13. група хемијских елемената

Борова група (група 13)
Име елемента	борова група
Тривијално име	triels
CAS број групе; (САД, патерн А-Б-А)	IIIA
стари IUPAC број; (Европа, патерн А-Б)	IIIB
↓ Периода
2	Бор (B); 5 Металоид
3	Алуминијум (Al); 13 Постпрелазни метал
4	Галијум (Ga); 31 Постпрелазни метал
5	Индијум (In); 49 Постпрелазни метал
6	Талијум (Tl); 81 Постпрелазни метал
7	Нихонијум (Nh); 113 постпрелазни метал
	примордијални елемент
	синтетички елемент
	Боја атомског броја:
	црна=чврст

13. група хемијских елемената је једна од 18 група у периодном систему елемената. У овој групи се налазе: бор, алуминијум, галијум, индијум, талијум и нихонијум. Елементе у групи бора карактеришу три валентна електрона.^[1] Ови елементи су такође називани триелима.^[а] У овој периоди се налазе 1 металоид и пет слабих метала. Сви елементи сем унунтријума (нихонијума) који је вештачки добијен се налазе у природи. Атомске масе ових елемената крећу се између 10,81 и 284. Ова група носи и називе: борова група хемијских елемената и IIIА група хемијских елемената.

Група	4
Периода
2	5 B
3	13 Al
4	31 Ga
5	49 In
6	81 Tl
7	113 Nh

Бор се обично класификује као (металоид), док се остатак, са могућим изузетком нихонијума, сматра пост-транзиционим металима. Бор се ретко јавља, вероватно зато што бомбардовање субатомским честицама произведеним из природне радиоактивности ремети његова језгра. Алуминијум се широко налази на земљи и трећи је најраспрострањенији елемент у Земљиној кори (8,3%).^[3] Галијум се налази у земљи са количином од 13 ppm. Индијум је 61. најзаступљенији елемент у земљиној кори, а талијум се налази у умереним количинама широм планете. Није познато да се нихонијум појављује у природи и зато се назива синтетичким елементом.

Неколико елемената групе 13 има биолошку улогу у екосистему. Бор је елемент у траговима код људи и неопходан је за неке биљке. Недостатак бора може довести до успоравања раста биљака, док вишак може нанети штету инхибирањем раста. Алуминијум нема биолошку улогу, нити значајну токсичност и сматра се безбедним. Индијум и галијум могу да стимулишу метаболизам; галијуму се приписује способност везивања за протеине гвожђа. Талијум је високо токсичан, омета функцију бројних виталних ензима, и корштен је као пестицид.^[4]

Карактеристике

Као и друге групе, чланови ове породице показују обрасце у конфигурацији електрона, посебно у најудаљенијим љускама, што резултира трендовима у хемијском понашању:

Z	Елемент	Број електрона по љусци
5	бор	2, 3
13	алуминијум	2, 8, 3
31	галијум	2, 8, 18, 3
49	индијум	2, 8, 18, 18, 3
81	талијум	2, 8, 18, 32, 18, 3
113	нихонијум	2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 (предвиђено)

Борova група је запажена по трендовима у конфигурацији електрона, као што је горе приказано, и по неким карактеристикама својих елемената. Бор се разликује од осталих чланова групе по тврдоћи, рефрактивности и неспремности да учествује у металном везивању. Пример тренда реактивности је тенденција бора да ствара реактивна једињења са водоником.^[5]

Иако се налази у p-блоку, група је позната по кршењу правила октета од стране својих чланова бора и (у мањој мери) алуминијума. Ови елементи могу поставити само шест електрона (у три молекулске орбитале) на валентну љуску. Сви чланови групе окарактерисани су као тровалентни.

Хемијска реактивност

Хидриди

Већина елемената у групи бора показује повећану реактивност како елементи постају тежи у атомској маси и како се њехов атомски број повећава. Бор, први елемент у групи, генерално је нереактиван са многим елементима, осим на високим температурама, иако има способност формирања многих једињења са водоником, која се понекад називају борани.^[6] Најједноставнији боран је диборан, или B₂H₆.^[5] Други пример је B₁₀H₁₄.

Следећи елементи групе 13, алуминијум и галијум, формирају неколико мање стабилних хидрида, иако постоје AlH₃ и GaH₃. За индијум, следећи елемент у групи, није познато да формира много хидрида, осим у сложеним једињењима као што је фосфински комплекс H₃InP(Cy)₃.^[7] Синтетизовано стабилно једињење талијума и водоника до сада није синтетисано.

