Embed Size (px)
Citation preview
B Al Ga In Tl
Kovalentni
radijus/pm
88 130 122 150 155
Metalni radijus/pm 143 153 167 171
Ionski
radijus(M+3)/pm
54 62 80 89 (159 Tl+)
T.T. /°C 2453 933 303 430 576
T.V. /°C 4273 2792 2477 2355 1730
1. E. I. / kJ/mol 799 577 579 558 590
2. E. I. / kJ/mol 2427 1817 1979 1821 1971
3. I. E. / kJ/mol 3660 2745 2963 2704 2878
Ea / kJ/mol 26.7 42.5 28.9 28.9
Paulingova
elektronegativnost
2.0 1.5 1.6 1.7 1.8
Eө (M3+;M)/V -1.68 -0.53 -0.34 +0.72
13. SKUPINA ELEMENATA
MALA RAZLIKA
DISKONTINUITET
2 3 4 5 6 7 8 Zn Ga Ge As Se Br Kr (III) Cd In Sn Sb Te I Xe (II) (III) Hg Tl Pb Bi (O) (I) (II) (III)
Efekt inertnog para (Tl, Pb, Bi) – niže oksidacijsko stanje stabilnije • veća separacija ns i np orbitala • veća elektornegativnost
EE
OKSIDACIJSKO STANJE, N
13. SKUPINA ELEMENATA
Bor
(arap. i perz. → boraks); 1808 → Sir H. Davey, J. L. Gay-Lussac, L. J. Thenard; Kernit → {Na2[B4O5(OH)4]·2H2O}
8 modifikacija- -romboedarski bor, Z =105, t.t. = 2250 °C
bor, titanij volfram → toplinski otporne legure
Turmalin
» Na(Li,Al)3Al6Si6O18(BO3)3(OH)4
Turmalin
XY3Z6(BO3)3T6O18W4 →
X = Na Ca, K; Y = Mg, Fe2+, Fe3+, Li, Al Ti4+, Cr3+; Z = Mg, Fe3+, Cr3+; T = Si, Al; W = OH-, F-, O2-
Redukcijom borne kiseline ili oksida magnezijem nastaje → amorfni bor
B2O3 + 3 Mg -----> 2 B + 3 MgO
B12 ikozaedar (osnovni strukturni motiv →
-romboedarska modifikacija
halogenid t.t./ °C t.v./ °C Gf° kJ mol-1
(pri 25 0 C)
BX3 F -127 -100 -1112
Cl -107 12 -339
Br -46 91 -232
I 49 210 21
3 sp2 hibridne orbitale + 1 p nehibridizirana orbitala okomita na ravninu u kojoj leže sp2 orbitale
Jakost : BF3 < BCl3 < BBr3
Lewisove kiseline: BX3 spojevi
X
BX3
BX3
B(NH2)3
RNH2
B(OH)3
H2O
B(OR)3
ROH
X3BPR3
PR3
X3BSR2
SR2
X3BNR3
NR3
tvrdoća
B-O
B2O3, poliborati i borosilikatna stakla.
2 B(OH)3(s) Δ B2O3(s) + 3 H2O(l)
Ciklički poliboratni anion, [B3O6]3- (K.B.= 3) [B(OH)4]- (K.B. = 4) Na-perborat = Na2[B2(O2)2(OH)4].6H2O-izbjeljivanje
B
O-
OO
B BO O
-
O-
B-
OH
OO
OH
Borna kiselina- B(OH)3 –
slojevita struktura (3,12 Å → H-veze
Boratni anion [B4O3(OH)4]2-
Borani→ tri osnovna strukturna tipa:
a) “closo” (kavez) [BnHn]2-
b) “nido” (lat. nidus-gnijezdo) [BnHn+4]
c) “arachno” (gr. - paučina) [BnHn+6]
» Reakcije diborana:
B2H6 + 3O2 → B2O3 + 3H2O
B2H6 + 6H2O → 2B(OH)3 + 6H2
B2H6 + 6ROH → 2B(OR)3 + 6H2
B2H6 + 6Cl2 → 2BCl3 + 6HCl
2B2H6 + 2Na → NaBH4 + NaB3H8
Borazin
Aluminij
(lat. alumen- stipsa);
1825 →H. C. Oersted;
