NHÓM KIM LOẠI IIIA TRONG BẢNG HỆ THỐNG TUẦN HOÀN

GROUP IIIA
BORON GROUP
Boron B 5 [He]2s
2
2p
1

Aluminium Al 13 [Ne]3s
2
3p
1
Gallium Ga 31 [Ar]3d
10
4s
2
4p
1
Indium In 49 [Kr]4d
10
5s
2
5p
1
Thallium Tl 81 [Rn]4f
14
5d
10
6s
2
6p

1


Al
Ga
In Tl


Lớp e hóa trị đều có cấu hình e là ns
2
np
1
nên
chúng đều thể hiện số oxi hóa là +3.

Đối với Al thì số oxi hóa +3 là bền, và giảm
dần cho đến Tl

Ng ợc lại số oxi hóa +1 là kém bền với Al và
tăng dần độ bền cho đến Tl
?

Tại sao số oxi hóa +3 giảm dần
độ bền, số oxi hóa +1 lại tăng
dần độ bền?

Al Ga In Tl
[Ne] 3s
2
3p

1
[Ar] 3d
10
4s
2
4p
1
[Kr]4d
10
5s
2
5p
1
[Xe] 4f
14
5d
10
6s
2
6p
1
Al: lớp e ngoài cùng ngay sau vỏ khí hiếm,
khoảng cách s và p gần dễ tách 3 e, nên số
oxi hóa +3 bền
Ga và In: sau lớp vỏ khí hiếm còn có 10 e của
(n-1)d, lại bị ảnh h ởng của sự co d khó tách
hơn
Tl: sau lớp vỏ khí hiếm còn có 14e của (n-2)f
và 10e của (n-1)d, lại bị ảnh h ởng của sự co f
rất khó tách cả 3 e, nên số oxi hóa +1 là bền

TÝnh kim lo¹i c¸c nguyªn tè
nhãm IIIA cã gièng víi c¸c
kim lo¹i kiÒm thæ ®· häc bµi
tr íc kh«ng?


Tính chất của nguyên tử các nguyên tố, tính chất của các
đơn chất, hợp chất của các Kl nhóm IIIA không giống nhau
nhiều nh đối với các KL kiềm thổ

Tính kim loại của các nguyên tố nhóm IIIA biến thiên
tuyến tính chứ không tăng dần từ trên xuống d ới nh KL kiềm
thổ

TÝnh kim lo¹i
§Æc ®iÓm Al Ga In Tl
Stt (®thd) 13 31 49 81
r
ntKL
(pm) 143 139 166 171
r
ion M
3+
(pm)
57 62 92 105
I
1
(kJ/mol) 576,4 578,3 558,1 589,0
E

0
(V)
(M
3+
+ 3e M)
-1,62 -0,53 -0,34 +0,71
E
0
(V)
(M
1+
+ e M)
-0,25 -0,34

I
1
I
2
I
3
B5 [He]2s
2
2p
1
8.3 25.15 37.9
Al 13 [Ne]3s
2
3p
1
5.9 18.82 28.4

Ga 31 [Ar]3d
10
4s
2
4p
1
6.0 20.43 30.6
In 49 [Kr]4d
10
5s
2
5p
1
5.8 18.79 27.9
Tl 81 [Rn]4f
14
5d
10
6s
2
6p
1
6.1 20.32 29.7

Đặc điểm Al Ga In Tl
I
1

(kJ/mol)
576,4 578,3 558,1 589,0

Từ Al đến Ga: tính kim loại hơi giảm xuống do
tổng I hơi tăng (vì Ga đứng sau các KL chuyển
tiếp nên chịu ảnh h ởng của sự co d)
Từ Ga đến In, tính kim loại tăng lên do I giảm
xuống, nh ng từ In đến Tl tính kim loại lại giảm
xuống do tổng I hơi tăng lên (vì Tl đứng sau các
nguyên tố lantanoit nên đã chịu ảnh h ởng của sự
co f)

Đặc điểm Al Ga In Tl
I
1

(kJ/mol)
576,4 578,3 558,1 589,0
Từ Al đến Ga: tính kim loại hơi giảm xuống do
tổng I hơi tăng (vì Ga đứng sau các KL chuyển
tiếp nên chịu ảnh h ởng của sự co d)
Từ Ga đến In, tính kim loại tăng lên do I giảm
xuống, nh ng từ In đến Tl tính kim loại lại giảm
xuống do tổng I hơi tăng lên (vì Tl đứng sau các
nguyên tố lantanoit nên đã chịu ảnh h ởng của sự
co f)

Đặc điểm Al Ga In Tl
E
0
(V)
(M
3+

+ 3e M)
-1,62 -0,53 -0,34 +0,71
Các ion hiđrat hóa của các ion Al
3+
, Ga
3+
và
In
3+
dễ hình thành trong dung dịch (Thế điện
cực chuẩn của quá trình M
3+
+ 3e M khá
âm). Riêng Tl không dễ mất 3e hóa trị trong
dd n ớc (Thế điện cực chuẩn d ơng + 0,71).

