Knowledge Base Wiki

Skupina 13 v periodnem sistemu
Ime po elementu	borova skupina
Trivialno ime	trieli
CAS številka skupine; (ZDA, vzorec A-B-A)	IIIA
stara IUPAC številka; (Evropa, vzorec A-B)	IIIB
↓ Perioda
2	Bor (B); 5 Polkovina
3	Aluminij (Al); 13 Druga kovina
4	Galij (Ga); 31 Druga kovina
5	Indij (In); 49 Druga kovina
6	Talij (Tl); 81 Druga kovina
7	Nihonij (Nh); 113 druga kovina
	prvobitni
	sintetični element
	p · p · · z

Borova skupina so kemijski elementi iz 13., po stari nonemklaturi IIIA, skupine periodnega sistema elementov. Mednje spadajo bor (B), aluminij (Al), galij (Ga), indij (In), talij (Tl) in ununtrij (Uut). Elemente včasih imenujejo tudi zemeljske kovine, kar pa ni povsem res, ker spada bor med polkovine.

Lastnosti

Bor je polkovina, drugi elementi pa so kovine iz tako imenovanih "poprehodnih skupin" oziroma kovine iz bloka p. Bor je v naravi redek, verjetno zaradi cepljenja jedra, ki ga povzročijo subatomski delci iz naravne radioaktivnosti. Aluminij je tretji najbolj pogost element v zemeljski skorji (7,4%).

Fizikalne lastnosti

Nekatere fizikalne lastnosti elementov borove skupine so zbrane v naslednji preglednici:

Element	Tališče [K]	Vrelišče [K]	Gostota [kg/m³]	Trdota [Mohsova lestvica]	Električna prevodnost [S/m]
Bor	2349	4200	2460	9,3	1 · 10⁻⁴
Aluminij	933,47	2740	2700	2,75	37,7·10⁶
Galij	302,91	2477	5904	1,5	6,76·10⁶
Indij	429,75	2345	7310	1,2	11,6·10⁶
Talij	577	1746	11850	1,2	6,17·10⁶

Elektronska konfiguracija

Splošna elektronska konfiguracija elementov borove skupine je [X]ys²yp¹, pri čemer je [X] elektronska konfiguracija žlahtnega plina iz prejšnje periode. Elementi od galija dalje imajo tudi orbitalo (y-1)d¹⁰, talij pa ima tudi orbitalo (y-2)f¹⁴.

Posamezni elementi imajo naslednje elektronske konfiguracije:

Z	Element	Elektronska konfiguracija
5	Bor	[He] 2s²2p¹
13	Aluminij	[Ne] 3s²3p¹
31	Galij	[Ar] 3d¹⁰4s²4p¹
49	Indij	[Kr] 4d¹⁰5s²5p¹
81	Talij	[Xe] 4f¹⁴5d¹⁰6s²6p¹
81	Ununtrij	[Rn] 5f¹⁴6d¹⁰7s²7p¹ (izračunana)

Splošno oksidacijsko stanje elementov je 3+. Talij in indij imata tudi oksidacijski stanji 1+, ki je pri taliju celo bolj pogosto kot +3.

Kemijske reakcije

Me v naslednjih kemijskih enačbah pomeni element iz borove skupine.

Reakcija s kisikom:

3Me + 3O₂ → 2Me₂O₃

Talij tvori tudi Tl₂O.

Reakcija z vodikom (ni spontana):

Diboran; dva centralna vodikova atoma sta istočasno vezana na oba borova atoma z vezjo 3c-2e

2Me + 3H₂ → 2MeH₃

Z vodikom reagirata samo bor in aluminij in tvorita kovalentna hidrida. Borov hidrid boran BH₃ je hipotetična spojina, iz katere z vezjo s tremi centri in dvema elektronoma (3c-2e) nastane dimer diboran (B₂H₆). Molekule AlH₃ so povezane z vodikovimi vezmi.

Reakcija z vodo:

2Al + 6H₂O → Al(OH)₃ + 3H₂

Reakcija poteče samo z aluminijem in na površini kovine ustvari pasivni sloj.

Reakcija s halogeni, na primer s klorom:

2Me + 3Cl₂ → 2MeCl₃

Talij tvori tudi TlCl.

