13.skupina

prvek B Al Ga In Tl X 2,04 1,47 1,82 1,49 1,44

Základní přehled

t t , °C 2180 660 30 157 303 t v , °C 3650 2470 2403 2080 1457 kovovost nekov kov kov kov kov

Základní přehled

• obecná konfigurace – ns 2 np 1 B Al Ga In Tl -III (+I) (+I)

+I +III +III +III +III

+III

Základní přehled • s rostoucím protonovým číslem

– roste kovovost – klesá stabilita vyšších oxidačních čísel – roste stabilita nižších oxidačních čísel

• stabilní oxidační číslo –III vytváří pouze bor

– ostatní prvky mají nízkou elektronegativitu a vysokou kovovost

Bor

• v přírodě je zastoupen v poměrně malém množství

• ve formě boridů

se vyskytuje zejména ve vulkanických oblastech

• elementární se nevyskytuje

• minerály boru – borax Na 2 B 4 O 7 .

10 H 2 O – sassolin H 3 BO 3

Bor • elementární bor

tvoří 2 základní modifikace – amorfní – kovový – velmi tvrdá černá látka (tvrdost 9,3) – základem krystalických struktur boru jsou ikosaedry B 12

Bor

• výroba – tepelná dehydratace kyseliny borité → B 2 O 3 • poté redukce oxidu boritého pomocí Al, Mg,...

B 2 O 3 + 2 Al → 2 B + Al 2 O 3 (+AlB 12 ) • bor vzniká znečištěný boridy a oxidy – redukce halogenidů boru (H 2 , Zn,...) • velmi čistý bor

Bor

• vlastnosti – svým chováním se podobá spíše křemíku, než hliníku – diagonální podobnost • oba jsou polovodivé • oba tvoří nestálé hořlavé hydridy • halogenidy boru a křemíku se rozkládají vodou • oxid boritý i oxid křemičitý vytvářejí skla • kyseliny boritá i křemičitá jsou slabé kyseliny

Bor

– za normálních podmínek je poměrně nereaktivní – za zvýšené teploty reaguje s většinou nekovů – s kovy za žáru vytváří boridy – podobně jako uhlík a křemík má silnou afinitu ke kyslíku • za vysokých teplot je schopen redukovat oxidy kovů 2 B + Fe 2 O 3 → B 2 O 3 + 2 Fe – využití • řídící tyče v jaderných reaktorech • karbid boru – brusné a řezné nástroje • inteligentní plastelína – tvárná x pružná

Sloučeniny boru • boridy

– dvouprvkové sloučeniny boru s elektropozitivnějším prvkem – velmi rozmanitá skupina látek , poměry 5:1 - 1:66 • díky schopnosti boru tvořit vazby B-B – bor tvoří většinou složité skupiny – vznikají zpravidla reakcí boru s prvkem – jsou zpravidla velmi stálé, nereaktivní a mechanicky tvrdé (karbid boru,...)

Sloučeniny boru • hydridy = borany

– velmi rozmanitá skupina látek • díky schopnosti boru tvořit – vazbu B-B – třístředovou vazbu • několik strukturních skupin » »

closo nido

-borany -borany – „klec“ – „hnízdo“ »

arachno-

» ...

borany – „síť“

Sloučeniny boru

– třístředová vazba • spojuje 3 atomy – je tvořena 2 elektrony (jako klasická vazba) – vazba B-(B)-B nebo B-(H)-B – vlastnosti • jsou velmi reaktivní, některé samozápalné • experimentální raketové palivo (diboran B 2 H 6 ) – NaBH 4 – významné redukční činidlo

Sloučeniny boru

• oxid boritý B 2 O 3 – vzniká opatrnou dehydratací kyseliny borité – produkt spalování boru a boranů – za vysokých teplot přechází na sklovitou hmotu – s vodou reaguje za vzniku kyseliny borité B 2 O 3 + 3 H 2 O → 2 H 3 BO 3 – využití • borosilikátová skla – tepelně odolná • rozpouští oxidy kovů – klasická analytická metoda

Sloučeniny boru

• kyseliny boritá H 3 BO 3 – slabá kyselina – ve vodném roztoku se chová spíše jako jednosytná – její soli mají (podobně jako křemičitany) tendenci vytvářet polyanionty (Na 2 B 4 O 7 .

