13. SKUPINA ELEMENATA

Transcript

1 13. SKUPINA ELEMENATA Kovalentni radijus/pm B Al Ga In Tl Metalni radijus/pm Ionski radijus(m +3 )/pm (159 Tl + ) T.T. / C T.V. / C E. I. / kj/mol E. I. / kj/mol I. E. / kj/mol E a / kj/mol Paulingova elektronegativnost MALA RAZLIKA E ө (M 3+ ;M)/V DISKONTINUITET

2 Efekt inertnog para (Tl, Pb, Bi) niže oksidacijsko stanje stabilnije veća separacija ns i np orbitala veća elektornegativnost Zn Ga Ge As Se Br Kr (III) EE Cd In Sn Sb Te I Xe (II) (III) Hg Tl Pb Bi (O) (I) (II) (III)

3 OKSIDACIJSKO STANJE, N

4 13. SKUPINA ELEMENATA

5 Bor (arap. i perz. boraks); 1808 Sir H. Davey, J. L. Gay-Lussac, L. J. Thenard; Kernit {Na 2 [B 4 O 5 (OH) 4 ] 2H 2 O} 8 modifikacija- -romboedarski bor, Z =105, t.t. = 2250 C bor, titanij volfram toplinski otporne legure Turmalin» Na(Li,Al) 3 Al 6 Si 6 O 18 (BO 3 ) 3 (OH) 4

6 Turmalin XY 3 Z 6 (BO 3 ) 3 T 6 O 18 W 4 X = Na Ca, K; Y = Mg, Fe 2+, Fe 3+, Li, Al Ti 4+, Cr 3+ ; Z = Mg, Fe 3+, Cr 3+ ; T = Si, Al; W = OH -, F -, O 2-

7 Redukcijom borne kiseline ili oksida magnezijem nastaje amorfni bor B 2 O Mg -----> 2 B + 3 MgO

8 B 12 ikozaedar (osnovni strukturni motiv -romboedarska modifikacija

9 halogenid t.t./ C t.v./ C G f kj mol -1 (pri 25 0 C) BX 3 F Cl Br I

10 Jakost : BF 3 < BCl 3 < BBr 3 3 sp 2 hibridne orbitale + 1 p nehibridizirana orbitala okomita na ravninu u kojoj leže sp 2 orbitale

11 X Lewisove kiseline: BX 3 spojevi

12 BX 3 B(OH) 3 B(NH 2 ) 3 B(OR) 3 RNH 2 PR 3 H 2 O BX 3 SR 2 ROH NR 3 X 3 BPR 3 X 3 BNR 3 X 3 BSR 2

13

14 tvrdoća

15 B-O B 2 O 3, poliborati i borosilikatna stakla. 2 B(OH) 3 (s) Δ B 2 O 3 (s) + 3 H 2 O(l) Ciklički poliboratni anion, [B 3 O 6 ] 3- (K.B.= 3) [B(OH) 4 ] - (K.B. = 4) Na-perborat = Na 2 [B 2 (O 2 ) 2 (OH) 4 ].6H 2 O-izbjeljivanje O - O B O - B O O B O - HO O B - OH O

16 Borna kiselina- B(OH) 3 slojevita struktura (3,12 Å H-veze Boratni anion [B 4 O 3 (OH) 4 ] 2-

17 Borani tri osnovna strukturna tipa: a) closo (kavez) [B n H n ] 2- b) nido (lat. nidus-gnijezdo) [B n H n+4 ] c) arachno (gr. - paučina) [B n H n+6 ]

18

19 » Reakcije diborana: B 2 H 6 + 3O 2 B 2 O 3 + 3H 2 O B 2 H 6 + 6H 2 O 2B(OH) 3 + 6H 2 B 2 H 6 + 6ROH 2B(OR) 3 + 6H 2 B 2 H 6 + 6Cl 2 2BCl 3 + 6HCl 2B 2 H 6 + 2Na NaBH 4 + NaB 3 H 8

20 Borazin

21 Aluminij (lat. alumen- stipsa); 1825 H. C. Oersted; legure 1% Si ili Fe

22 Legure na pr. 93%Al u smjesi sa Si i Fe

23 BOKSIT Al2O3 2H2O KRIOLIT Na3AlF6

24 Struktura Al 2 O 3 Na 3 AlF 6 U prirodi ili u laboratoriju Al(OH) 3 + 6HF + 3NaOH Na 3 [AlF 6 ] + 6H 2 O

25 Bayerov postupak dobivanja Al iz boksita A. Ekstrakcija: otapanje oksida u vrućoj NaOH Al 2 O 3 xh 2 O + Na + + OH - 2Al(OH) Na + B. Taloženje: kontrolirana kristalizacija. Al(OH) Na + Al(OH) 3 + Na + + OH - C. Uklanjanje vode Al(OH) 3 ---> Al 2 O H 2 O D. Elektroliza: Al 2 O 3 se otapa u rastaljenom kriolitu (snižavanje temperature taline) i talina podvrgava elektrolizi 2 Al 2 O 3 (l) + 3 C 4 Al(l) + 3 CO 2