Нека уобичајена хемијска једињења групе бора^[5] ^[8]^[9]^[10]^[11]^[12]
Елемент	Оксиди	Хидриди	Флуориди	Хлориди	Сулфиди
Бор	(β/g/α)B₂O₃	B₂H₆	BF₃	BCl₃	B₂S₃
	B₂O	B₁₀H₁₄	BF− 4
	B₆O	BH₃	B₂F₄
		B₅H₉	BF
		B₆H₁₂
		B₄H₁₀
		B 6H2− 6
		B 12H2− 12
		B₂₀H₂₆
Алуминијум	(γ/δ/η/θ/χ)Al₂O₃	(α/α`/β/δ/ε/θ/γ) AlH₃	AlF₃	AlCl₃	(α/β/γ) Al₂S₃
	Al₂O	Al₂H₆
	AlO	AlH₄
		AlH− 4
Галијум	(α/β/δ/γ/ε) Ga₂O₃	Ga₂H₆	GaF₃	GaCl₃	GaS
		GaH₄		GaCl₂
		GaH₃		Ga₂Cl₄
				Ga₂Cl₆
				GaCl− 4
				Ga 2Cl− 7
Индијум	In₂O₃	InH₃	InF₃	InCl₃	(α/β/γ) In₂S₃
Индијум	In₂O
Талијум	Tl₂O₃	TlH₃	TlF	TlCl
	Tl₂O	TlH	TlF₃	TlCl₃
	TlO₂		TlF3− 4	TlCl₂
	Tl₄O₃		TlF2− 3	Tl₂Cl₃
Нихонијум	(Nh₂O)^[б]	(NhH)	(NhF)	(NhCl)	NhOH
Нихонијум	(Nh₂O₃)	(NhH₃)	(NhF₃)	(NhCl₃)
			(NhF− 6)

Оксиди

Познато је да сви елементи групе бора формирају тровалентни оксид, при чему су два атома елемента ковалентно везана са три атома кисеоника. Ови елементи показују тренд повећања pH (од киселог до базног).^[13] Боров оксид (B₂O₃) је благо кисео, алуминијум и галијум оксид (Al₂O₃ и Ga₂O₃) су амфотерни, индијум(III) оксид (In₂O₃) је скоро амфотерни, а талијум(III) оксид (Tl₂O₃) је Луисова база јер се раствара у киселинама и формира соли. Свако од ових једињења је стабилно, али се талијум оксид разлаже на температурама вишим од 875 °C.

Узорак бор триоксида у праху (B₂O₃), једног од оксида бора

Халиди

Елементи у групи 13 такође могу да формирају стабилна једињења са халогенима, обично са формулом MX₃ (где је M елемент групе бора, а X је халоген).^[14] Флуор, први халоген, може да формира стабилна једињења са свим тестираним елементима (осим неона и хелијума),^[15] а борова група није изузетак. Чак се претпоставља да би нихонијум могао да формира једињење са флуором, NhF₃, пре него што се спонтано распадне због радиоактивности нихонијума. Хлор такође формира стабилна једињења са свим елементима у боровог групи, укључујући талијум, и претпоставља се да реагује са нихонијумом. Сви елементи ће реаговати са бромом под одговарајућим условима, као и са осталим халогенима, али мање енергично од хлора или флуора. Јод ће реаговати са свим природним елементима у периодном систему осим са племенитим гасовима, а познат је по својој експлозивној реакцији са алуминијумом у AlI₃.^[16] Астат, најтежи халоген, формира само неколико једињења због своје радиоактивности и кратког полуживота, а нема извештаја о једињењу са везом At–Al, –Ga, –In, –Tl или -Nh, иако научници сматрају да би требало да формира соли са металима.^[17]

Напомене

^ Назив икосагени је повремено кориштен за групу 13,^[2] у контексту икосаедарских структура које карактеристично формирају његови елементи.
^ До данас нису синтетисана једињења нихонијума (осим могућег NhOH), а сва друга предложена једињења су у потпуности теоретска.

Референце

^ Kotz, Treichel & Townsend 2009, стр. 351
^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
^ „Soviet Aluminium from Clay”. New Scientist. One Shilling Weekly. 8 (191): 89. 1960.
^ Dobbs 2009, стр. 276–278
^ ^а ^б ^в Harding, Johnson & Janes 2002, стр. 113
^ Raghavan 1998, стр. 43
^ Cole, M. L.; Hibbs, D. E.; Jones, C.; Smithies, N. A. (2000). „Phosphine and phosphido indium hydride complexes and their use in inorganic synthesis”. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions (4): 545—550. doi:10.1039/A908418E.
^ Downs 1993, стр. 197–201
^ Daintith 2004, стр. 269
^ Bleshinsky & Abramova 1958, стр. 301
^ Downs 1993, стр. 195–196
^ Henderson 2000, стр. 6
^ Jellison, G. E.; Panek, L. W.; Bray, P. J.; Rouse, G. B. (1977). „Determinations of structure and bonding in vitreous B₂O₃ by means of B¹⁰, B¹¹, and O¹⁷ NMR”. The Journal of Chemical Physics. 66 (2): 802. Bibcode:1977JChPh..66..802J. doi:10.1063/1.433959. Приступљено 16. 6. 2011.
^ Henderson 2000, стр. 60
^ Young, J. P.; Haire, R. G.; Peterson, J. R.; Ensor, D. D.; Fellow, R. L. (1981). „Chemical Consequences of Radioactive Decay. 2. Spectrophotometric Study of the Ingrowth of Berkelium-249 and Californium-249 Into Halides of Einsteinium-253”. Inorganic Chemistry. 20 (11): 3979—3983. doi:10.1021/ic50225a076.
^ Francis, William (1918). „The Chemical Gazette, or Journal of Practical Chemistry”. XVI. Boston, Ma: 269.
^ Roza, Greg (2010). The Halogen Elements: Fluorine, Chlorine, Bromine, Iodine, Astatine. NY, New York, USA: The Rozen Publishing Group, Inc. стр. 33. ISBN 978-1-4358-3556-6.

