II II II.. S S KK UU PP II NN AAII II II.. S S KK UU PP II NN AA
II II II. S. S KK UU PP II NN AA
PrvekPrvek XX II b.b. t.t. ((K)K) b.b. v.v. ((K)K)
BB 2,04 718 2570 2820
AlAl 1,47 573 930 2770
GaGa 1,82 578 303 2340
InIn 1,49 559 429 2370
TlTl 1,44 588 577 1660
III.III. skupina – 33 elektronyIII.III. skupina – 33 elektrony konfigurace ss22pp11konfigurace ss22pp11
Oxidační čísla prvků III. skupinyOxidační čísla prvků III. skupiny
–3 BB +3 --- Si
AlAl +3
GaGa +3
InIn +3
TlTl +1 (+3) --- Tl+ (alkalické kovy)
BB OO RR BB BB OO RR BB
BB –– 1,6 · 10–3 ,
sassolin H3BO3
borax Na2B4O5 · (OH)4 · 8 H2O
Příprava boru:Příprava boru:
B2O3 + (Na/Al) BB (AlB12)
800 °C2 BCl3 + 3 Zn 2 BB + 3 ZnCl2
1300 °C2 BBr3 + 3 H2 2 BB + 6 HBr
2 BI3 2 BB + 3 I2
Struktura elementárního Struktura elementárního borboruu
BB1212 –– ikosaedr ikosaedr
Vlastnosti boruVlastnosti boru
ChemickChemickéé vlastnosti vlastnosti
4 B + 3 O2 2 B2O3 t > 800 °C
2 B + N2 2 BN
2 B + 3 X2 2 BX3
H2O + B + HNO3 H3BO3 + NO
2 B + 6 NaOH 2 Na3BO3 + 3 H2
2 B + Fe2O3 B2O3 + 2 Fe
Binární sloučeninyBinární sloučeniny BX3 , B2O3 , B2S3
s kovy – boridy , s vodíkem – borany
HalogenidyHalogenidy boru boru
BFBF33 – g – b. v. 172 K
3 CaF2 + 3 H2SO4 + B2O3 BF3 + CaSO4 + 3 H2O
BF3 + HF HBF4 (ClO4–)
BXBX33 sp2
BBClCl33 – b. v. 285 K
AlCl3 (AlBr3) + BF3 BCl3 (BBr3)
B2O3 + 3 C + 3 Cl2 2 BCl3 + 3 CO
3 H2O + BCl3 B(OH)3 + 3 HCl
BBBrBr33 – b. v. 364 K BBII33
– b. t. 316 K
HalogenidyHalogenidy boru boru
2 BCl3 + Hg B2Cl4 + HgCl2
BB22ClCl44BB22ClCl44Cl Cl
BB BB
Cl Cl
Cl Cl
BB BB
Cl Cl
BB44ClCl44BB44ClCl44
HalogenidyHalogenidy boru boru
SloučenidySloučenidy boru boru s kyslíkem s kyslíkem
H3BO3 HBO3 BB22OO33
boraxová perlička CuO + B2O3 Cu(BO2)2 HBOHBO
22 ; H H33BOBO
33 + estery
.
H3BO3 + H2O B(OH)4– + H+
OxidyOxidyOxidyOxidy
BB22OO33
HH33BOBO33
BoraxBorax
Na2B4O7 · 10 H2ONa2B4O7 · 10 H2O
2 –
BB OO RR II DD YYBB OO RR II DD YY
(a) (a) (b) (b) (c)(c) (d)(d) (e)(e) (f)(f)
MM33BB MM33BB22 MBMB RuRu1111BB88 M M
33BB44 MBMB22
Idealizované obrazce řetězení atomů boruřetězení atomů boruv boridech bohatých na kovbohatých na kov
BORIDY BORIDY –– příklady řetězenípříklady řetězení
aa)) Izolované atomy Izolované atomy BB::Mn4B; M3B (Tc, Re, Co, Ni, Pd); Pd5B2;
M7B3 (Tc, Re, Ru, Rh); M2B (Ta, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni).
bb)) IIzolované dvojice zolované dvojice BB22:: Cr5B3; M3B2 (V, Nb,Ta).