Spojine

Oksidi(III), hidroksidi in kisline:
- Borov trioksid (B₂O₃) je kovalentna spojina. Spojina je higroskopna in z vodo tvori zelo šibko borovo kislino (H₃BO₃).
- Aluminijev trioksid (Al₂O₃, glinica) je tudi higroskopna spojina, topna v bazah in kislinah. Z vodo tvori aluminijev hidroksid (Al(OH)₃), ki je amfoteren.
- Galijev trioksid (Ga₂O₃) z vodo tvori galijev hidroksid (Ga(OH)₃).
- Indijev trioksid (In₂O₃) z vodo tvori indijev hidroksid (In(OH)₃), ki je bazičen.
- Talijev(III) oksid (Ti₂O₃) z vodo tvori talijev(III) hidroksid (Tl(OH)₃), ki je prav tako bazičen.
Spojine z vodikom:
- Boran ((BH₃)_n) je tekočina ali plin z neprijetnim vonjem. Je zelo reaktiven, strupen in eksploziven. V diboranu sta dva borova atoma in dva vodikova atoma povezana samo z dvema elektronoma, tako da ima spojina strukturo B-H-B.
- Aluminijev hidrid (AlH₃, alan) je visokopolimeren prah, občutljiv na zrak in vodo, ki pri temperaturi preko 100 °C razpade. Molekule so med seboj povezane z vodikovimi vezmi.
Druge spojine:
- Karboran je boran, ki vsebuje tudi ogljik, večinoma kot B₁₀C₂H₁₂.
- Borov karbid (B₁₃C₂) ima večjo trdoto kot diamant in se uporablja kot brusilno sredstvo ali za izdelavo predmetov, ki morajo biti odporni proti obrabi.

- BN so borove spojina z dušikom v razmerju 1:1, ki imajo zgradbo podobno ogljikovodikom. Bor dobi manjkajoče elektronske pare od dušika.
  - Borov nitrid ima podobno zgradbo kot grafit.
  - Borazon (anorganski diamant) je zelo trda spojina s podobno kristalno strukturo kot diamant.
- Aluminijev klorid (AlCl₃) je higroskopen in se na vlažnem zraku kadi. Dim je sestavljen iz klorovodikove kisline (HCl) in aluminijevega hidroksida (Al(OH)₃), ki nastaneta s hidrolizo klorida.
- Aluminijev sulfat (Al₂(SO₄)₃·12 H₂O) je brezbarvna kristalna snov. Brezvodna spojina je bel prah.
- Aluminijeve zlitine imajo boljše lastnosti kot sam aluminij. Najbolj znane zlitine so dural (4% Cu, 0,3% Mg, 1% Mn in 0,5% Si), magnalij (3–9% Mg) in silumin (do 14% Si).
- Galijev klorid (GaCl₃) tvori brezbarvne kristale.
- Galijeve(III) spojine z elementi iz 15. skupine so polprevodniki:
  - galijev nitrid (GaN)
  - galijev fosfid (GaP)
  - galijev arzenid (GaSa)
  - galijev antimodid (GaSb)
- Nekatere galijeve spojine so superprevodniki:
  - V₃Ga (kritična temperatura 16,8 K)
  - Nb₃Ga (kritična temperatura 14 K)
  - Zr₃Ga (kritična temperatura 10 K)
- Indijev(III) klorid (InCl₃) kristalizira v obliki loščic. Je higroskopen, v plinski fazi pa dimerizira, tako kot vsi indijevi halogenidi. Indijev klorid pogosto tvori dvojne soli s klorido-kompleksom InCl3−6.
- Zlitine z elementi iz 15. skupine služijo kot polprevodniki. V transformatorjih in tuljavah se uporabljajo kot feromagnetna jedra.
- Talijev(I) sulfat (Tl₂SO₄) tvori brezbarvne, želo strupene kristale.
- V natrijevem talidu (NaTl) tvorijo Ti⁻ ioni diamantno kristalno rešetko, v kateri vmesne prostore zapolnjujejo Na⁺ ioni.
- Talijev(I) alkoksid nastane v reakciji talija z alkoholi. Spojina je tetramer kockaste oblike.
- Talijev(I) oksid in talijev(I) hidroksid