ομάδα ακολουθεί μια μοναδική τάση. Σε αυτό το άρθρο, μιλάμε για την αντιδραστικότητα των στοιχείων της ομάδας 13 με οξέα και αλκάλια. Αυτό το άρθρο εξηγεί τη σημασία της αντιδραστικότητας της Ομάδας 13 προς Οξέα και Αλκάλια και την αντιδραστικότητα της Ομάδας 13 προς Οξέα και Αλκάλια.

Στοιχεία Ομάδας 13

• Βόριο 

Το βόριο δεν σχηματίζει υδρίδια, αλλά σχηματίζει ενώσεις όπως το διβοράνιο (B2H6). Τα οργανικά μόρια συντίθενται χρησιμοποιώντας υδρίδια βορίου. Το βορικό οξύ, το οποίο είναι ένα ασθενές οξύ, παράγεται μέσω μιας διαδικασίας δύο σταδίων. Είναι μια από τις πιο κοινές χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή πρόσθετων ενώσεων βορίου.

Το βόριο μπορεί επίσης να κρυσταλλωθεί από διάλυμα υπεροξειδίου του υδρογόνου και βόρακα που αργότερα σχηματίζει υπερβορικό νάτριο, το οποίο είναι υποκατάστατο λευκαντικού. Οι δύο υπεροξο ομάδες που συνδέονται με τα άτομα του βορίου παράγουν υπερβορικό που έχει λευκαντικό περιεχόμενο.

• Αλουμίνιο

Το αλουμίνιο είναι ένα ενεργό μέταλλο με διαμόρφωση ηλεκτρονίων  [Ne] 2s²2p¹. Έχει επίσης κατάσταση οξείδωσης +3. Το αλουμίνιο είναι ένα από τα πιο άφθονα μέταλλα στον φλοιό της Γης, δηλαδή περίπου 7,5 – 8,4 τοις εκατό.

Το αλουμίνιο ήταν γνωστό ως ημιπολύτιμο μέταλλο μέχρι το 1886. Όμως, παρά την αφθονία του, είναι δύσκολο να απομονωθεί και έχει επίσης υψηλό σημείο τήξης. Είναι επίσης εξαιρετικά ακριβό να παραχθεί καθώς ένα mole αλουμινίου απαιτεί τρία mole ηλεκτρονίων για να ηλεκτρολυθεί.

Το αλουμίνιο είναι επίσης αμφοτερικό που σημαίνει ότι μπορεί να διαλυθεί τόσο σε οξέα όσο και σε βάσεις. Παράγει επίσης Al(OH)4– σε υδατικό διάλυμα OH- και [Al(H2O)6]3+ σε υδατικό διάλυμα H3O+. Η κατάσταση οξείδωσης του αλουμινίου είναι +3 που το καθιστά καλό αναγωγικό παράγοντα. Λόγω αυτού, το αλουμίνιο μπορεί να μειώσει το H+(aq) σε H2 αντιδρώντας με οξέα (g).

• Γάλλιο 

Το γάλλιο είναι ένα στοιχείο της ομάδας 13 με ατομικό αριθμό 31 και η συμβολική του αναπαράσταση είναι Ga. Έχει επίσης μια κατάσταση οξείδωσης +3 και τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων [Ar] 2s²2p1. Το γάλλιο είναι χρήσιμο σε πολλές μεταποιητικές βιομηχανίες επειδή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή αρσενιδίου του γαλλίου (GaAs). Αυτό το στοιχείο μετατρέπει αργότερα το φως σε ηλεκτρισμό.

Το γάλλιο συνδυάζεται επίσης με αλουμίνιο για την παραγωγή υδρογόνου. Απορροφά επίσης οξυγόνο από το νερό και απελευθερώνει αέριο υδρογόνο σε μια διαδικασία παρόμοια με μια αντίδραση θερμίτη. Το αλουμίνιο, από την άλλη πλευρά, δημιουργεί ένα προστατευτικό κέλυφος όταν εκτίθεται στο νερό, αλλά όταν συνδυάζεται με το γάλλιο, δεν σχηματίζει ένα προστατευτικό στρώμα. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει στο αλουμίνιο να μετατρέπει το νερό σε υδρογόνο.

• Ίνδιο

Το ίνδιο εμφανίζει διαμόρφωση ηλεκτρονίων [Kr] 2s²2p1. Και οξειδώνεται σε μία από τις δύο καταστάσεις, δηλαδή +1 ή +3. Ωστόσο, η κατάσταση +3 είναι πιο κοινή. Σε θερμοκρασία δωματίου, το ίνδιο είναι διαλυτό σε οξέα αλλά δεν αντιδρά με το οξυγόνο.

Το ίνδιο παράγεται από μεταλλεύματα ψευδαργύρου αφού αυτά έχουν διαχωριστεί. Το ίνδιο χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή κραμάτων και λίγο αλουμίνιο χρησιμοποιείται για τη βελτίωση της πνευματικής δύναμης.

