BOROWCE

B, Al, Ga, In, Tl ns2p1

-pierwiastki p-elektronowe, 3e walencyjne

-hybrydyzacja sp2

-wzrost masy atomowej (C->Tl) -> wzrost tendencji do oddawania tylko 1 elektronu: +III -> +1

-wzrost metaliczności w grupie:

B- niemetal

Al,Ga - wł. amfoteryczne

In, Tl – metale

Występowanie:

B:

- w boraksie Na2B4O7 *10H2O

-towarzyszy złożom soli potasowych

-w śladowych ilościach w wodzie morskiej

Al:

-po tlenie i krzemie, najpospolitszy pierwiastek skorupy ziemskiej, glinokrzemiany:

Ortoklaz K(AlSi3O8)

Albit Na(AlSi3O8)

-surowce do otrzymywania metalicznego glinu:

Boksyt AlO(OH)

Kriolit Na3AlF6

Kaolin i niektóre gatunki gliny

Otrzymywanie Al:

Elektroliza boksytu i kriolitu z dodatkiem CaF2

Ga, In, Tl:

Towarzyszą rudom Zn

Otrzymywanie – jako produkty uboczne w procesie przeróbki Zn, Al, Cd i Pb

Właściwości:

B- wiązania kowalencyjne

In, Tl – wiązania zdecydowanie jonowe

B- nie tworzy wolnego kationu B3+

A, Ga, In, Tl – tworzą kationy M3+

(Tl również Tl +)

B- właściwości podobne do Si (a nie do pozostałych borowców)

Pasywacja borowców – na powietrzu

Bor

-kruchy

-właściwości półprzewodnikowe

-chemicznie bierny

-ulega działaniu stęż. HNO3 i H2SO4 (podwyższona temperatura)

-z mocnymi zasadami tworzy borany

-w powietrzu ulega spaleniu:

B (O2 + N2) -> B2O3 + BN azotek baru

-barwi płomień na zielono

B2O3

-bezwodnik kwasowy

-reaguje z tlenkami metali -> perła boraksowa, np.

CoO + B2O3 = Co(BO2)2

H3BO3 Kwas ortoborowy K=7,3*10^-10

Sole boranowe:

-metaborany (metaoksoborany) Metal(pierwsza grupa)BO2

H3BO3 + NaOH = NaBO2 + 2H2O metaboran sodu

Metaborany – połączone w większe struktury przestrzenne, np. Na3B3O6 trimetaboran sodu (metaoksoboran sodu)

Aniony metaboranów – złożona budowa

1. Pierścieniowa, np. metaoksoboran sodu Na3B3O6

2. Łańcuchowa, np. metaoksoboran wapnia [Ca(BO2)2]n

-ortoborany (borany, ortooksoborany) M3BO3

InBO3 -ortoboran indu

Mg3(BO3)2 – ortoboran magnezu

-tetraborany (tetraoksoborany) M2B4O7

Na2B4O7*10H2O boraks - Rozpuszczalny w H2O

B4O7 (2-) + 2H2O = B4O5(OH)4 (2-)

+2H+, H3BO3 kwas ortoborowy

-H2O HBO2 kwas metaborowy

-H2O ½ B2O3 tritlenek boru

-tetrahydroksoborany,

Sole kompleksowe z tetraedrycznym anionem [B[OH)4]-

Na2[B(OH)4]Cl

Cu[B(OH)4]Cl

Halogenki boru

BF3, BCl3 gazy

BBr3 ciecze

BI3 ciała stałe

BF3 – silny akceptor pary elektronowej np.

BF3 + F- = (BF4)-

BF3 + NH3 = F3BNH3

- pozostałe halogenki – hydroliza np.