cc)) PPilovitě uspořádané řetězce atomů ilovitě uspořádané řetězce atomů BB:M3B4 (Ti, V, Nb, Ta, Cr, Mn, Ni);
MB (Ti, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni).
dd)) Rozvětvené řetězce atomů Rozvětvené řetězce atomů BB: : Ru11B8.
ee)) Dvojité řetězce atomůDvojité řetězce atomů BB:: M3B4 (V, Nb, Ta, Cr, Mn).
ff)) PPilovitě uspořádané řetězce atomů ilovitě uspořádané řetězce atomů BB:MB2 (Mg, Al, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W,
Mn, Tc, Re, Ru, Os, U, Pu); M2B5 (Ti, Mo, W)
BoridyBoridy
Idealizované okolí boru v boridech bohatých na Idealizované okolí boru v boridech bohatých na kovkov – –atomy BB jsou často ve středech trojbokých hranolů atomů kovů.
Atomy boru jsou často obklopenyAtomy boru jsou často obklopeny trojbokými hranoly atomů kovů: trojbokými hranoly atomů kovů:
BoridyBoridy bohat bohatéé borem borem
rozmanité stechiometrierozmanité stechiometrie
MBMB66: oktaedry BB66
M10B11
. MBMB1212: ikosaedry BB1212
MBMB6666: propojeno 66 ikosaedrů
nestechiometrickénestechiometrické
Boridy Boridy –– příklady strukturpříklady strukturTiB2 Cr3B4
CaB6
ZrB12
BoridyBoridy
Vlastnosti a využití boridůVlastnosti a využití boridů
Pozoruhodné vlastnostiPozoruhodné vlastnosti
TiTi b. t. ~ 1 800 °C
TiBTiB22 b. t. ~ 3 000 °C elektrická vodivost
55 větší než u Ti
TiBTiB2 2 , ZrB, ZrB2 2 , CrB, CrB22 – turbínové lopatky,
raketové trysky.
BeBBeB22 –– B B44CC neprůstřelné vesty, štíty letadel
Karbid boruKarbid boru
4 BCl3 + 6 H2O + C (vlákna) BB44CC + 12 HCl
vlákna.
Letecký průmyslLetecký průmysl – Airbus, Boeing
Boridy Boridy –– MgBMgB22
BoridyBoridy
BB OO RR AA NN YYBB OO RR AA NN YY
StockStock 1914 – 1920StockStock 1914 – 1920
MgMg33BB22
+ HCl BB22HH66 , B4H10 , B5H9 ,
B5H11 , B6H10 , B10H14
6 LiH + 8 Et2O · BF3 6 LiBF4 + BB22HH66 + 8 Et2O
2 B5H11 + 2 H2 2 B4H10 + BB22HH66
B2H6 + 2 NaH 2 Na[BHNa[BH44]]
Nejjednodušší boran – BHBH44––
– jen aniont Na[BH4]
BORANY BORANY –– klasifikaceklasifikace
1)1) BBnnHHnn++22– closocloso – uzavřené polyedry
BBnnHHnn22–– – většinou aniontová forma
– stabilní B6H62–
, B12H122–
.
22)) BBnnHHnn++44– nidonido – otevřené, chybí 11 vrchol
– stabilní BB22HH66 (g) ,
B5H9 , B6H10 , B8H12 (l) , B10H14 (s)
.
33)) BBnnHHnn++66– arachnoarachno – chybí 22 vrcholy– nenestabilní BB44HH1010 (l).
44)) BBnnHHnn++88
– hyphohypho – chybí 33 vrcholy
– velmi nenestabilní.