26 Hidroksidi: - AlO(OH) mineral dijaspor - AlO(OH) mineral bemit katalizatori i absorbensi Al(OH) 3 (s) + 3H + (aq) Al 3+ (aq)+ 3H 2 O Al(OH) 3 (s) + OH - (aq) [Al(OH) 4 ] - [Al(OH) 4 ] - + CO 2 Al(OH) 3 (s)

27 Karbid, nitrid i fosfid direktno iz elemenata AlN

28 AlF 3 (s) [Al 2 F 10 ] 4- Al 2 O 3 + 6HF 970K 2AlF 3 + 3H 2 O

29 AlX 3, Al 2 X 6 X = Cl, Br, I; K. B. = 6 odnosno 4 kod bromida i jodida AlCl 3 2Al + 3X 2 2AlX 3

30 Friedel-Crafts reakcije alikiliranja (aciliranja)

31 Talina NaCl i Al 2 Cl 6 : AlCl 4 - i Al 2 Cl 7 - Torzijski kut X-A-B-Y je 0

32 Alkoksidi: Al + 3ROH Al(RO) 3 + 3/2 H 2 ( 1% HgCl 2 kao katalizator)

33 Stipse (alauni): M I Al(SO 4 ) 2 12H 2 O (M I = Na, K, Rb...) Cr-stipsa Al 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 2KAl(SO 4 ) 2 12H 2 O

34 Akva kompleksi [M(H 2 O) 6 ] 3+ [M(H 2 O) 5 OH] 2+ + H + a) [M(H 2 O) 6 ] 3+ i [Al(H 2 O) 5 OH] 2+ u raz. otopinama; b) [(H 2 O) 4 Al(OH) 2 Al(H 2 O) 4 ] 4+ pri višim koncentracijama; Kompleksni halogenidi a) AlF 3 nh 2 O n= 3-9 i AlF 6 3- b) AlCl 4 - Kelatni kompleksi a) Al(acac) 3, K 3 [Al(C 2 O 4 ) 3 ]

35 SPINELI: MgAl 2 O 4 Minerali u prirodi-različite boje: većina spinela nađena u Africi su ljubičasti, plavi ili ružičasti; crveni u Burmi; crni u Rusiji itd.

36 Struktura spinela MgAl2O4

37

38 MgAl 2 O 4 56 atoma u jediničnoj ćeliji: 8Mg 2+ u tetraedarskim i 16 Al 3+ u oktaedarskim šupljinama; B(AB)O 4 inverzni spinel (CoFe 2 O 4 )

39 Galij (lat. Gallia-Francuska) 1875 P. E. L. Boisbaudran uz boksit, germanit Proizvodnja poluvodiča, LED i GaAs laserske diode

40 GaN nanocjevčice - poluvodiči

41 Otapa se u kiselinama i lužinama; reagira s halogenim elementim M + X 2 MX 3 GaF 3 Ga 2 Cl 6 ili Ga 2 Br 6 ili Ga 2 I 6 [Ga 2 Cl 7 ]

42

43 » Indij (lat. indicum indigo boja spekar); 1863 F. R. T. Richter; uz cinkove rude (ZnS); snižavanje tališta metala, elektronika

44 M + X 2 MX 3 InCl 3 Lewisova kiselina + Lewisova baza InCl 3 + Cl - InCl 4 ili InCl 5 ili InCl 6 3 InCl 3 + 4LiH LiInH 4 + 3LiCl InCl 3 L, InCl 3 L 2, InCl 3 L 3

45 InN: poluvodič, visok toplinski kapacitet In + HN 3 InN nano-cvijet

46 Talij (gr.thallos-zelena grančica spektar) 1861 Sir W. Crookes -nusprodukt pri dobivanju Pb ili Zn Spojevi trovanje štakora i mrava; detekcija infracrvenog zračenja

47 Tl se slabo otapa samo u H 2 SO 4 ili HCl TlX 3 X = F 500 C; X = Cl 40 C (TlCl) X = Br < 40 C TlBr 2 = Tl[TlBr 4 ] Tl 2 O 3 smeđecrni oksid na 100 C prelazi u Tl 2 O Tl + stabilan u vodenim otopinama; Tl 3+ hidrolizira u ph području od 1-2,5 TiOH 2+ Tl + r = 1,54 Å (K + r = 1,44 Å) može zamijeniti kalij u nekim enzimima

48 TlI 3 (Tl(I) + I 3- ) TlCl Tl 2 O

49 [Tl(L-GluH)]

50 Hlađenje nuklearnih reaktora-bolji od CO 2 i H 2 O