Transcript Тринаеста група ПСЕ (Б. Кујовић)

Najznačajnije osobine i jedinjenja elemenata
trinaeste grupe periodnog sistema elemenata
ns2 np1
U trinaestu grupu periodnog sistema elemenata spadaju
elementi:
bor (5B),
aluminijum(13Al),
galijum (31Ga),
indijum(49In)
talijum (81Tl).
Bor se u prirodi nalazi u obliku
 jedinjenja
- BORAKS Na2[B4O5(OH)4] .8H2O
- KERNIT Na2B4O7 .7H2O

Aluminijum spada u litofilne elemente i
najrasprostranjeniji je metal u litosferi
(7,68 %mas.)
Aluminijum se u najvećoj količini
u obliku gline, laporaca, ilovače,
kaolina i ortoklasa


Najrasprostranjeniji alumosilikati su iz grupe feldspata
ortoklas-K(AlSi3O8)

albit

anortit- Ca(Al2Si2O8)
Na(AlSi3O8)
Manje količine aluminijuma su
u obliku oksida i hidroksida:
 boksita-Al2O3.nH2O,
 korunda-Al2O3,
 džipsita-Al(OH)3,
džipsit
 beril-Be3Al2(Si6O18)
SMARAGD
lazurit
tirkiz
rubin
safir
Bor je metaloid dok su ostali metali
 Bor gradi čvrste atomske kristalne rešetke sa
kovalentnim vezama, a ostali metalne kristalne
rešetke
 Bor ima više T.T. i T.K. od ostalih elemenata i znatno
je tvrđi
 Ementi 13. grupe su mekši u odnosu na ostale
metale osim metala prve i druge grupe
 Svi osim bora su dobri provodnici toplote i
elektriciteta

Svi osim bora su srebrne boje i metalnog sjaja
 Bor i aluminijum su male gustine dok sa porastom
rednog broja raste gustina (Al je lak metal)
 Imaju nižu prvu energiju jonizacije od druge grupe
 Iako imaju veliku energiju jonizacije svi osim B mogu da
grade stabilne 3+ jone
 U jedinjenjima im je oksidacioni broj +3
 Svi osim bora mogu da grade jonske i kovalentne veze
što zavisi od razlike elektonegativnosti
 Talijum može da gradi stabilna jedinjenja sa
oksidacionim brojem +1

Mogu da se jedine sa većinom nemetala međutim za
reakcije je potrebna povišena temperatura
 B gradi stabilne hidride dok svi grade stabilne okside i
halogenide
B+ H2→ BH3 (B2H6)
B+ O2 → B2O3
B+ Cl2 → BCl3
4Al + 3O2 → 2Al2O3
sagoreva izuzetno blještavim plamenom uz
oslobađanje velike količine toplote
 Al je postojan na vazduhu zbog pasivizacije
aluminijum(III)-oksida (Al2O3) koja ga štiti od dalje
oksidacije i čini inertni

 U svojim jedinjenima aluminijum ima oksidaciona
stanja +1 i +3 pri čemu su jedinjena sa
oksidacionim stanjem +3 stabilnija.
 Hemijska veza u jedinjenima aluminijuma nije čisto
jonska već u izvesnom udelu je kovalentna a
postoje i jedinjenja u kojima je prisutna isključivo
kovalentna veza.
 Energije jonizacije od I-III iznose:
5,99;
18,83 i
28,85 eV
koeficijent elektronegativnosti je 1,5
 Indirektnim putem daje jedinjenja sa vodonikom –
hidride koji su polimerna jedinjenja sastava
(AlH3)n.

Reaguje sa fluorom,hlorom i bromom ,na sobnoj
temperaturi,a sa jodom na povišenoj (ili u prisustvu
katalizatora)

U trihalogenidima (AlX3) je prisutna kovalentna
veza osim u trifluoridu gde je jonska veza:
 Aluminijum (III)-fluorid
je supstanca visoke
temperature topljenja i nerastvorna u vodi.
Sa sumporom ,na povišenoj temperaturi nastaje
aluminijum(III)-sulfid (Al2S3) koji u vodi
hidrolizuje.
Al2S3+6H2O→2Al(OH)3+3H2S
 Pored sulfida aluminijum gradi nitride (AlN),
fosfide (AlP) i druga jedinjenja sa nemetalima.
 Ako se sa površine aluminijuma ukloni oksidna
opna on reaguje sa vodom i razblaženom
hlorovodoničnom kiselinom:
2Al+ 6H2O→2 Al(OH)3+3H2
2Al+6HCl →2AlCl3 +3H2