55)) – conjunctoconjuncto – spojení předchozích typů
BoranyBorany
B5H9 po zahřátí rozklad 420 K
+ HH22OO B5H11 za studena rozklad 300 K
Porovnání stability Porovnání stability nidonido- a - a arachnoarachno- boranů- boranůpři reakci s vodoupři reakci s vodou:
Borany Borany –– strukturastrukturatetraedrtetraedr
BHBH44––
BB22HH66BB22HH66
Třístředová vazba v boranechTřístředová vazba v boranech B B
H
TMOTMO B2H6
proti-vazebný 2 BB HH nevazebný
vazebný
Třístředová vazba v boranechTřístředová vazba v boranech
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1 + 2
1 – 2
1 2 3
B B
B
B B
H
Borany Borany –– closo-closo-
BB66HH6622––BB66HH6622––
BB1212HH121222––BB1212HH121222––
Borany Borany –– closocloso--
BB2020HH1616BB2020HH1616
Borany Borany –– nido-nido-
BB66HH1010BB66HH1010
BB1010HH1414BB1010HH1414
Borany Borany –– arachnoarachno- a - a nido-nido-
arachnoarachno-B-B55HH1111arachnoarachno-B-B55HH1111
nidonido-B-B55HH99nidonido-B-B55HH99
KarboranyKarborany
PřípravaPříprava:
B10H14 + 2 Et2S B10H12(Et2S)2 + H2
B10H12(Et2S)2 + C2H2 C2B10H12 + 2 Et2S + H2
1,2-C1,2-C22BB1010HH1414 2,3-C2,3-C22BB44HH88
Sloučeniny boru a dusíkuSloučeniny boru a dusíku
B + N BBNN borazolborazol
Sloučeniny boru a dusíkuSloučeniny boru a dusíku
Sloučeniny boru a dusíkuSloučeniny boru a dusíku
[rBN = 1,446 Å][rBN = 1,446 Å] hexagonálníhexagonální
Sloučeniny boru a dusíkuSloučeniny boru a dusíku
(aa)(aa) (cc)(cc)
(bb)(bb) (dd)(dd)
Sloučeniny boru a dusíkuSloučeniny boru a dusíku
[rBN = 1,56 Å][rBN = 1,56 Å]kubickýkubický
(struktura diamantu)
HH LL II NN ÍÍ KK AlAl HH LL II NN ÍÍ KK AlAl
AlAl –– 7,45 % , bauxit (převážně hydratovaný Al2O3)
4 Al + 3 O2 2 Al2O3
2 Al + 3 H2SO4 Al2(SO4)3 + 3 H2
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
Al2O3 + NaOH Na[Al(OH)4]
VýrobVýrobaa: 160 °C, 50 atm.
bauxit + NaOH NaAlONaAlO22TiO2 , Fe2O3
zředění Al2O3
Al2O3 + Na3AlF6 + C Al + CO + ( F2 , HF )
Hydridy hliníkuHydridy hliníku
LiAlHLiAlH44
4 LiH + AlCl3 Li[AlH4] + 3 LiCl
3 Li[AlH4] + AlCl3 3 LiCl + AlH3
Li[AlH4] + 4 H2O Li[Al(OH)4] + 4 H2
AlHAlH33 – polymerní struktura,
– třístředová vazba
Sloučeniny hliníkuSloučeniny hliníku
HalogenidyHalogenidy
AlFAlF33 – koordinační číslo 66 ; [Al(H2O)6]Cl3
AlAlClCl33
AlAlClCl44
––
AlAl22ClCl
66
Al2(SO4)3 MIAl(SO4) · 12 H2O
Ga, In, Tl
Aqua a hydroxokomplexy hliníkuAqua a hydroxokomplexy hliníku
[Al(OH)(H2O)5]2+ [Al(OH)(H2O)5]
2+ [[AlAl22(OH)(OH)
22((HH22O)O)88]]
4+4+
Al
H2O
H2O OH
OH2
H2O
H2O
+ Al
H2O OH2
OH2
H2O
H2O
Al
H2O
H2O
H2O
H2O
AlO
O OH2
OH2
H2O
H2O
H
H
HO– 2 H2O
3
32
OH
OH Al
3
6(OH) Al
4
22
OH
OH Al
2OH
OH5
2 Al
– H+
+ H+
– H+
+ H+
– H+
+ H+
3
62O)(H Al
2OH
OH 52 Al
2
42
OH
OH Al – H+
+ H+
– H+
+ H+
– H+
+ H+
pHpH ≤ 6 3 – 7 4 – 8
pHpH 5 – 9 > 6 velké velmi velké
Struktura aqua a hydroxokomplexů hliníkuStruktura aqua a hydroxokomplexů hliníku
[Al(H2O)6]3+ [Al2(OH)2(H2O)8]
4+
[Al3(OH)4(H2O)9]5+ [Al13O4(OH)24(H2O)12]
7+