Đặc điểm Al Ga In Tl
Điện tích hiệu dụng 13 31 49 81
E
0
(V)
(M
1+
+ 1e M)
-0,25 -0,34
Các ion hiđrat hóa của các ion In
1+
và Tl
1+
dễ

hình thành trong dung dịch (Thế điện cực
chuẩn của quá trình M
1+
+ 1e M khá âm).
Nguyên tử Tl giữ chặt các e hóa trị nên điện
tích hiệu dụng của nó cao hơn hẳn (
13
Al,
31
Ga,
49
In,
81
Tl ). Vì vậy số oxi hóa +1 là bền với Tl.

ĐẶC ĐIỂM CHUNG
1. CÁC NGUYÊN TỐ KHÔNG GIỐNG NHAU NHIỀU
NHƯ TRONG IIA VÀ IA
2. TÍNH KIM LOẠI TĂNG TUY VẬY CÓ ẢNH HƯỞNG
CỦA CO d VÀ CO f
3. SỐ OXI HÓA CHỦ YẾU LÀ +3. TRỪ B CÒN CÓ SỐ
OXI HÓA +1
4. THẾ ĐIỆN CỰC LỚN HƠN TRONG IIA. B KHÔNG
TẠO CATION NÊN KHÔNG XÁC ĐỊNH ĐƯỢC THẾ
ĐIỆN CỰC.
5. B GIỐNG NHIỀU VỚI Si TRONG IVA HƠN LÀ
GIỐNG VỚI Al

Trong tự nhiên các nguyên tố nhóm
IIIA tồn tại nh thế nào?

Nhôm rất phổ biến chiếm thứ 4 trên trái đất. Chỉ có 1 đồng vị
bền duy nhất 27Al
Gali, Inđi, Tali có rất ít, đ ợc phát hiện bằng ph ơng pháp phân
tích phổ

Kho¸ng vËt crorindonKhai th¸c quÆng Nh«m
QuÆng boxit
QuÆng
criolit(AlF
3
.3NaF)

•
Bauxit (hay Bô xít) l m t lo i à ộ ạ qu ngặ nhôm tr m tích có m u h ng, nâu c hình th nh t ầ à ồ đượ à ừ
quá trình phong hóa các á gi u nhôm ho c tích t t các qu ng có tr c b i quá trình xói mòn. đ à ặ ụ ừ ặ ướ ở
Qu ng bô xít phân b ch y u trong v nh ai xung quanh xích o c bi t trong môi tr ng ặ ố ủ ế à đ đạ đặ ệ ườ
nhi tệ iđớ . T bôxit có th tách ra ừ ể alumina (Al
2
0
3
), nguyên li u chính luy n ệ để ệ nhôm trong các lò
i nđ ệ phân, chi m 95% l ng bôxít c khai thác trên th gi i. Tên g i c a lo i qu ng nhôm ế ượ đượ ế ớ ọ ủ ạ ặ
n y c t theo tên g i l ng Les Baux-de-Provence mi n nam n c Pháp, t i ây nó c à đượ đặ ọ à ở ề ướ ạ đ đượ
nh a ch t h c l à đị ấ ọ à Pierre Berthier phát hi n ra l n u tiên n m 1821ệ ầ đầ ă

Đá saphia
Đá saphia
Đá rubi
Đá rubi
Corinđon

Quặng boxit


1. TÍNH CHẤT LÝ-HÓA
2. TRẠNG THÁI TN, ĐIỀU CHẾ
3. BORAN (BOHIDRUA)
4. BORUA KIM LOẠI
5. OXIT BORIC B
2
O
3
6. AXIT BORIC H
3
BO
3
7. BORAT
8. BORAC Na
2
B
4
O
7
.10H
2
O
9. BO CACBUA
1. PHA VÀO THÉP: 0.001-
0.003% LÀM ĐỘ CỨNG
THÉP TĂNG NHIỀU LẦN
2. BO HÓA BỀ MẶT THÉP 0.1-