BCl3 + H2O = BCl2OH

BCl2OH + 2H2O = H3BO3 + 2HCl

Halogenki glinowe

- w stanie stałym – jako dimery (AlCl3)2

- w roztworach – w postaci jonów

Borowodory

Analogia do węglo- i krzemowodorów

Substancje lotne

Reagują z H2O: B2H6 + 6H2O = 2H3BO3 +6H2

Ulegają samozapaleniu w powietrzu

-spalane – wydzielają duże ilości energii (jako paliwo rakietowe, są lekkie)

B2H6 + 3O2 = B2O3 +3H2O + Q (482 kcal)

Borowodory nietrwałe B(n)H(n+4)

B2H6 diborowodór

B5H9 pentaborowodór

B6H10 heksaborowodór

B10H14 dekaborowodór

Borowodory trwałe, dihydroborowodory B(n)H(n+6)

BH3 – nie jest znany

B4H10 dihydrotetraborowodór

B5H11 dihydropentaborowodór

B9H15 dihydrononaborowodór

B10H16 dihydrodekanorowodór

B2H6 Diborowodór

-liczba wiązań – większa od liczby elektronowej par wiążących

Deficyt dwu elektronów

W rzeczywistej cząsteczce B2H6 – tzw. wiązanie trój centryczne

1. W jednej płaszczyźnie – 2 atomy boru i 4 atomy wodoru

2. Pozostałe 2 atomy H – tworzą w płaszczyźnie prostopadłej 2 mostki wodorowe (każdy z 2 elektronów)

3. Powstaje 2-elektronowy orbital wiążący 3 atomy (2B+H)

Glin i jego związki

Al, +III stopień utlenienia, Nieliczne wyjątki, np.

2Al + AlCl3 -> (1300K) 3AlCl (+I)

Al2O3 + Al. ->AlO (+II) + Al2O3 (+I)

-roztwarza się w kwasach nieutleniających z wydzieleniem H2

-roztwarza się w wodorotlenkach z wydzieleniem H2

-nie roztwarza się w kwasach utleniających, (HNO3 stęż., H2SO4 stęż). – pasywacja

Al(OH)3 wł. amfoteryczne

Al(3+)

+ ( H+) Al(OH)3

(OH)- [Al(OH)4]-

Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 2H2O Al(OH)3 = H3AlO3

Al(OH)3 + NaOH= Na[Al(OH)4]

-3 H20 - 2H2O powstaje NaAlO2

Gamma Al2O3 higroskopijny (wł. amfoteryczne)

1200K

Alfa Al2O3 korund, twardy, odporny na działanie chemiczne

Rubiny i szafiry – korundy zabarwione tlenkami Cr lub Ti

SPINELE

- gliniany metali II-wartościowych

M(II grupa)Al2O4 np. M(II): Co, Zn, Mg, Fe

Ałuny:

-sole podwójne

M2(I grupa)SO4*Al2(SO4)3*24H20, M(I grupa): K+, Na+, NH4+, Rb+, Cs+

Wzór uproszczony: M(I grupa)Al2(SO4)*12H2O

-krystalizują w układzie regularnym

-w roztworach – dysocjacja na jony: M+, [Al(H2O6)](3+) , [SO4](2-)

-istnieją tylko w stanie stałym

Aluminotermia

-otrzymywanie metali z wykorzystaniem Al

Np. 8Al + 3Mn3O4 = 9Mn + 4Al2O3

Gal

-właściwości chemiczne zbliżone do właściwości chemicznych Al

Ga (spalanie w Cl2)

GaCl3 -> GaCl2

H2O

[Ga(H2O)6] (3+) -> [Ga(H2O)5OH] (2+)

(OH)-

Ga(OH)3

Ind

-właściwości chemiczne analogiczne jak Al,

Za wyjątkiem tlenku In2O3 – właściwości zasadowe

Tal

-najbardziej metaliczny z borowców

-stopnie utlenienia +III, +I

Tl (H2SO4) -> Tl2SO4 (HCl) ->TlCl

O2 OH- HCL

Tl2O3 TlOH TlCl3

-związki talu barwią płomień na zielono

-trujące

Jako odtrutka – jony jodkowe – tworzy się trudno rozpuszczalny jodek talu (I)