Ενώσεις Στοιχείων Ομάδας 13

Εισαγωγή

Τα άτομα έχουν περισσότερα από 100 διαφορετικά χημικά στοιχεία που αποτελούν όλη την ύλη στο σύμπαν. Αυτά τα άτομα μπορούν να βρεθούν τόσο σε καθαρή μορφή όσο και σε μικτά γνωστά ως χημικές ενώσεις. Οποιοδήποτε καθαρό στοιχείο αποτελείται εξ ολοκλήρου από τα άτομα που αποτελούν αυτό το στοιχείο και τα άτομα κάθε στοιχείου είναι διαφορετικά. Τα άτομα που παράγουν τον άνθρακα, για παράδειγμα, διαφέρουν από αυτά που παράγουν σίδηρο. Σε αυτό το άρθρο, θα μελετήσουμε τι τα κάνει μοναδικά και ποιες είναι οι χημικές ενώσεις των στοιχείων της ομάδας 13; Αυτό το άρθρο εξηγεί τη σημασία των ενώσεων στοιχείων της ομάδας 13 και των ενώσεων της ομάδας 13.

Τι είναι μια ένωση;

Σύμφωνα με τις ενώσεις των στοιχείων της ομάδας 13, οι καθαρές ουσίες που αποτελούνται από άτομα από δύο ή περισσότερα διαφορετικά στοιχεία είναι γνωστές ως ενώσεις. Οι ενώσεις μπορούν περαιτέρω να διασπαστούν στα συστατικά τους μέρη. Αυτές οι ενώσεις αποτελούνται επίσης από συγκεκριμένο αριθμό ατόμων με καθορισμένη αναλογία. Για παράδειγμα, το μονοξείδιο του άνθρακα είναι μια χημική ένωση. Δύο μέρη συνθέτουν αυτήν την ένωση:Οξυγόνο και Άνθρακα.

Τα μόρια, από την άλλη πλευρά, είναι ουσίες που αποτελούνται από δύο ή περισσότερα άτομα ενός παρόμοιου στοιχείου. Το οξυγόνο είναι Ο2, το υδρογόνο Η2 και το άζωτο Ν2 είναι μερικά παραδείγματα αυτών των αερίων. Το αέριο υδρογόνο, σε αυτήν την περίπτωση, αναφέρεται σε ένα μόριο, όχι σε μια ένωση, επειδή δεν πληροί τα ακόλουθα κριτήρια: 

• Τουλάχιστον δύο διαφορετικά άτομα πρέπει να υπάρχουν σε μια ένωση.

Το αέριο υδρογόνο είναι το Η2 που αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου που ανήκουν στο ίδιο στοιχείο.

Διαφορετικές ενώσεις που δεν συνδέονται μεταξύ τους μπορούν να συνδυαστούν και αυτά τα στοιχεία μπορούν επίσης να διαχωριστούν ή να απομονωθούν το ένα από το άλλο. Τα άτομα και οι ενώσεις του οξυγόνου O2, του αζώτου N2, του διοξειδίου του άνθρακα CO2, του μεθανίου CH4 και άλλων σωματιδίων που σχηματίζουν αέρα μπορούν να θεωρηθούν τέλεια παραδείγματα μιγμάτων.

Τι μπορεί να συγκρατήσει τα άτομα σε μια ένωση συλλογικά;

Οι χημικοί δεσμοί σχηματίζονται με σύνδεση που επιτρέπει στα άτομα να συνδυάζονται ανά πάσα στιγμή. Οι χημικοί δεσμοί είναι σαν δυνάμεις που συνδέουν τα άτομα των μορίων και των ενώσεων.

Ο χημικός δεσμός επομένως μπορεί να χωριστεί σε δύο διαφορετικές κατηγορίες :

• Ιωνικοί δεσμοί: Ένας δεσμός που δημιουργείται από ηλεκτροστατική έλξη μεταξύ ιόντων με αντίθετα φορτία. Και σε αυτό, υπάρχει τουλάχιστον ένα από τα ηλεκτρόνια σθένους ενός ιόντος που είναι πλήρως δωρεά σε ένα άλλο ιόν. Ο σίδηρος τότε φορτίζεται θετικά όταν χάνει ένα ιόν, γίνεται αρνητικά φορτισμένος όταν αποκτά ένα ιόν. Τα κατιόντα ονομάζονται θετικά φορτισμένα ιόντα, ενώ τα ανιόντα ονομάζονται αρνητικά φορτισμένα ιόντα.
• Ομοιοπολικοί δεσμοί :Ένας ομοιοπολικός δεσμός σχηματίζεται όταν ένα άτομο μοιράζεται ένα από τα ηλεκτρόνια σθένους του με ένα άλλο άτομο.

Αυτοί οι δεσμοί που συνδέουν διαφορετικά άτομα σε ένα χημικό μόριο μας λένε τι είδους ουσία είναι αυτό το στοιχείο.

• Οι ιοντικές ενώσεις είναι ενώσεις που συγκρατούνται μεταξύ τους με ιονικούς δεσμούς.
• Οι ομοιοπολικές ενώσεις αποτελούνται από άτομα που συνδέονται μεταξύ τους με ομοιοπολικούς δεσμούς.

Στοιχεία έναντι ενώσεων

Η ύλη με σύνθετη σύνθεση ονομάζεται καθαρή ουσία. Τα σωματίδια που αποτελούν αυτές τις ουσίες δεν μπορούν να διαχωριστούν χωρίς να σπάσουν οι δεσμοί τους ή να αλλάξει η χημική τους δομή. Τόσο οι ενώσεις όσο και τα στοιχεία θεωρούνται καθαρές ουσίες.

