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-.