13.skupina

1. 13.skupina

2. Základní přehled

3. Základní přehled • obecná konfigurace • ns2 np1

4. 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

5. Bor • v přírodě je zastoupen v poměrně malém množství • ve formě boridů se vyskytuje zejména ve vulkanických oblastech • elementární se nevyskytuje • minerály boru • borax Na2B4O7.10 H2O • sassolin H3BO3

6. Bor • elementární bor tvoří 2 základní modifikace • amorfní • kovový – velmi tvrdá černá látka (tvrdost 9,3) • základem krystalických struktur boru jsou ikosaedry B12

7. Bor • výroba • tepelná dehydratace kyseliny borité → B2O3 • poté redukce oxidu boritého pomocí Al, Mg,... B2O3 + 2 Al → 2 B + Al2O3 (+AlB12) • bor vzniká znečištěný boridy a oxidy • redukce halogenidů boru (H2, Zn,...) • velmi čistý bor

8. 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

9. 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+ Fe2O3 → B2O3 + 2 Fe • využití • řídící tyče v jaderných reaktorech • karbid boru – brusné a řezné nástroje • inteligentní plastelína – tvárná x pružná

10. 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,...)

11. Sloučeniny boru • hydridy = borany • velmi rozmanitá skupina látek • díky schopnosti boru tvořit • vazbu B-B • třístředovou vazbu • několik strukturních skupin • closo-borany – „klec“ • nido-borany – „hnízdo“ • arachno-borany – „síť“ • ...

12. 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 B2H6) • NaBH4 – významné redukční činidlo

13. Sloučeniny boru • oxid boritý B2O3 • vzniká opatrnou dehydratací kyseliny borité • produkt spalování boru a boranů • za vysokých teplot přechází na sklovitou hmotu • s vodou reaguje za vzniku kyseliny borité B2O3 + 3 H2O → 2 H3BO3 • využití • borosilikátová skla – tepelně odolná • rozpouští oxidy kovů – klasická analytická metoda

14. Sloučeniny boru • kyseliny boritá H3BO3 • slabá kyselina – ve vodném roztoku se chová spíše jako jednosytná • její soli mají (podobně jako křemičitany) tendenci vytvářet polyanionty (Na2B4O7.10 H2O = borax) • „borová voda“ – používá se na výplachy očí • používá se v jaderných reaktorech pro regulaci průběhu jaderného štěpení

15. Hliník • 3. nejrozšířenější prvek Zemské kůry • především ve formě hlinitokřemičitanů • nejvýznamnějšími minerály jsou • bauxit – hydratovaný Al2O3 • kryolit – Na3AlF6 • korund – Al2O3 • rubín, safír

16. Hliník • výroba • bauxit se rozpouští v NaOH Al2O3 + 2 NaOH → Na2[Al(OH)4] • krystalizace čistého Al2O3 • elektrolýza Al2O3 • vlastnosti • stříbrolesklý neušlechtilý kov • velmi dobrý vodič tepla i elektřiny • lehký, měkký

17. Hliník • poměrně reaktivní • na vzduchu se pokrývá vrstvou Al2O3, která výrazně snižuje jeho reaktivitu • velká afinita ke kyslíku • toho se využívá při aluminotermii • redukce kovu z jeho oxidu pomocí hliníku (Mn, Cr, Fe,...) Cr2O3 + 2 Al → Al2O3 + 2 Cr • reaguje s kyselinami i zásadami = je amfoterní 6 HCl + 2 Al → 2 AlCl3 + 3 H2 2 Al + 2 NaOH + 6 H2O → 2 Na[Al(OH)4] + H2

18. 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

19. Sloučeniny hliníku • hydridy hliníku • AlH3 • vykazuje polymerní charakter – třístředová vazba • velmi silné redukční činidlo • LiAlH4 • je stálejší než AlH3, lépe se s ním pracuje • často používané silné redukční činidlo • zejména v organických syntézách

20. Sloučeniny hliníku • hydroxid hlinitý – Al(OH)3 • bílá pevná látka amfoterního charakteru • s kyselinami reaguje za vzniku solí hlinitých Al(OH)3 + 3 HCl → AlCl3 + 3 H2O • s hydroxidy vytváří hydroxohlinitany Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4]

21. Sloučeniny hliníku • oxid hlinitý – Al2O3 • v přírodě se nachází jako minerál korund • mimořádně tvrdý minerál • velmi chemicky odolný • různá zbarvení je způsobeno příměsemi jiných kovů • rubín (Cr3+), safír (Fe2+,3+, Ti4+) • chemicky připravený vytváří bílý prášek • měkká, chemicky poměrně reaktivní látka • výborné adsorpční vlastnosti • používá se v chromatografii

22. Sloučeniny hliníku • hlinité soli • často tvoří hydráty • nejdůležitější soli jsou kamence • MIAl(SO4)2. 12 H2O • nejběžnější je KAl(SO4)2. 12 H2O • zastavování drobného krvácení • octan hlinitý Al(CH3COO)3 • obklady na zmírnění otoků a pohmožděnin • síran hlinitý – čištění vody - vločkování

23. 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

24. 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

25. 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

26. 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