Jdi na obsah Jdi na menu
 
30. 3. 2020

Prvky III.A

Prvky III. A skupiny

 

  • valenční vrstva = ns1 np1 a nejvyšší oxidační číslo je +3
  • Ga, In, Tl mají oxidační číslo +1 (pro thallium je stálejší než +3 – thálité soli jsou oxidační činidla – snadno se redukují)

Oxidy

  1. B2O3 = kyselý
  2. Al2O3 = amfoterní (obojetný)
  3. Tl2O = silně zásaditý a jeho reakcí s vodou vzniká TlOH = silný hydroxid

 

Bor B

výskyt

  • na Zemi a ve vesmíru je vzácný, vyskytuje se pouze ve formě sloučenin – boritany a borosilikáty
  • průmyslová ložiska jsou v Kalifornii a v Turecku

vlastnosti

  • pevná, tvrdá, černá látka s kovovým leskem, existuje v několika alotropických modifikacích, chová se jako polovodič, chemickými vlastnostmi se podobá křemíku, je málo reaktivní, vazby vytváří kovalentní, nejčastěji je trojvazný nebo čtyřvazný, má vysokou ionizační energii

výroba

  • elektrolýzou roztavených boritanů
  • redukcí oxidu boritého s hořčíkem (B2O3+ 3 Mg → 2 B + 3 MgO)
  • tato reakce je metalotermická (uvolňuje se velké množství tepla)
  • B takto připravený je amorfní (beztvarý) – není zcela čistý
  • redukce bromidu boritého H – vzniká velmi čistý B
  • teplota této reakce je cca 1000°C na elektrickém tantalovém vlákně
  • kovový B – se používá v letecké a raketové technice
  • jeho sloučeniny jsou součástí – pracích prášků (peroxoboritany mají bělící účinek)
  • výroba tvrdých chemických skel, porcelánových polev a smaltů
  • kosmetických přípravků
  • alotropie = různá modifikace prvků charakteristických pro B
  • modifikace = forma upořádání prvků
  • základní strukturní jednotkou pro alotropickou modifikaci je ikosaedr B12
  • ikosaedr = útvar s 12-ti vrcholy a 20-ti trojúhelníkovitými ploškami
  • sloučeniny  = neobsahují ionty B3+ - příčinou jsou malé rozměry atomu Ba vysoké hodnoty prvních 3 ionizačních E
  • reaktivita B = za laboratorní teploty se slučují pouze s fluorem
  • s kyslíkem probírá reakce pouze na povrchu
  • spalováním na vzduchu poskytuje oxid boritý a nitrid boritý
  • za vysokých teplot se slučuje s většinou prvků (výjimkou je H, Ge, Te a vzácné plyny)

 

Chemické reakce:

  1. B2O3
    • oxid boritý
    • vznik – hoření B na vzduchu
    • žíhání kyseliny borité
    • vlastnosti – bezbarvá, sklovitá látka
    • reakcí s vodou vzniká kyselina boritá

 

  1. H3BO3
    • tvoří bílé šupinkovité krystaly, kde jsou molekuly vzájemně poutány do vrstev vodíkových můstků
    • velmi slabá kyselina
    • malá rozpustnost ve vodě
    • její vodný roztok s antiseptickými účinky tzv. borová voda se používá v lékařství

 

  1. Borax
    • vzorec = Na2 [B4O5(OH)4] 8H2O
    • nejvýznamnější sůl
    • používá se – příprava glazur, smaltů, specializovaných optických skel

 

  1. Halogenidy
    • jsou bezbarvé
    • BF3 – má nejsilnější jednoduchou vazbu
    • BCl3 – plyny
    • BBr3 – kapalina
    • BI3 – plynná látka
  2. Boridy
    • sloučeniny B a kovu (je známo přes 200 sloučenin)
    • atomy B – jsou izolované a vzájemně spojeny do řetězců
    • boridy jsou bohaté na kov – jsou tvrdé, mají vysoké body tání
    • některé mají lepší elektrickou a tepelnou vodivost než kovy od kterých jsou odvozeny

 

  1. BN
    • má 2 modifikace – hexagonální a kubickou
    • hexagonální lze převést na kubickou při vysoké teplotě a tlaku
    • je bílý, termický velmi stálý, nevede elektrický proud, je málo reaktivní
    • vznik – reakce boru s dusíkem nebo amoniakem za vysoké teploty
    • výroba – tavení kyseliny borité s močovinou v atmosférickém tlaku

 

  1. Borany
    • sloučeniny B a H
    • B – má ve své vrstvě málo valenčních elektronů a přitom vysokou elektronegativitu
    • BH3 – velmi energeticky nevýhodná molekula
    • atom B – tetraedr obklopen 4 atomy H
    • 2 typy vazeb:
      •  4 atomy H – dvojelektronová vazba
      •  2 atomy H – elektronově deficitní vazby
    • struktura boranů – různá
    • nižší – plyny
    • vyšší – kapaliny
    • nejvyšší – pevné látky
    • velmi reaktivní, reaktivita klesá s rostoucí molekulovou hmotností

 

Hliník Al

 

  • je to 3 nejrozšířenější prvek na Zemi (po O a Si)
  • aluminium = hořká sůl
  • hořkou solí byl ve starém Řecku a Římě nazýván dodekahydrát síranu draselnohlinitého – byl v lékařství užíván jako stahující látka při krvácení
  • výskyt – v přírodě pouze ve formě sloučenin – jako hlinitokřemičitany (živce a slídy)
  • nejvýznamnější ruda je bauxit – AlO(OH)
  • bauxit je základní surovina pro výrobu hliníku
  • výroba hliníku – elektrolýzou tavenin Al2O3 a kryolitu
  • průmyslový význam – kryolit Na3(AlF6) – je vzácnější než bauxit
  • vlastnosti – stříbrolesklý, lehký, kujný kov, tepelně i elektricky vodivý, vůči vzduchu a vodě je stálý, neboť se pokrývá vrstvou oxidu a hydroxidu, nepodléhá korozi
  • použití – kuchyňská sůl, obalový materiál, základní prvek pro alumonitermickou výrobu Mn, Cr, Co
  • slitin hliníku Mg, Si, Mn se používají jako konstrukční materiál v automobilovém a leteckém průmyslu
     

Chemická reakce:

  1. reakce s kyselinami – reakci Al s kyselinou (HCl) vzniká H a sůl příslušné kyseliny → 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
  2. reakce s hydroxidy – Al s hydroxidy reagují za vzniku tetrahydroxohlinitanu – uvolňuje se H → 2Al + NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2

 

  • aluminotermie – metoda, pomocí které je možné za vysoké teploty připravit celou řadu prvků z jejich oxidů