13. grupa hemijskih elemenata

Borova grupa (grupa 13)
Ime elementa	borova grupa
Trivijalno ime	triels
CAS broj grupe; (SAD, patern A-B-A)	IIIA
stari IUPAC broj; (Evropa, patern A-B)	IIIB
↓ Perioda
2	Bor (B); 5 Metaloid
3	Aluminijum (Al); 13 Postprelazni metal
4	Galijum (Ga); 31 Postprelazni metal
5	Indijum (In); 49 Postprelazni metal
6	Talijum (Tl); 81 Postprelazni metal
7	Nihonijum (Nh); 113 postprelazni metal
	primordijalni element
	sintetički element
	Boja atomskog broja:
	crna=čvrst

13. grupa hemijskih elemenata je jedna od 18 grupa u periodnom sistemu elemenata. U ovoj grupi se nalaze: bor, aluminijum, galijum, indijum, talijum i nihonijum. The elements in the boron group are characterized by having three valence electrons.^[1] Ovi elementi su takođe nazivani trielima.^[a] U ovoj periodi se nalaze 1 metaloid i pet slabih metala. Svi elementi sem ununtrijuma (nihonijuma) koji je veštački dobijen se nalaze u prirodi. Atomske mase ovih elemenata kreću se između 10,81 i 284. Ova grupa nosi i nazive: borova grupa hemijskih elemenata i IIIА grupa hemijskih elemenata.

Grupa	4
Perioda
2	5 B
3	13 Al
4	31 Ga
5	49 In
6	81 Tl
7	113 Nh

Bor se obično klasifikuje kao (metaloid), dok se ostatak, sa mogućim izuzetkom nihonijuma, smatra post-tranzicionim metalima. Bor se retko javlja, verovatno zato što bombardovanje subatomskim česticama proizvedenim iz prirodne radioaktivnosti remeti njegova jezgra. Aluminijum se široko nalazi na zemlji i treći je najrasprostranjeniji element u Zemljinoj kori (8,3%).^[3] Galijum se nalazi u zemlji sa količinom od 13 ppm. Indijum je 61. najzastupljeniji element u zemljinoj kori, a talijum se nalazi u umerenim količinama širom planete. Nije poznato da se nihonijum pojavljuje u prirodi i zato se naziva sintetičkim elementom.

Nekoliko elemenata grupe 13 ima biološku ulogu u ekosistemu. Bor je element u tragovima kod ljudi i neophodan je za neke biljke. Nedostatak bora može dovesti do usporavanja rasta biljaka, dok višak može naneti štetu inhibiranjem rasta. Aluminijum nema biološku ulogu, niti značajnu toksičnost i smatra se bezbednim. Indijum i galijum mogu da stimulišu metabolizam; galijumu se pripisuje sposobnost vezivanja za proteine gvožđa. Talijum je visoko toksičan, ometa funkciju brojnih vitalnih enzima, i koršten je kao pesticid.^[4]

Karakteristike uredi

Kao i druge grupe, članovi ove porodice pokazuju obrasce u konfiguraciji elektrona, posebno u najudaljenijim ljuskama, što rezultira trendovima u hemijskom ponašanju:

Z	Element	Broj elektrona po ljusci
5	bor	2, 3
13	aluminijum	2, 8, 3
31	galijum	2, 8, 18, 3
49	indijum	2, 8, 18, 18, 3
81	talijum	2, 8, 18, 32, 18, 3
113	nihonijum	2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 (predviđeno)

Borova grupa je zapažena po trendovima u konfiguraciji elektrona, kao što je gore prikazano, i po nekim karakteristikama svojih elemenata. Bor se razlikuje od ostalih članova grupe po tvrdoći, refraktivnosti i nespremnosti da učestvuje u metalnom vezivanju. Primer trenda reaktivnosti je tendencija bora da stvara reaktivna jedinjenja sa vodonikom.^[5]

Iako se nalazi u p-bloku, grupa je poznata po kršenju pravila okteta od strane svojih članova bora i (u manjoj meri) aluminijuma. Ovi elementi mogu postaviti samo šest elektrona (u tri molekulske orbitale) na valentnu ljusku. Svi članovi grupe okarakterisani su kao trovalentni.

