Magdaz: Utworzono nową stronę "Borowce {|class="wikitable" !Pierwiastek !Konfiguracja elektronowa !Energia jonizacji (eV) !Promień jonowy (nm) !Elektroujemność !Potenc..."

2015-06-03T18:29:56Z

Utworzono nową stronę "thumb|Borowce {|class="wikitable" !Pierwiastek !Konfiguracja elektronowa !Energia jonizacji (eV) !Promień jonowy (nm) !Elektroujemność !Potenc..."

Nowa strona

[[Plik:Borgruppe.jpg|thumb|Borowce]]
{|class="wikitable"
!Pierwiastek
!Konfiguracja elektronowa
!Energia jonizacji (eV)
!Promień jonowy (nm)
!Elektroujemność
!Potencjał <math>E_0</math> (V)
|-
|Bor (B)
|(He)2s22p1
|8,30
|0,020
|2
| -0,87
|-
|Glin (Al)
|(Ne)2s22 p1
|5,98
|0,052
|1,5
| -1,66
|-
|Gal (Ga)
|(Ar)2s22p1
|6,00
|0,060
|1,6
| -0,53
|-
|Ind (In)
|(Kr)5s25p1
|5,79
|0,081
|1,7
| -0,34
|-
|Tal (Tl)
|(Xe)6s26p1
|6,11
|0,095
|1,8
| -0,34
|}
==Charakterystyka grupy 13==
*Bor jest jedynym niemetalem w grupie, pozostałe są metalami o właściwościach amfoterycznych. Cechy amfoteryczne maleją od glinu do talu.
*Podstawowym stopniem utlenienia dla borowców jest +3. Stopień utlenienia +1 występuje tylko w związkach metali. W przypadku związków talu jest to trwalszy stopień utlenienia.
*Małe rozmiary i duży ładunek jonów oraz wysokie energie jonizacji powodują, że borowce tworzą głównie związki o wiązaniach kowalencyjnych. Bor tworzy tylko związki kowalencyjne. Związki pozostałych borowców (AlCl2, GaCl2) są kowalencyjne w stanie bezwodnym, ale w roztworach wodnych dysocjują na jony.

==Jony borowców==
*Bor bardzo silnie wiąże swoje elektrony walencyjne i nie tworzy kationów.
*Glin, gal, ind tworzą tylko jony M3+, natomiast tal tworzy jony M3+ i M+.
*Tendencja do tworzenia jonów rośnie w miarę przechodzenia w dół grupy.
*Wszystkie jony metali III grupy są hydratowane w środowisku wodnym. Podatność jonów na hydratacje maleje w szeregu Al3+ > Ga3+ > In3+ > Tl3+.

==Właściwości fizykochemiczne==
*Bor jest półprzewodnikiem, pozostałe pierwiastki są metalami.
*Bor w temperaturze pokojowej jest chemicznie bierny, bezpośrednio reaguje jedynie z fluorem i kwasem azotowym. W podwyższonej temperaturze łączy się z metalami tworząc borki o różnorodnych strukturach Mn4B, FeB, Cr2B, ZrB, CaB6.
*Glin metaliczny pokrywa się warstwą tlenku Al2O2, która nadaje mu odporność chemiczną (wysoka energia wiązania Al-O). Ze względu na mały promień jonowy i duży ładunek Al3+ tworzy wiele trwałych jonów kompleksowych: AlF2+, AlF2+, AlF4¯, AlF52-, AlF63-.

==Podstawowe reakcje borowców==
*Z tlenem
:4 M (s) + 3 O2(g) → 2 M2O2 (s)       (M = B, Al, Ga, In, Tl).
*Tlenki powstają też w wyniku termicznego rozkładu nietrwałych związków berylowców (węglanów, azotanów, siarczanów, wodorotlenków). W odróżnieniu od litowców i berylowców, borowce nie tworzą nadtlenków ani ponadtlenków.
*Z azotem
:2 M(s) + N2(g) → 2 MN(s)       (M = B, Al).
*Z fluorowcami 2B(s) + 3X2(g,c,s) → 2 BX2(g)
:2 M(s) + 3X2(g,c,s) → M2X6(g)       (M = Al, Ga, In),
:2 Tl(s) + X2(g,c,s) → 2 TlX(s).
*Z wodą
:2 Tl(s) + 2 H2O (c) → 2 TlOH(aq) + H2(g).
*Z kwasami
:2 M(s) + 6 H2O+(aq) → 2 M3+(aq) + 6 H2O(c) + 3 H2(g)       (Al, Ga, Tl).
*Z zasadami
:2 M(s) + 2 OH¯(aq) + 6 H2O(c) → 2 M(OH)4¯ (aq) + H2(g)       (Al, Ga).