• Θάλλιο 

Το θάλλιο έχει κατάσταση οξείδωσης +3 ή +1. Έχει επίσης μια διαμόρφωση ηλεκτρονίων [Xe] 2s²2p¹. Το θάλλιο είναι βαρύ και είναι πιο σταθερό λόγω της κατάστασης οξείδωσής του +1. Λόγω του φαινομένου αδρανούς ζεύγους, το θάλλιο μπορεί να έχει μια κατάσταση οξείδωσης +1. Το θάλλιο είναι ένα μαλακό, εύκαμπτο μέταλλο αλλά είναι δηλητηριώδες. Αυτό το μέταλλο χρησιμοποιείται σε υπεραγωγούς που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες.

Το βηρύλλιο και το αλουμίνιο έχουν διαγώνια σχέση μεταξύ τους.

• Η ενυδάτωση του Be²+ παράγει [Be(H2O)4]²+ και το Al³+ παράγει Al(H2O)6³+. Και οι δύο αυτές ενώσεις δίνουν ιόντα υδρονίου όταν συνδυάζονται με νερό, γεγονός που τις καθιστά ήπια όξινα.

• Μια άλλη ομοιότητα μεταξύ αλουμινίου και βηρυλλίου είναι ότι και τα δύο είναι αμφοτερικά. Αυτά τα μέταλλα σχηματίζονται με βασικά υδροξείδια. Επιπλέον, αυτά τα μέταλλα αντιδρούν με τον αέρα για να σχηματίσουν επικαλύψεις οξειδίου που προστατεύουν άλλα μέταλλα από τη διάβρωση. Και τα δύο αυτά μέταλλα είναι εξαιρετικά αντιδραστικά.

Βασικές ιδιότητες στοιχείων ομάδας 13 

Η χημεία του βορίου διαφέρει από άλλα βαρύτερα μέταλλα της Ομάδας III (Α). Ακολουθούν μερικοί από τους τρόπους με τους οποίους διαφέρει από αυτά (βασικά συγκρίνουμε το αλουμίνιο): 

• Το οξείδιο του αλουμινίου και το υδροξείδιο είναι και τα δύο όξινα. Αλλά τα οξείδια και το υδροξείδιο τους είναι αμφοτερικά.

• Το βόριο είναι ένας ημιαγωγός που είναι διαθέσιμος σε διάφορα πολύμορφα που ποικίλλουν ανάλογα με τα εικοσαεδρικά κλουβιά βορίου. Ενώ το αλουμίνιο είναι μέταλλο με πυκνή δομή.

• Το βόριο είναι ένα σχετικά αβλαβές μέταλλο και επηρεάζεται από πολύ πυκνά οξειδωτικά οξέα.

• Το B³+ δεν έχει άλατα, ενώ τα άλατα Al3+ είναι άφθονα και έχουν ερευνηθεί καλά. Το βόριο μπορεί να βρεθεί σε μια ποικιλία υδριδίων με δομή κλωβού. Η πολυμερική δομή του (AlH3) είναι παρόμοια με αυτή του AlF3.

• Πολλές ενώσεις βορίου έχουν στερεοχημεία με βάση την τριγωνική sp² και την τετραεδρική γεωμετρία sp³ τους.

• Ο κανόνας της οκτάδας σχηματίζεται αργότερα σε αυτά τα στοιχεία. Το αλουμίνιο έχει διαφορετικές γεωμετρίες, όπως τετραεδρικό, τριγωνικό διπυραμιδικό και οκταεδρικό.

• Στην κατάσταση οξείδωσης +3, μέταλλα όπως το αλουμίνιο, το γάλλιο, το ίνδιο και το θάλλιο παράγουν διάφορες ενώσεις. Ενώ οι ενώσεις στην κατάσταση οξείδωσης +1 γίνονται πιο σταθερές καθώς κινείστε προς την ομάδα III (Α).
• Τα οξείδια του αλουμινίου και του γαλλίου είναι αμφοτερικά, αλλά τα οξείδια του ινδίου και του θαλλίου είναι βασικά.

συμπέρασμα

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ερωτήσεις σχετικά με την αντιδραστικότητα της Ομάδας 13 έναντι των οξέων και των αλκαλίων για να κατανοήσετε τις έννοιες της αντιδραστικότητας. Έξι χημικά στοιχεία που αποτελούν την Ομάδα 13 (III-A) του περιοδικού πίνακα είναι γνωστά ως οικογένεια βορίου. Το βόριο (Β), το αλουμίνιο (Al), το γάλλιο (Ga), το ίνδιο (In), το θάλλιο (Tl) και το νιχόνιο (Ni) είναι μέρος αυτής της οικογένειας. Αποτελούν μια ομάδα επειδή τα εξωτερικά τροχιακά της ατομικής τους δομής περιέχουν τρία ηλεκτρόνια.