Hemijska reaktivnost uredi

Hidridi uredi

Većina elemenata u grupi bora pokazuje povećanu reaktivnost kako elementi postaju teži u atomskoj masi i kako se njehov atomski broj povećava. Bor, prvi element u grupi, generalno je nereaktivan sa mnogim elementima, osim na visokim temperaturama, iako ima sposobnost formiranja mnogih jedinjenja sa vodonikom, koja se ponekad nazivaju borani.^[6] Najjednostavniji boran je diboran, ili B₂H₆.^[5] Drugi primer je B₁₀H₁₄.

Sledeći elementi grupe 13, aluminijum i galijum, formiraju nekoliko manje stabilnih hidrida, iako postoje AlH₃ i GaH₃. Za indijum, sledeći element u grupi, nije poznato da formira mnogo hidrida, osim u složenim jedinjenjima kao što je fosfinski kompleks H₃InP(Cy)₃.^[7] Sintetizovano stabilno jedinjenje talijuma i vodonika do sada nije sintetisano.

Neka uobičajena hemijska jedinjenja grupe bora^[5] ^[8]^[9]^[10]^[11]^[12]
Element	Oksidi	Hidridi	Fluoridi	Hloridi	Sulfidi
Bor	(β/g/α)B₂O₃	B₂H₆	BF₃	BCl₃	B₂S₃
	B₂O	B₁₀H₁₄	BF− 4
	B₆O	BH₃	B₂F₄
		B₅H₉	BF
		B₆H₁₂
		B₄H₁₀
		B 6H2− 6
		B 12H2− 12
		B₂₀H₂₆
Aluminijum	(γ/δ/η/θ/χ)Al₂O₃	(α/α`/β/δ/ε/θ/γ) AlH₃	AlF₃	AlCl₃	(α/β/γ) Al₂S₃
	Al₂O	Al₂H₆
	AlO	AlH₄
		AlH− 4
Galijum	(α/β/δ/γ/ε) Ga₂O₃	Ga₂H₆	GaF₃	GaCl₃	GaS
		GaH₄		GaCl₂
		GaH₃		Ga₂Cl₄
				Ga₂Cl₆
				GaCl− 4
				Ga 2Cl− 7
Indijum	In₂O₃	InH₃	InF₃	InCl₃	(α/β/γ) In₂S₃
Indijum	In₂O
Talijum	Tl₂O₃	TlH₃	TlF	TlCl
	Tl₂O	TlH	TlF₃	TlCl₃
	TlO₂		TlF3− 4	TlCl₂
	Tl₄O₃		TlF2− 3	Tl₂Cl₃
Nihonijum	(Nh₂O)^[b]	(NhH)	(NhF)	(NhCl)	NhOH
Nihonijum	(Nh₂O₃)	(NhH₃)	(NhF₃)	(NhCl₃)
			(NhF− 6)

Oksidi uredi

Poznato je da svi elementi grupe bora formiraju trovalentni oksid, pri čemu su dva atoma elementa kovalentno vezana sa tri atoma kiseonika. Ovi elementi pokazuju trend povećanja pH (od kiselog do baznog).^[13] Borov oksid (B₂O₃) je blago kiseo, aluminijum i galijum oksid (Al₂O₃ i Ga₂O₃) su amfoterni, indijum(III) oksid (In₂O₃) je skoro amfoterni, a talijum(III) oksid (Tl₂O₃) je Luisova baza jer se rastvara u kiselinama i formira soli. Svako od ovih jedinjenja je stabilno, ali se talijum oksid razlaže na temperaturama višim od 875 °C.