0.5 mm ĐỂ BỀN HÓA
3. HỢP KIM B LÀM THANH
ĐIỀU CHỈNH TRONG LÒ
HẠT NHÂN
4. SỢI B LÀM CỐT LIỆU NHẸ-
BỀN ĐỂ CHẾ TẠO MÁY BAY

700
2 2 3
1254 /
1200
2
2800
12 3
4 3 2
2 2
12 3
o
o
o
o
C
H kJ mol
C
C
B O B O
B N BN
B C B C
∆ =−
+ →

+ →
+ →
2 2 3 2
3 3 3 2
2 3 3
3 ( ) 3
o
o
t C
t C
B H O B O H
B HNO d H BO NO
+ → +
+ → +
Z
2 2 2
3 2
2 3
2 2 2 ( ; ) 2 3
2 2 2 3
5 3 3
o
o
o
t C
t C
t C
B H O NaOH d nc NaBO H
B NH BN H
B NO BN B O

+ + → +
+ → +
+ → +
Nghịch từ; ΔE=1.55eV
Điều kiện thường trơ
về hóa học và chỉ tác
dụng trực tiếp với F
Không tan
trong HCl,
HF. Bột tan
chậm HNO
3
,
H
2
SO
4
, H
2
O
2

đặc

The most economically important compounds of boron
are:(hợp chất quan trọng mang tính kinh tế nhất cuare
Bo là)
Sodium tetraborate pentahydrate (Na
2
B

4
O
7
· 5H
2
O),
which is used in large amounts in making insulating
fiberglass and sodium perborate bleach( được sử dụng
kính nhựa cách ly, chất tẩy).
Orthoboric acid (H
3
BO
3
) or boric acid, used in the
production of textile fiberglass and flat panel displays or
eye drops, among many uses.(được sử dụng để sản
xuất kính sợi nhựa, tấm panel )
Sodium tetraborate decahydrate (Na
2
B
4
O
7
· 10H
2
O) or
borax, used in the production of adhesives(dùng trong
sản xuất chất dính), in anti-corrosion systems(chống ăn
mòn) and many other uses.

5
.
10
-4
%
nguyên tử/vỏ
trái đất
2 4 7 2
.10Na B O H O borac
2 4 7 2
.4Na B O H O kecnit
3 3
H BO xaxolin
2 6 11 2
.5Ca B O H O colemamit
2 6 11 2
.13Mg B O H O indecmit
3 8 15 2
2 .Mg B O MgCl borasit
2 6 11 2 3 2 2 4 7 3
3 8 15 2 3 3 2
2 4 3 4 2
6 9 8 3
Ca B O Na CO H O Na B O CaCO NaOH
Mg B O HCl H O H BO MgCl
+ + = + +
+ + = +
2 4 7 2
2 3
4

12 4 7
3 2 3
3 3
Na B O Na B Na O
B O Mg B MgO
KBF Na B KF NaF
+ = +
+ = +
+ = + +
Mp 2072
o
C
Bp 3700
o
C

Orthoboric acid (H
3
BO
3
) or boric acid
Tinh thể cấu tạo lớp song song:
liên kết trong lớp là liên kết
hidro, liên kết giữa các lớp là
lực Van de Van  tinh thể có
dạng vảy nhỏ, sờ thấy nhờn.
Tan trong nước và thu
nhiệt (0
o
C: 1.95 g/l; 100

o
C:
290 g/l). Dễ kết tinh lại
trong nước. Bản thân
không bay hơi; bay hơi
cùng hơi nước.

2 2
100 100
3 3 2 2 3
o o
C C
H O H O
H BO HBO B O
>
ˆ ˆ ˆ ˆ† ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ†
‡ ˆ ˆ ˆˆ ‡ ˆ ˆ ˆ ˆˆ
[ ]
9
10
3 3 2 4
( )
K
H BO H O B OH H
−
−
=
+
+ +
ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ†

‡ ˆ ˆ ˆ ˆˆ
2 2 2 2
2
2 2 2 2
| | | |
3
| | | |
H C OH HO CH H C OH HO CH
H H O
HC OH HO CH HC O O CH
HO OH
B B
H C OH HO CH H C O O CH
HO
−
+
− − − −
 
 
 
 
+ + → +
− − − −
 
 
 
− − − −
 
Lực acid tăng mạnh do phức chất có khả năng phân li mạnh
3 3 2 4 7 2

4 2 7H BO NaOH Na B O H O+ = +
Axit metaboric
[He]2s
2
2p
1