10 H 2 O = borax) – „ borová voda “ – používá se na výplachy očí – používá se v jaderných reaktorech pro regulaci průběhu jaderného štěpení

Hliník

• 3. nejrozšířenější prvek Zemské kůry – především ve formě hlinitokřemičitanů • nejvýznamnějšími minerály jsou – bauxit – hydratovaný Al 2 O 3 – kryolit – Na 3 AlF 6 – korund – Al 2 O 3 • rubín, safír

Hliník

• 1.

výroba bauxit se rozpouští v NaOH 2.

3.

Al 2 O 3 + 2 NaOH → Na 2 [Al(OH) 4 ] krystalizace čistého Al 2 O 3 elektrolýza Al 2 O 3 – vlastnosti – stříbrolesklý neušlechtilý kov – velmi dobrý vodič tepla i elektřiny – lehký, měkký

Hliník

– poměrně reaktivní • na vzduchu se pokrývá vrstvou Al 2 O 3 , která výrazně snižuje jeho reaktivitu – velká afinita ke kyslíku • toho se využívá při aluminotermii – redukce kovu z jeho oxidu pomocí hliníku (Mn, Cr, Fe,...) Cr 2 O 3 + 2 Al → Al 2 O 3 + 2 Cr – reaguje s kyselinami i zásadami = je amfoterní 6 HCl + 2 Al → 2 AlCl 3 + 3 H 2 2 Al + 2 NaOH + 6 H 2 O → 2 Na[Al(OH) 4 ] + H 2

Hliník

• využití – dříve vodiče elektrického proudu – nádobí, obalový materiál – redukční činidlo – lehké slitiny • dural – hliník, měď, příměsi – nepatrně těžší než hliník – asi 5x pevnější v tahu a tlaku

Sloučeniny hliníku

• hydridy hliníku – AlH 3 • vykazuje polymerní charakter – třístředová vazba • velmi silné redukční činidlo – LiAlH 4 • je stálejší než AlH 3 , lépe se s ním pracuje • často používané silné redukční činidlo – zejména v organických syntézách

Sloučeniny hliníku

• hydroxid hlinitý – Al(OH) 3 – bílá pevná látka amfoterního charakteru • s kyselinami reaguje za vzniku solí hlinitých Al(OH) 3 + 3 HCl → AlCl 3 + 3 H 2 O • s hydroxidy vytváří hydroxohlinitany Al(OH) 3 + NaOH → Na[Al(OH) 4 ]

Sloučeniny hliníku

• oxid hlinitý – Al 2 O 3 – v přírodě se nachází jako minerál korund • mimořádně tvrdý minerál • velmi chemicky odolný • různá zbarvení je způsobeno příměsemi jiných kovů – rubín (Cr 3+ ), safír (Fe 2+, 3+ , Ti 4+ ) – chemicky připravený vytváří bílý prášek • měkká, chemicky poměrně reaktivní látka • výborné adsorpční vlastnosti – používá se v chromatografii

Sloučeniny hliníku

• hlinité soli – často tvoří hydráty – nejdůležitější soli jsou kamence • M I Al(SO 4 ) 2 .

12 H 2 O • nejběžnější je KAl(SO 4 ) 2 .

12 H 2 O – zastavování drobného krvácení – octan hlinitý Al(CH 3 COO) 3 • obklady na zmírnění otoků a pohmožděnin – síran hlinitý – čištění vody - vločkování

Gallium, indium, thalium

• výskyt, výroba – jen málo zastoupené v přírodě – bývají obsaženy jako příměsi v sulfidových rudách jiných prvků (sfalerit ZnS,...) – vyrábí se elektrolýzou roztoků jejich solí

Gallium, indium, thalium

• vlastnosti – gallium • nejvíce podobné hliníku – je rovněž amfoterní, tvoří kamence – oxid a hydroxid mají podobné vlastnosti jako hlinité – indium • je „kovovější“ než hlink a gallium – je již zásadotvorným prvkem, tvoří především iontové sloučeniny

Gallium, indium, thalium

– thalium • silně toxický prvek kovového charakteru • svými vlastnostmi se výrazně liší od odstatních ve skupině • halogenidy se velmi podobají halogenidům stříbrným – jsou nerozpustné, na světle tmavnou • v mnohém se podobá alkalickým kovům – nejstálejší ox. čílo je +I – tvoří silně zásaditý TlOH • sloučeniny thalité jsou silná oxidační činidla

Gallium, indium, thalium

• využití – gallium • galistan – slitina pro výrobu teploměrů, Ga + In + Sn • polovodičové krystaly, LED – arsenid gallitý – indium • LCD panely, dotykové obrazovky, solární články – thalium • jedy, fotočlánky, detekční články pro γ-záření