Uzorak bor trioksida u prahu (B₂O₃), jednog od oksida bora

Halidi uredi

Elementi u grupi 13 takođe mogu da formiraju stabilna jedinjenja sa halogenima, obično sa formulom MX₃ (gde je M element grupe bora, a X je halogen).^[14] Fluor, prvi halogen, može da formira stabilna jedinjenja sa svim testiranim elementima (osim neona i helijuma),^[15] a borova grupa nije izuzetak. Čak se pretpostavlja da bi nihonijum mogao da formira jedinjenje sa fluorom, NhF₃, pre nego što se spontano raspadne zbog radioaktivnosti nihonijuma. Hlor takođe formira stabilna jedinjenja sa svim elementima u borovog grupi, uključujući talijum, i pretpostavlja se da reaguje sa nihonijumom. Svi elementi će reagovati sa bromom pod odgovarajućim uslovima, kao i sa ostalim halogenima, ali manje energično od hlora ili fluora. Jod će reagovati sa svim prirodnim elementima u periodnom sistemu osim sa plemenitim gasovima, a poznat je po svojoj eksplozivnoj reakciji sa aluminijumom u AlI₃.^[16] Astat, najteži halogen, formira samo nekoliko jedinjenja zbog svoje radioaktivnosti i kratkog poluživota, a nema izveštaja o jedinjenju sa vezom At–Al, –Ga, –In, –Tl ili -Nh, iako naučnici smatraju da bi trebalo da formira soli sa metalima.^[17]

Napomene uredi

^ Naziv ikosageni je povremeno korišten za grupu 13,^[2] u kontekstu ikosaedarskih struktura koje karakteristično formiraju njegovi elementi.
^ Do danas nisu sintetisana jedinjenja nihonijuma (osim mogućeg NhOH), a sva druga predložena jedinjenja su u potpunosti teoretska.

Reference uredi

^ Kotz, Treichel & Townsend 2009, str. 351
^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.
^ „Soviet Aluminium from Clay”. New Scientist. One Shilling Weekly. 8 (191): 89. 1960. ^{[mrtva veza]}
^ Dobbs 2009, str. 276–278
^ ^a ^b ^v Harding, Johnson & Janes 2002, str. 113
^ Raghavan 1998, str. 43
^ Cole, M. L.; Hibbs, D. E.; Jones, C.; Smithies, N. A. (2000). „Phosphine and phosphido indium hydride complexes and their use in inorganic synthesis”. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions (4): 545—550. doi:10.1039/A908418E.
^ Downs 1993, str. 197–201
^ Daintith 2004, str. 269
^ Bleshinsky & Abramova 1958, str. 301
^ Downs 1993, str. 195–196
^ Henderson 2000, str. 6
^ Jellison, G. E.; Panek, L. W.; Bray, P. J.; Rouse, G. B. (1977). „Determinations of structure and bonding in vitreous B₂O₃ by means of B¹⁰, B¹¹, and O¹⁷ NMR”. The Journal of Chemical Physics. 66 (2): 802. Bibcode:1977JChPh..66..802J. doi:10.1063/1.433959. Pristupljeno 16. 6. 2011.
^ Henderson 2000, str. 60
^ Young, J. P.; Haire, R. G.; Peterson, J. R.; Ensor, D. D.; Fellow, R. L. (1981). „Chemical Consequences of Radioactive Decay. 2. Spectrophotometric Study of the Ingrowth of Berkelium-249 and Californium-249 Into Halides of Einsteinium-253”. Inorganic Chemistry. 20 (11): 3979—3983. doi:10.1021/ic50225a076.
^ Francis, William (1918). „The Chemical Gazette, or Journal of Practical Chemistry”. XVI. Boston, Ma: 269.
^ Roza, Greg (2010). The Halogen Elements: Fluorine, Chlorine, Bromine, Iodine, Astatine. NY, New York, USA: The Rozen Publishing Group, Inc. str. 33. ISBN 978-1-4358-3556-6.