legure → 1% Si ili Fe
Legure na pr. 93%Al u smjesi sa Si i Fe
BOKSIT Al2O3·2H2O KRIOLIT Na3AlF6
Struktura Al2O3 Na3AlF6
Al(OH)3 + 6HF + 3NaOH Na3[AlF6] + 6H2O
U prirodi ili u laboratoriju
Bayerov postupak dobivanja Al iz boksita
A. Ekstrakcija: otapanje oksida u vrućoj NaOH
Al2O3·xH2O + Na+ + OH- 2Al(OH)4
- + Na+
B. Taloženje: kontrolirana kristalizacija.
Al(OH)4- + Na+ Al(OH)3 + Na+ + OH-
C. Uklanjanje vode
Al(OH)3 ---> Al2O3 + 3 H2O
D. Elektroliza: Al2O3 se otapa u rastaljenom
kriolitu (snižavanje temperature taline) i talina
podvrgava elektrolizi
2 Al2O3(l) + 3 C 4 Al(l) + 3 CO2
Hidroksidi: - AlO(OH) mineral dijaspor - AlO(OH) mineral bemit katalizatori i absorbensi
Al(OH)3(s) + 3H+(aq) Al3+(aq)+ 3H2O Al(OH)3(s) + OH-(aq) [Al(OH)4]-
[Al(OH)4]- + CO2 Al(OH)3(s)
AlN
Karbid, nitrid i fosfid → direktno iz elemenata
AlF3 (s) [Al2F10]4-
Al2O3 + 6HF 2AlF3 + 3H2O
970K
AlX3, Al2X6 X = Cl, Br, I; K. B. = 6 odnosno 4 kod bromida i jodida
AlCl3
2Al + 3X2 2AlX3
Friedel-Crafts reakcije alikiliranja (aciliranja)
Talina NaCl i Al2Cl6: AlCl4- i Al2Cl7
-
Torzijski kut X-A-B-Y je 0°
Alkoksidi: Al + 3ROH → Al(RO)3 + 3/2 H2 ( 1% HgCl2 kao katalizator)
Al2(SO4)3 + K2SO4 2KAl(SO4)2 · 12H2O
Stipse (alauni): MIAl(SO4)2·12H2O (MI = Na, K, Rb...)
Cr-stipsa
Akva kompleksi
[M(H2O)6]3+ ↔ [M(H2O)5OH]2+ + H+
a) [M(H2O)6]3+ i [Al(H2O)5OH]2+ u raz. otopinama;
b) [(H2O)4Al(OH)2Al(H2O)4]4+ pri višim koncentracijama;
Kompleksni halogenidi
a) AlF3·nH2O n= 3-9 i AlF63-
b) AlCl4-
Kelatni kompleksi
a) Al(acac)3, K3[Al(C2O4)3]
SPINELI: MgAl2O4
Minerali u prirodi-različite boje: većina spinela nađena u Africi su ljubičasti, plavi ili ružičasti; crveni u Burmi; crni u Rusiji itd.
Struktura spinela MgAl2O4
MgAl2O4 → 56 atoma u jediničnoj ćeliji: 8Mg2+ u
tetraedarskim i 16 Al3+ u oktaedarskim šupljinama;
B(AB)O4 → inverzni spinel (CoFe2O4)
Galij (lat. Gallia-Francuska)
1875 → P. E. L. Boisbaudran
→ uz boksit, germanit
Proizvodnja poluvodiča, LED
i GaAs laserske diode
GaN nanocjevčice - poluvodiči
Otapa se u kiselinama i lužinama; reagira s halogenim elementim
M + X2 → MX3
GaF3 Ga2Cl6 ili Ga2Br6 ili Ga2I6
[Ga2Cl7]−
» Indij (lat. indicum – indigo boja
→ spekar);
1863 → F. R. T. Richter;
uz cinkove rude (ZnS);
snižavanje tališta metala, elektronika
M + X2 → MX3
InCl3 – Lewisova kiselina
InCl3L, InCl3L2, InCl3L3
+ Lewisova baza
InCl3 + Cl- InCl4– ili InCl5
– ili InCl63–
InCl3 + 4LiH LiInH4 + 3LiCl
InN: poluvodič, visok toplinski kapacitet
In + HN3 InN „nano-cvijet”
Talij
(gr.thallos-zelena grančica →
spektar)
1861 → Sir W. Crookes
-nusprodukt pri dobivanju
Pb ili Zn
Spojevi → trovanje štakora i
mrava; detekcija infracrvenog zračenja
Tl se slabo otapa samo u H2SO4 ili HCl
TlX3 → X = F → 500 °C; X = Cl → 40 °C (TlCl)
X = Br → < 40 °C TlBr2 = Tl[TlBr4]
Tl2O3 smeđecrni oksid na 100 °C prelazi u Tl2O
Tl+ stabilan u vodenim otopinama; Tl3+ hidrolizira u pH području od 1-2,5 → TiOH2+
Tl+ r = 1,54 Å (K+ r = 1,44 Å) → može zamijeniti kalij u nekim enzimima
TlI3 (Tl(I) + I3-)
TlCl
Tl2O
Hlađenje nuklearnih reaktora-bolji od CO2 i H2O
