Αντιδραστικότητα της Ομάδας 13 προς το Οξυγόνο

Τα στοιχεία της ομάδας 13 ανήκουν στην οικογένεια του βορίου. Αυτά τα στοιχεία ξεκινούν με το μπλοκ p. Τα ακόλουθα στοιχεία υπάρχουν σε αυτήν την ομάδα: 

• Βόριο (Β)

• Αλουμίνιο (Al)

• Γάλλιο (Ga)

• Indium (In)

• Θάλλιο (Tl),

• Νιχόνιο (Nh)

Σε αυτήν την ομάδα στοιχείων, το βόριο αντιπροσωπεύει ανώμαλη συμπεριφορά, ενώ το αλουμίνιο έχει μεταλλικές ιδιότητες αλλά είναι παρόμοιο με το βόριο. Άλλα στοιχεία, δηλαδή το γάλλιο, το ίνδιο και το θάλλιο είναι μεταλλικά. Μερικές φορές αυτή η ομάδα αναφέρεται ως οικογένεια της ομάδας βορίου. Σε αυτό το άρθρο, θα μάθουμε για την αντιδραστικότητα της ομάδας 13 με το οξυγόνο και άλλες παρόμοιες ιδιότητες.

Ηλεκτρονική διαμόρφωση της ομάδας 13

• Η ηλεκτρονική διαμόρφωση εξωτερικού κελύφους Ομάδας 13 είναι ns²np¹.

• Οι πυρήνες ευγενών αερίων περιέχουν αλουμίνιο και βόριο.

• Οι πυρήνες ευγενών αερίων έχουν συν 10 d ηλεκτρόνια.

• Υπάρχουν 14 ηλεκτρόνια f συν 10 ηλεκτρόνια d- στους πυρήνες ευγενών αερίων του θαλλίου.

• Λόγω αυτής της διαφοράς στους ηλεκτρονικούς πυρήνες, αυτά τα στοιχεία έχουν διαφορετικές χημικές ιδιότητες και χημεία.

• τα στοιχεία μπλοκ p εμφανίζουν μέγιστη ιδιότητα οξείδωσης που ισούται με τον συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων σθένους.

• Η κατάσταση οξείδωσης αυτών των στοιχείων αυξάνεται όταν κινούνται προς τη δεξιά πλευρά του περιοδικού πίνακα.

Ύπαρξη αυτών των στοιχείων 

• Βόριο 

Το βόριο δεν υπάρχει στην ελεύθερη κατάσταση. Αυτό το στοιχείο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τρεις χημικούς. Είναι ένα από τα σπάνια στοιχεία που υπάρχουν ως βορικά, ορθοβορικό οξύ και βόρακας. Το βόριο προέρχεται επίσης από τον κερνίτη. Στην Ινδία, αυτό το στοιχείο μπορεί να βρεθεί στη λίμνη Σαμπχάρ (Ρατζαστάν) και στην κοιλάδα της Πούγκα (Λαντάκ). Το βόριο εμφανίζει δύο τύπους ισοτοπικών μορφών, 10B (19%) και 11B (81%).

• Αλουμίνιο 

Το αλουμίνιο επίσης δεν υπάρχει σε ελεύθερη κατάσταση. Είναι όμως ένα από τα πιο άφθονα στοιχεία (8,3% ως προς τη μάζα) που βρίσκονται στη φύση μετά το Οξυγόνο (45,5%) και το Πυρίτιο (27,7%). Ο κρυόλιθος και ο βωξίτης είναι μερικά από τα σημαντικά ορυκτά του αλουμινίου. Στην Ινδία, μπορεί κανείς να βρει αλουμίνιο σε μορφή μαρμαρυγίας.

• Γάλλιο, ίνδιο και θάλλιο

Αυτά τα τρία στοιχεία είναι λιγότερο διαθέσιμα στη φύση. Και το θάλλιο θεωρείται ότι είναι ένα εξαιρετικά τοξικό στοιχείο αυτής της ομάδας 13. 

Περιοδικές ιδιότητες της ομάδας 13

1. Ατομικές ακτίνες

• Καθώς μετακινούμαστε προς τα κάτω στον περιοδικό πίνακα της ομάδας 13, κάθε στοιχείο προσθέτει ένα επιπλέον κέλυφος ηλεκτρονίων. Και λόγω αυτού, οι ατομικές ακτίνες αυξάνονται από πάνω προς τα κάτω.

• Αλλά υπάρχει διαφορά μεταξύ των δύο στοιχείων της ομάδας. Το γάλλιο έχει λιγότερες ατομικές ακτίνες από το αλουμίνιο. (Το Al είναι 142 μ.μ. ενώ το Ga είναι 135 μ.μ.) .

• Αυτό οφείλεται στη διακύμανση στον εσωτερικό πυρήνα της ηλεκτρονικής διαμόρφωσης.

• Ο πυρήνας του ευγενούς αερίου υπάρχει στο αλουμίνιο, αλλά το γάλλιο έχει περισσότερα από 10 d ηλεκτρόνια. Εξαιτίας αυτών των ηλεκτρονίων 10 d, υπάρχει κακή διαλογή για εξωτερικά ηλεκτρόνια. Υπάρχει επίσης μια αυξημένη παρουσία πυρηνικού φορτίου στο γάλλιο.