Literatura uredi

Bleshinsky, S. V.; Abramova, V. F. (1958). Himiя indiя (na jeziku: ruski). Frunze. str. 301.
Daintith, John (2004). Oxford dictionary of chemistry. Market House Books. ISBN 978-0-19-860918-6.
Dobbs, Michael (2009). Clinical neurotoxicology: syndromes, substances, environments. Philadelphia, Pa: Saunders. str. 276—278. ISBN 978-0-323-05260-3.
Harding, Charlie; Johnson, David; Janes, Rob (2002). Elements of the p block. Cambridge, UK: The Open University. str. 113. ISBN 0-85404-690-9.
Kotz, John C.; Treichel, Paul; Townsend, John Raymond (2009). Chemistry and chemical reactivity. 2. Belmont, Ca, USA: Thomson Books. str. 351. ISBN 978-0-495-38712-1.
Raghavan, P. S. (1998). Concepts And Problems In Inorganic Chemistry. New Delhi, India: Discovery Publishing House. str. 43. ISBN 81-7141-418-4.
Downs, Anthony John (1993). Chemistry of aluminium, gallium, indium, and thallium. Chapman and Hall Inc. ISBN 978-0-7514-0103-5.
Emsley, John (2006). Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. Greenwood Press. ISBN 978-0-19-850340-8.
Henderson, W. (2000). Main group chemistry. Cambridge, UK: The Royal Society of Chemistry. str. 6. ISBN 0-85404-617-8.

Spoljašnje veze uredi

oxide (chemical compound) – Britannica Online Encyclopedia. Britannica.com. Retrieved on 2011-05-16.
Visual Elements: Group 13. Rsc.org. Retrieved on 2011-05-16.
Trends In Chemical Reactivity Of Group 13 Elements. Tutorvista.com. Retrieved on 2011-05-16.
[1] etymonline.com Retrieved on 2011-07-27

[3] Naziv ikosageni je povremeno korišten za grupu 13,^[2] u kontekstu ikosaedarskih struktura koje karakteristično formiraju njegovi elementi.

[14] Do danas nisu sintetisana jedinjenja nihonijuma (osim mogućeg NhOH), a sva druga predložena jedinjenja su u potpunosti teoretska.

[C._Kotz,_Treichel,_R._Townsend_2009_351-1] Kotz, Treichel & Townsend 2009, str. 351

[2] Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.

[4] „Soviet Aluminium from Clay”. New Scientist. One Shilling Weekly. 8 (191): 89. 1960. ^{[mrtva veza]}

[5] Dobbs 2009, str. 276–278

[Harding,_A._Johnson,_Janes_2002_113-6] v Harding, Johnson & Janes 2002, str. 113

[7] Raghavan 1998, str. 43

[8] Cole, M. L.; Hibbs, D. E.; Jones, C.; Smithies, N. A. (2000). „Phosphine and phosphido indium hydride complexes and their use in inorganic synthesis”. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions (4): 545—550. doi:10.1039/A908418E.

[grp.13_elem._chem.-9] Downs 1993, str. 197–201

[10] Daintith 2004, str. 269

[In2-11] Bleshinsky & Abramova 1958, str. 301

[12] Downs 1993, str. 195–196

[13] Henderson 2000, str. 6

[15] Jellison, G. E.; Panek, L. W.; Bray, P. J.; Rouse, G. B. (1977). „Determinations of structure and bonding in vitreous B₂O₃ by means of B¹⁰, B¹¹, and O¹⁷ NMR”. The Journal of Chemical Physics. 66 (2): 802. Bibcode:1977JChPh..66..802J. doi:10.1063/1.433959. Pristupljeno 16. 6. 2011.

[16] Henderson 2000, str. 60

[17] Young, J. P.; Haire, R. G.; Peterson, J. R.; Ensor, D. D.; Fellow, R. L. (1981). „Chemical Consequences of Radioactive Decay. 2. Spectrophotometric Study of the Ingrowth of Berkelium-249 and Californium-249 Into Halides of Einsteinium-253”. Inorganic Chemistry. 20 (11): 3979—3983. doi:10.1021/ic50225a076.

[18] Francis, William (1918). „The Chemical Gazette, or Journal of Practical Chemistry”. XVI. Boston, Ma: 269.

[19] Roza, Greg (2010). The Halogen Elements: Fluorine, Chlorine, Bromine, Iodine, Astatine. NY, New York, USA: The Rozen Publishing Group, Inc. str. 33. ISBN 978-1-4358-3556-6.

[1]

[a]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[b]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[2]