Тема. Ш группа (главная подгруппа).

В, Al, Ga, In, Tl.

Конфигурация валентных подуровней:

В – неметалл; остальные металлы.

Потенциалы ионизации и электроотрицательности изменяются немонотонно. Это объясняется строением электронных оболочек атомов (у Ga, In – d-подуровни, Tl – d и f-подуровни).

Наибольшая электроотрицательность у бора, наименьшая – у аллюминия. В соединениях для всех элементов, кроме таллия, характерна степень окисления +3, таллий в большинстве соединений проявляет степень окисления +1.

Бор образует преимущественно ковалентные связи. Степень ионности его наиболее полярной связи B-F равна ~ 60%. Алюминий образует связи с самой высокой ионностью, т.к. его электроотрицательность наименьшая в подгруппе. Степень ионности связи Al-F равна ~ 80%, а связи Al-O ~ 60%.

Реакционная способность увеличивается сверху вниз. Основные свойства гидроксидов также увеличиваются сверху вниз, они выражены в меньшей степени, чем у гидроксидов П группыю

Нахождение в природе.

В, основными минералами являются: бура - кернит - сассолин -

Al, третий элемент по распространению, встречается в основном в форме различных алюмосиликатов: полевые шкаты , ; слюды:

(альбит) (анортит) глины, продукты выветривания силикатных пород минералов; каолин - чистая глина; мергель и суглинки – загрязненнык глины; боксит , криолит ; коруид (глинозем) , наждак – загрязненный коруид; окрашенный примесями коруид (драгоценные камни) – красный рубин (0, 3% ), синий сапфир (0, 2% и следы ).

Минералы галлия и индия очень редки. Галлий собственных минералов не образует. Ga, In, Tl относятся к числу рассеянных элементов.

Бор.

Получение.

1) металлотермия:

При этом получается аморфный бор, загрязненный примесями.

2) чистый бор получают восстановлением бромида бора водородом:

(в присутствии тантала, 1200 ).

3) термическое разложение диборана: .

Физические свойства.

Бор – полиморфное вещество: аморфный бор – коричневый порошок. Кристаллический бор – это серо-черные, блестящие кристаллы, тугоплавкий (), обладает полупроводниковыми свойствами d=2, 33 . Химически менее активен, чем аморфный бор.

Химические свойства.

В обычных условиях бор инертен. При высоких температурах бор взаимодействует с Бор реагирует с конц. и а также с “царской водкой”.

Бор взаимодействует с щелочами в присутствии окислителей:

C водой не реагирует.

С активными металлами бор образует бориды: .

В зависимости от условий синтеза и соотношения исходных компонентов состав боридов может быть различным: и т.д. Они обладают жаркопрочностью, твёрдостью.

Оксид бора (Ш).

- стеклообразное, бесцветное вещество. .

можно получить обезвоживанием :

(метаборная кислота) .

гигроскопическое вещество, с водой образует борную кислоту:

Борная кислота.

- белое кристаллическое вещество, имеет слоистую структуру с -гибридизованным бором, которая обусловлена образованием водородных связей, а слои соединены друг с другом межмолекулярными силами (Ван-дер – Ваальса). хорошо растворима в воде, это слабая одноосновная кислота. В отличии от обычных кислот ее кислотные свойства обязаны не отщеплению протона, а присоединению гидроксид-иона.

Борная кислота не имеет собственных солей, зато легко получаются соли двух других кислот-метаборной и тетраборной . Эти кислоты можно получить осторожным нагреванием ортоборной кислоты:

.

Однако при охлаждении они вновь присоединяют воду из воздуха и образуется ортеборная кислота, т.е. в водных растворах эти кислоты не существуют.

При нейтрализации получаются метабораны или тетрабораны:

4

Обнаружить можно следующим образом:

(триэтилборан)

Полученный бороэтиловый эфир при горении окрашивает пламя в зеленый цвет.

Получают борную кислоту обработкой серной кислоты тетрабората натрия:

используется как дезинфицирующее средство.

Тетраборат натрия (бура).

- белый кристаллический порошок, хорошо растворим в горячей воде. Подвергается гидролизу: I ст.

П ст.

При прокаливании буры совместно с солями некоторых металлов образуются двойные высокомолекулярные полиметабораты – стеклообразные вещества “перлы”, окрашенные в различный цвет, в зависимости от металла. Бура растворяет оксиды металлов: (синий).

Бура используется для получения глазурей, эмалей, специальных сортов стекла.

Водородные соединения (бораны).

Смесь боранов с водородом получается действием кислот на некоторые химически активные бориды:

Бороводороды и (n=2 – 20)

- диборан, - пентаборан, - гексаборан, - тетраборан, - пентаборан.

В диборане общее число валентных электронов равно 12 на 8 связей, вместо 16.

Здесь имеют место двух- и трехцентровые связи. Трехцентровая связь возникает в результате перекрывания двух -гибридных орбиталей бора (по одной от каждого атома) и 1s-орбитали атома водорода.

Диборан – газ, остальные – твердые летучие вещества или жидкости, имеющие неприятный запах, очень таксичны.

Диборан при горении выделяет большое количество тепла:

Реагирует с водой:

Взаимодействует с гидридами щелочных и щелочно-земельных металлов:

гидридоборат.

Применение бора.

В виде ферробора (Fe с 10-20% бора) используется для получения специальных сплавов. Бором насыщают поверхность стальных изделий с целью повышения их механической прочности и коррозионной стойкости.