2. Ενθαλπία ιονισμού (IE ή ∆ H) 

• Η ενθαλπία ιονισμού είναι επίσης ακανόνιστη στα στοιχεία της ομάδας 13. Η ενθαλπία μειώνεται καθώς μετακινούμαστε από το AI στο TI.

• 10 d- ηλεκτρόνια υπάρχουν στην εσωτερική ηλεκτρονική διαμόρφωση. Προστατεύει το πυρηνικό φορτίο λιγότερο από τα ηλεκτρόνια p και s.

3. Ηλεκτραρνητικότητα 

Καθώς προχωράμε προς την ομάδα 13, η ηλεκτραρνητικότητα μειώνεται. Η ηλεκτραρνητικότητα είναι μικρότερη καθώς κινούμαστε προς την ΑΙ από το Β. Υπάρχει μείωση λόγω διαφορών στα ατομικά μεγέθη των στοιχείων.

Χημικές ιδιότητες στοιχείων της ομάδας 13 

Για να αποσπαστούν από στοιχεία της ομάδας 13, τα στοιχεία απαιτούν φορτία ενέργειας. Αυτό συμβαίνει επειδή όλες οι ενώσεις που σχηματίζονται από στοιχεία της ομάδας 13 με οξυγόνο είναι θερμοδυναμικά αδρανείς. Το βόριο είναι το μόνο στοιχείο της οικογένειας που είναι μεταλλοειδές.

• Δραστικότητα της ομάδας 13 προς το οξυγόνο 

Υπάρχει μεγάλη ποσότητα αντιδραστικότητας της ομάδας 13 προς το οξυγόνο. Όλα τα στοιχεία αυτής της ομάδας αντιδρούν με το οξυγόνο για να σχηματίσουν τριοξείδια M2O3.

4M(s) + O2 (g) → 2M2O3(s)

Το θάλλιο μπορεί να παράγει Tl2O μαζί με Tl2O3. Η αντιδραστικότητα των στοιχείων της ομάδας 13 αυξάνεται επίσης καθώς μετακινούμαστε από το ένα στοιχείο στο άλλο κάτω από την ομάδα. Ενώ το βόριο δείχνει μια μοναδική συμπεριφορά προς το οξυγόνο και δεν αντιδρά. Όταν το βόριο θερμαίνεται, το άμορφο βόριο αντιδρά με το οξυγόνο σχηματίζοντας έτσι B2O3.

Το αλουμίνιο, στην πραγματικότητα, θα πρέπει να αντιδρά με το οξυγόνο θερμοδυναμικά, αλλά είναι σταθερό. Αυτό συμβαίνει επειδή το Al2O3 σχηματίζει μια προστατευτική επίστρωση στη μεταλλική επιφάνεια, καθιστώντας την αδρανή.

• Δραστικότητα της ομάδας 13 προς αλκάλια και οξέα

Σε υψηλές θερμοκρασίες, το βόριο αντιδρά με ισχυρά οξειδωτικά οξέα, αλλά δεν αντιδρά με μη οξειδωτικά οξέα όπως το HCl. Αλλά αντιδρά σε ένα θερμό συμπυκνωμένο μείγμα που αποτελείται από H2SO4 και HNO3 για να παράγει βορικό οξύ.

B(s) + 3HNO3 (aq) → H3BO3 (aq) + 3NO2 (g)

Αυτό το στοιχείο είναι επίσης ανθεκτικό στα αλκάλια (NaOH και KOH) έως τους 773 K. Μετά από αυτό, το βόριο σχηματίζει βορικά.

2B(s) + 6KOH(s) → 2K3BO3(s) + 3H2(g)

Όλα τα άλλα στοιχεία που υπάρχουν στην ομάδα 13 αντιδρούν και με τα δύο οξειδωτικά οξέα, απελευθερώνοντας έτσι αέριο υδρογόνο.

• Δραστικότητα της ομάδας 13 προς αλογόνα

Στοιχεία αυτής της ομάδας αντιδρούν με αλογόνα για να σχηματίσουν τριαλογονίδια MX3. Αλλά το θάλλιο παράγει TlCl3.

2M(s) + 3X2 (g) → 2MX3

• Οξινοβασικά χαρακτηριστικά

Οι ιδιότητες οξέος της ομάδας 13 μειώνονται καθώς κινούμαστε προς τα κάτω στην ομάδα. Από την άλλη, ο βασικός χαρακτήρας αυξάνεται.

Συμπέρασμα

Μάθαμε για τα στοιχεία της ομάδας 13, για το τι τα κάνει μοναδικά και για την αντιδραστικότητα τους προς το οξυγόνο. Αυτή η ομάδα συνήθως αναγνωρίζεται από τα τρία ηλεκτρόνια σθένους. Αυτό το άρθρο σας ενημερώνει επίσης για τη σημασία των ενώσεων των στοιχείων της ομάδας 13.