==Właściwości tlenków==
*Powstają w reakcji z tlenem przebiegającej w podwyższonej temperaturze
:2 M + 3/2 O2 → M2O2.
*B2O2 — tlenek kwasowy
:B2O2 (s)+ 6 NaOH(aq) → 2 Na2BO2(aq) + 3 H2O.
*Tl2O2 — tlenek zasadowy
:Tl2O2 (s) + 6 HCl (aq) → 2 TlCl2(aq) + 3 H2O.
*Al2O2, Ga2O2, In2O2 — tlenki amfoteryczne
:Al2O2(s) + 6 NaOH(aq) + 3H2O → 2 Na2 [Al(OH6)](aq) + H2O,
:Al2O2(s) + 6 HCl (aq) → 2 AlCl2(aq) + 3 H2O.

==Wodorki==
*Borowce nie reagują z wodorem bezpośrednio (można je otrzymać w reakcjach pośrednich).
*Bor tworzy różnorodne połączenia z wodorem (B2H6, B4H10, B10H16), a pozostałe pierwiastki tylko wodorki typu MH2.
*Wodorki wszystkich borowców są silnymi reduktorami — reagują z wodą wydzielając wodór:
:B2H6 + 6H2O → 2H2BO2 + 6H2
:MH2 + 3H2O → M(OH)3 + 3H2

==Związki borowców z halogenami==
*Wszystkie borowce tworzą monohalogenki MX w fazie gazowej, w wysokiej temperaturze. Z wyjątkiem TlF, wszystkie są związkami kowalencyjnymi. Halogenki talu TlX są trwalsze niż halogenki TlX2.
*Bor tworzy dihalogenki o wzorze M2X4, w których występuje wiązanie B-B. Gal oraz ind tworzą dihalogenki MX2, które są związkami kompleksowymi (metale przyjmują stopnie utlenienia +1 i +3).
*Wszystkie borowce tworzą trihalogenki MX3 (M oznacza atom borowca). Fluorki mają budowę jonową, wysokie temperatury topnienia i są słabo rozpuszczalne w wodzie. Pozostałe halogenki są w znacznym stopniu kowalencyjne, w fazie gazowej oraz w środowiskach niepolarnych występują w postaci dimerów (MX2)2.
*W roztworach wodnych trihalogenki ulegają hydrolizie. Halogenki boru hydrolizują z utworzeniem kwasu borowego
:4 BF3 + 3 H2O → H3BO3 + 3H[BF4],
:BX3 + 3 H2O → H3BO3 + 3HX (X = Cl, Br, I).
*Halogenki pozostałych borowców hydrolizują z utworzeniem wodorotlenków
:MX3 + 3H2O → M(OH)3 + 3H+ + 3X¯ (M = Al, Ga, In, Tl; X = F, Cl, Br, I).
*Z nadmiarem jonów halogenkowych niektóre borowce tworzą jony kompleksowe — [AlF6]3-, [GaF6]3-, [InCl6]3-, [TlCl4]3-.

==Rozpuszczalność związków borowców w wodzie==
*Związki borowców, dla których energia hydratacji jest większa od energii sieciowej, są dobrze rozpuszczalne w wodzie (azotany, halogenki z wyjątkiem niektórych fluorków, siarczany, niektóre siarczki).
*Kwas ortoborowy H2BO2 i tlenek boru B2 O2 są dobrze rozpuszczalne w wodzie.
*Al2O2 wykazuje minimalną rozpuszczalność w wodzie, pozostałe tlenki borowców są nierozpuszczalne.
*Wodorotlenki borowców M(OH)3 (M = Al, Ga, In, Tl) są trudno rozpuszczalne, a ich iloczyny rozpuszczalności maleją ze wzrostem liczby atomowej borowca.
*Siarczki B2S2, Al2S2, Ga2 S2 są dobrze rozpuszczalne w wodzie, odpowiednie siarczki indu i talu są nierozpuszczalne.
*Wszystkie ortofosforany MPO4 i ortoarseniany MAsO4 borowców (M = Al, Ga, In, Tl) są najtrudniej rozpuszczalnymi w wodzie związkami tych metali.

