Хімія Бору і його сполук

Р-ЕЛЕМЕНТИ

Хімія р-елементів ІІІ групи

До головної підгрупи ІІІ групи періодичної системи належать два дуже поширених елементи – Бор і Алюміній, і три рідкісних – Галій, Індій і Талій. Останні належать до таких елементів, які хоча й поширені по всій земній корі, але присутні завжди в дуже малих концентраціях в ізоморфних домішок в певних мінералах.

Елементи головної підгрупи третьої групи в сполуках, в яких валентність відповідає номеру групи, є максимально тривалентні, а ступінь окиснення їх +3. Електронна структура елементів:

B 1s²2s²2p¹

Al 1s²2s²2p⁶3s²3p¹

Ga 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹

Бор має чітко виражену неметалічну природу. Однак його аналоги – типові метали. Бор є чітко вираженим кислоутворюючим елементом. Оксид алюмінію по відношенню до сильних основ може ще виявляти властивості кислотного оксиду, однак в звичайних умовах він поводить себе як основний оксид. Існує правило, що оксиди і гідроксиди елемента у нижчому ступені окиснення, завжди мають більш основні (менш кислотні) властивості, ніж оксиди і гідроксиди елемента у вищому ступені окиснення.

Амфотерний характер гідроксиду алюмінію, тобто схильність давати солі не тільки з кислотами, але і з основами може обумовлюватися здатністю Al(OH)₃ приєднувати ще додаткові іони ОН^-.

Хімія Бору і його сполук

Порівняно із раніше розглянутими властивостями елементів ІІ періоду у Бору спостерігається зменшення металічних властивостей. В цьому він більше нагадує Силіцій (діагональна подібність в періодичній системі). Для бору найбільш характерна ступінь окиснення +3.

В звичайних умовах бор (подібно до кремнію) достатньо інертний і безпосередньо взаємодіє тільки з фтором: 2В + 3F₂ = 2BF₃.

Оксид бору(ІІІ) В₂О₃ існує в вигляді декількох модифікацій. Як кислотний оксид В₂О₃ легко взаємодіє з водою з утворенням ортоборатної (борної) кислоти:

В₂О₃ + 3НОН = 2Н₃ВО₃.

 

Алюміній – хімічно активний; в звичайних умовах він покритий тонкою оксидною плівкою. Остання дещо послаблює металічний блиск алюмінію і визначає його високу корозійну стійкість. Так алюміній горить в кисні лише при високій температурі і дрібнодисперсному стані причому. Подібно протікає реакція і з сіркою. З хлором і бромом реагує при звичайній температурі, а з йодом – при нагріванні або в присутності води як каталізатора.

Будучи амфотерним, алюміній розчиняється в розчинах кислот і лугів, утворюючи катіонні й аніонні комплекси:

2Al + 6HСІ = 2AlСІ₃ + 3H₂

2Al + 6H₃O⁺ + 6H₂O = 3H₂ + 2[Al(H₂O)₆]³⁺

2Al + 6H₂O + 6OH^- = 3H₂ + 2[Al(OH)₆]^3-.

Якщо механічно або шляхом амальгамування зняти оксидну плівку, то алюміній активно взаємодіє з водою:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)₃ + 3H₂

Внаслідок утворення захисної плівки алюміній стійкий в дуже розведеній азотній кислоті і концентрованих розчинах азотної та сірчаної кислоти на холоді.

Гідроксид алюмінію Al(OH)₃ – полімерна сполука. Це типова амфотерна сполука; щойно отриманий він легко розчиняється і в кислотах і в лугах. Залежно від середовища утворюються комплексні катіони або аніони:

[Al(H₂O)₆]³⁺ ← Al(OH)₃ → [Al(OH)₆]^3-.