Литература

Bleshinsky, S. V.; Abramova, V. F. (1958). Химия индия (на језику: руски). Frunze. стр. 301.
Daintith, John (2004). Oxford dictionary of chemistry. Market House Books. ISBN 978-0-19-860918-6.
Dobbs, Michael (2009). Clinical neurotoxicology: syndromes, substances, environments. Philadelphia, Pa: Saunders. стр. 276—278. ISBN 978-0-323-05260-3.
Harding, Charlie; Johnson, David; Janes, Rob (2002). Elements of the p block. Cambridge, UK: The Open University. стр. 113. ISBN 0-85404-690-9.
Kotz, John C.; Treichel, Paul; Townsend, John Raymond (2009). Chemistry and chemical reactivity. 2. Belmont, Ca, USA: Thomson Books. стр. 351. ISBN 978-0-495-38712-1.
Raghavan, P. S. (1998). Concepts And Problems In Inorganic Chemistry. New Delhi, India: Discovery Publishing House. стр. 43. ISBN 81-7141-418-4.
Downs, Anthony John (1993). Chemistry of aluminium, gallium, indium, and thallium. Chapman and Hall Inc. ISBN 978-0-7514-0103-5.
Emsley, John (2006). Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. Greenwood Press. ISBN 978-0-19-850340-8.
Henderson, W. (2000). Main group chemistry. Cambridge, UK: The Royal Society of Chemistry. стр. 6. ISBN 0-85404-617-8.

Спољашње везе

oxide (chemical compound) – Britannica Online Encyclopedia. Britannica.com. Retrieved on 2011-05-16.
Visual Elements: Group 13. Rsc.org. Retrieved on 2011-05-16.
Trends In Chemical Reactivity Of Group 13 Elements. Tutorvista.com. Retrieved on 2011-05-16.
[1] etymonline.com Retrieved on 2011-07-27

[3] Назив икосагени је повремено кориштен за групу 13,^[2] у контексту икосаедарских структура које карактеристично формирају његови елементи.

[14] До данас нису синтетисана једињења нихонијума (осим могућег NhOH), а сва друга предложена једињења су у потпуности теоретска.

[C._Kotz,_Treichel,_R._Townsend_2009_351-1] Kotz, Treichel & Townsend 2009, стр. 351

[2] Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.

[4] „Soviet Aluminium from Clay”. New Scientist. One Shilling Weekly. 8 (191): 89. 1960.

[5] Dobbs 2009, стр. 276–278

[Harding,_A._Johnson,_Janes_2002_113-6] а ^б ^в Harding, Johnson & Janes 2002, стр. 113

[7] Raghavan 1998, стр. 43

[8] Cole, M. L.; Hibbs, D. E.; Jones, C.; Smithies, N. A. (2000). „Phosphine and phosphido indium hydride complexes and their use in inorganic synthesis”. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions (4): 545—550. doi:10.1039/A908418E.

[grp.13_elem._chem.-9] Downs 1993, стр. 197–201

[10] Daintith 2004, стр. 269

[In2-11] Bleshinsky & Abramova 1958, стр. 301

[12] Downs 1993, стр. 195–196

[13] Henderson 2000, стр. 6

[15] Jellison, G. E.; Panek, L. W.; Bray, P. J.; Rouse, G. B. (1977). „Determinations of structure and bonding in vitreous B₂O₃ by means of B¹⁰, B¹¹, and O¹⁷ NMR”. The Journal of Chemical Physics. 66 (2): 802. Bibcode:1977JChPh..66..802J. doi:10.1063/1.433959. Приступљено 16. 6. 2011.

[16] Henderson 2000, стр. 60

[17] Young, J. P.; Haire, R. G.; Peterson, J. R.; Ensor, D. D.; Fellow, R. L. (1981). „Chemical Consequences of Radioactive Decay. 2. Spectrophotometric Study of the Ingrowth of Berkelium-249 and Californium-249 Into Halides of Einsteinium-253”. Inorganic Chemistry. 20 (11): 3979—3983. doi:10.1021/ic50225a076.

[18] Francis, William (1918). „The Chemical Gazette, or Journal of Practical Chemistry”. XVI. Boston, Ma: 269.

[19] Roza, Greg (2010). The Halogen Elements: Fluorine, Chlorine, Bromine, Iodine, Astatine. NY, New York, USA: The Rozen Publishing Group, Inc. стр. 33. ISBN 978-1-4358-3556-6.

[1]

[а]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[б]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[2]