Ενώσεις των στοιχείων της Ομάδας 13, δηλαδή η οικογένεια του βορίου

Βόριο είναι το μόνο στοιχείο σε αυτήν την ομάδα που δεν είναι ιδιαίτερα αντιδραστικό. Το βόριο είναι μικροσκοπικό στη δομή και έχει υψηλή ενέργεια ιονισμού. Εξαιτίας αυτού, η αντιδραστικότητα της οικογένειας του βορίου αυξάνεται καθώς προχωράμε προς την ομάδα.

B

Το βόριο είναι το λιγότερο αντιδραστικό στοιχείο στην οικογένεια του βορίου, ενώ το θάλλιο είναι το πιο δραστικό λόγω της χαμηλής ενέργειας ιονισμού του.

Αλουμίνιο :Όταν αντιδρά στην αρχή, συνεχίζει να αντιδρά. Ωστόσο, μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, σχηματίζεται ένα στρώμα οξειδίου στην επιφάνειά του. Αυτό το στρώμα το εμποδίζει να αντιδράσει περαιτέρω. Μερικές φορές λόγω αυτού του στρώματος οξειδίου, αυτό το στοιχείο καθίσταται ανενεργό. Η πλειοψηφία των ενώσεων αυτής της ομάδας είναι ανεπάρκεια ηλεκτρονίων. Σημαίνει απλώς ότι η οκτάδα τους είναι ελλιπής και λόγω αυτού η συμπεριφορά τους μοιάζει με οξέα Lewis.

Για παράδειγμα , το BX3 έχει μόνο 6 ηλεκτρόνια στο φλοιό σθένους του Βορίου. Επομένως αυτό το στοιχείο σχηματίζει έναν δεσμό συντεταγμένων.

[NH3—>BF3] BX3 + NH3 

Οι δεσμοί συντεταγμένων έχουν την τάση να απορροφούν ηλεκτρόνια, γι' αυτό είναι γνωστοί ως οξέα Lewis. Ωστόσο, καθώς προχωράτε μπροστά στην ομάδα, ο όξινος χαρακτήρας μειώνεται (ο όξινος χαρακτήρας αναφέρεται στην τάση να προσελκύει εισερχόμενα ηλεκτρόνια).

BX3>  AlX3> GaX3>InX3 >TlX3

Τα στοιχεία αυξάνονται σε μέγεθος και εξαιτίας αυτού, χάνουν τη δύναμή τους και σιγά σιγά εξαφανίζονται. Και η δύναμη έλξης των ηλεκτρονίων επίσης μειώνεται.

Δραστικότητα με οξυγόνο:

Τα στοιχεία της ομάδας 13 παράγουν οξείδια. Καθώς είναι μικροσκοπικά σε μέγεθος και έχουν υψηλή ενέργεια ιονισμού, το βόριο δεν αντιδρά με το οξυγόνο σε θερμοκρασία δωματίου. Όμως, όταν το Al συνδυάζεται με οξυγόνο, αντιδρά σε θερμοκρασία δωματίου δημιουργώντας ένα προστατευτικό στρώμα οξειδίου στην επιφάνειά του με την πάροδο του χρόνου. Λόγω αυτού του στρώματος το αλουμίνιο γίνεται μη αντιδραστικό.

Αλουμίνιο + Οξυγόνο →  Οξείδιο αλουμινίου

Al + 3O2 → 2Al2O3

Αυτά τα στοιχεία αντιδρούν επίσης με το αέριο άζωτο για να παράγουν νιτρίδιο.

6Al +3N2→ 6AlN

Το άζωτο + το αλουμίνιο γίνεται νιτρίδιο αλουμινίου 

Η όξινη ισχύς αυτών των στοιχείων μειώνεται καθώς κινούμαστε προς τα κάτω στην ομάδα.

Αντίδραση με νερό: 

Το αλουμίνιο αντιδρά με το κρύο νερό αλλά το βόριο δεν αντιδρά με το νερό.

Al         +       H2O         →          Al(OH)3        +        H2

Αλουμίνιο + νερό    →   Υδροξείδιο του αργιλίου +  αέριο υδρογόνο

Το γάλλιο και το ίνδιο επίσης δεν αντιδρούν με το νερό, αλλά το θάλλιο αντιδρά με το ζεστό νερό σχηματίζοντας έτσι ένα προστατευτικό στρώμα που καθιστά αυτό το στοιχείο παθητικό.

Δραστικότητα προς βάσεις και οξέα 

Το βόριο αντιδρά με ισχυρά οξέα αλλά δεν αντιδρά με οξέα και βάσεις σε κανονική θερμοκρασία δωματίου. Το αλουμίνιο αντιδρά και με τα δύο καθώς αυτό το στοιχείο είναι αμφοτερικό.

Al + HCl → AlCl3 + H2

Το αλουμίνιο + υδροχλώριο γίνεται χλωριούχο αργίλιο + αέριο υδρογόνο

Al + NaOH → [NaAl(OH)4]

Το αλουμίνιο + υδροξείδιο του νατρίου γίνεται τετραϋδροξο-αλουμινικό νάτριο

Συμπέρασμα 

Οι χημικές ενώσεις έχουν διάφορες ιδιότητες. Μερικά είναι στερεά, άλλα υγρά και άλλα αέρια υπό κανονικές θερμοκρασίες και πιέσεις δωματίου. Ορισμένες ενώσεις είναι εξαιρετικά επικίνδυνες για τον άνθρωπο, ενώ άλλες απαιτούνται για την επιβίωση της ανθρώπινης ζωής.