U vrlo koncentrovanim i vrlo razblaženim rastvorima
sumporne i azotne kiseline aluminijum se ne rastvara
jer se na površini stvora sloj kompaktnog oksida - Al2O3
 U rastvorima navedenih kiselina srednje koncentracije
aluminijum se rastvara i nastaju Al2(SO4)3 i Al(NO3)3.

Aluminijum se rastvara u rastvoru NaOH pri čemu
nastaje u vodi rastvorno, bezbojno,kompleksno
jedinjenje aluminijumanatrijum-heksahidroksoaluminat(III):
2Al+6NaOH+6H2O→2Na3/Al(OH)6/+3H2.
 ili natrijum-tetrahidroksoaluminat(III)
 2Al+2NaOH+6H2O→2Na/Al(OH)4/+3H2.

Aluminijum gradi kompleksna jedinjenja sa
koordinacionim brojevima 4 i 6 koja sadrže
sledeće kompleksne jone /Al(H2O)3/3+ /AlF6/3 /Al(OH)6/3- ,/AlCl4/- , / AlBr4/.

B2O3 + H2O → HBO2 metaborna kiselina
B2O3 + H2O → H3BO3 ortoborna kiselina
B2O3 + H2O → H2B4O7 tetraborna kiselina
Aluminijum(III)-oksid postoji u amorfnom i u kristalnom
obliku:od dve kristalne modifikacije (α i γ)
 α predstavlja stabilnu modifikaciju ovog oksida koja se
kao mineral korund javlja u prirodi.
 Po svojim hemijskim osobinama aluminijum(III)-oksid je
amfoternih karakteristika.

Al2O3 + H2O →
Al2O3 + H2O + NaOH → 2Na[Al(OH)4]
Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 +3H2O
Aluminijum(III)-hidroksid se dobija indirektnim
putem
AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3↓ + 3 NaCl
 nerastvoran u vodi i
amfoternih je osobina
 Kristalni oblik ovog hidroksida se kao mineral
džipsit javlja u prirodi.
 Njegovim zagrevanjem (200 ◦C) dešava se reakcija:
Al(OH)3 → H2O+ AlOOH
pri kojoj nastaje aluminijum(III)-oksihidroksid koji se
nalazi u prirodi.
 Gradi i dvojne soli –stipse

čiji je sastav:
NaAl(SO4)2.12 H2O i KAl (SO4)2 .12H2O.
 Većina soli aluminijuma
(hloridi,nitrati,sulfati,hlorati ) su dobro
rastvorne u vodi a nerastvorni su
silikati, fosfati i fluoridi
Dobijanje aluminijuma
Osnovna ruda iz koje se procesom prerade dobija je boksit
Faze u procesu proizvodnje
 mlevenje
 rastvaranje u natrijum hidroksidu u autoklavima
pri čemu se dobija baza natrijum aluminat,
 dobijanje bistre baze i oslobađanje od jalovine,
 dobijanje i topljenje hemijski skoro čiste glinice
(Al2O3) sa kriolitom,
 elektroliza rastopa sa izdvajanjem metalnog
aluminijuma u tečnom stanju.
 Tečni aluminijum se presipa u grafitne lonce i lije.
 Ovako dobijeni aluminij se naziva topionički ili
tehnički aluminijum čistoće 99%-99,8%.
 Aluminijum visoke čistoće 99,99% se dobija
elektrolitičkom rafinacijom ,a koristi se za zaštitu i
izradu delova koji su izloženi koroziji.
OD BOKSITA DO GLINICE
Al2O3 . nH2O + NaOH → Na[Al(OH)4] + nH2O
Na[Al(OH)4] → NaOH + Al(OH)3
Žarenjem
2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O
glinica
u kriolitu dobija se
Al
K:2Al3+ +6e- 2Al
A: 3O2-  O2 + 6e-
Grafitna anoda
Smeša
Katoda Fe
Grafitna obloga
istopljen Al