==Właściwości boru==
*Borki metali II grupy MB2 reagują z kwasami z wytworzeniem związków borowodorowych, o zróżnicowanym składzie (od gazowego B2H6 do stałego B18H22), które podczas ogrzewania bez dostępu powietrza ulegają rozkładowi na bor i wodór.
*Jedynym ważnym tlenkiem boru jest B2O2, który po rozpuszczeniu w wodzie tworzy słaby kwas borowy H2BO2 (o właściwościach antyseptycznych):
:B2O2 + 3H2O → 2H2BO2
*Borany powstają przez zobojętnianie kwasu borowego lub w reakcjach B2O2 z tlenkami zasadowymi.
*Halogenki boru (BF2, BCl2, BBr2, BJ2), ze względu na niedobór dwóch elektronów chętnie przyłącza parę elektronową, tworząc związki addycyjne np. F2B:NH2 (w którym wolna para elektronowa pochodzi od atomu azotu).

==Związki boru z deficytem elektronów==
Borowodory stanowią 2 typy połączeń boru z wodorem określone wzorami:
<math>\mathrm B_n\mathrm H_{n+4}</math> oraz <math>\mathrm B_n\mathrm H_{n+6}</math> <math>(n>2)</math>
{|class="wikitable"
|[[Plik:Diborane-3D-balls.png|thumb]]
|[[Plik:Tetraborane-3D-balls.png|thumb]]
|[[Plik:Pentaborane-3D-balls.png|thumb]]
|-
|diboran B2H6
|tetraboran B4H10
|pentaboran B5H9
|}
Są to związki elektronodeficytowe, w których występuje struktura mostkowa (wiązanie trójcentrowe B-H-B), którą stanowi orbital molekularny złożony z orbitalu ''sp''3 jednego atomu boru (B), orbitalu 1s atomu wodoru (H) i ''sp''3 drugiego atomu boru (B). Na każdym orbitalu znajduje się para elektronów.
<gallery>
Plik:Diboran_3ZB.png|diboran
Plik:Diborane-2D.png|diboran
</gallery>

==Właściwości glinu==
*Glin jest odporny na działanie kwasów organicznych, ale w obecności niektórych mocnych kwasów nieorganicznych (HCl, H2SO4) ochronna warstwa tlenku ulega rozpuszczeniu i metal reaguje z jonami H+:
:2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2.
*W stężonych roztworach mocnych zasad glin rozpuszcza się tworząc gliniany:
:2Al + 2NaOH + H2O → 2NaAlO2.
*W roztworach wodnych zawierających siarczany jony Al3+ tworzą sole podwójne (tzw. ałuny) o wzorze MAl(SO4)∙12H2O.
*Podczas dodawania mocnej zasady do wodnych roztworów Al3+ wytrąca się biały, galaretowaty osad wodorotlenku Al(OH)3 , który zaraz po utworzeniu łatwo rozpuszcza się w kwasie lub nadmiarze zasady. W miarę upływu czasu rozpuszczalność osadu maleje, na skutek tworzenia mostków tlenkowych między sąsiednimi jonami glinu.

==Związki borowców na +1 stopniu utlenienia==
*W miarę wzrostu liczby atomowej borowce wykazują coraz silniejszą tendencję do przyjmowania stopnia utlenienia +1. W przypadku talu jest to trwalszy stopień utlenienia (wzrasta trwałość konfiguracji ''ns''2).
*Znane są nieliczne związki jednowartościowego glinu: Al2O, Al2S, Al2Se, AlH, AlCl.
*Chlorki galu i indu o strukturach Ga(GaCl4) i In(InCl4) zawierają jeden atom metalu na stopniu utlenienia +1, a drugi na stopniu utlenienia +3.
*Jon Tl+1 wykazuje w związkach właściwości zbliżone do właściwości jonów litowców, pod pewnymi względami przypomina też jon Ag+.
*TlOH jest dobrze rozpuszczalną, silną zasadą. W czasie ogrzewania w temp. 100°C ulega rozkładowi z utworzeniem Tl2O w postaci czarnego higroskopijnego proszku. Halogenki i siarczki talu są trudno rozpuszczalne w wodzie, podobnie jak związki srebra. Wszystkie rozpuszczalne związku talu są trujące.

Chemia/Pierwiastki grupy 13 - borowce - Historia wersji

Magdaz: Utworzono nową stronę "Borowce {|class="wikitable" !Pierwiastek !Konfiguracja elektronowa !Energia jonizacji (eV) !Promień jonowy (nm) !Elektroujemność !Potenc..."