Hóa vô cơ (B7: CÁC NGUYÊN TỐ PHÂN NHÓM IIIA)

HÓA VÔ CƠ – PCHE330

B7: CÁC NGUYÊN TỐ
PHÂN NHÓM IIIA

1


Mục tiêu
 So sánh đặc điểm cấu trúc nguyên tử của các nguyên

tố nhóm IA, IIA và IIIA
 Viết được phương trình phản ứng, giải thích tính chất
vật lý, hóa học của các nguyên tố và hợp chất của B và
Al
 Trình bày ứng dụng và độc tính của các đơn chất và
hợp chất dùng trong ngành Y- Dược

2


Nguyên tố nhóm IIIA
Phân nhóm IIIA

4


Đặc điểm nguyên tử
B và Al đứng ngay sau nhóm KL kiềm thổ: lớp liền
kề bên trong có 8 e
 Ga, In và Tl đứng sau nhóm KL chuyển tiếp: lớp

liền kề bên trong có 18 e
 Tính chất các nguyên tố trong phân nhóm IIIA
không giống nhau nhiều


5


Đặc điểm nguyên tử
Tính chất

B

Al

Ga

In

Tl

Cấu hình electron

[He]2s22p1

[Ne]3s23p1

[Ar]3d104s2
4p1

[Kr]4d105s2
5p1

[Xe]5d106s2
6p1

Năng lượng I1, eV

8,30

5,95

6,0

5,8

6,1

Năng lượng I2, eV

25,15

18, 82

20,43

18,79

20,32

Năng lượng I3, eV

37,92

28, 44

30,6

27,9

29,7

Thế điện cực Eo , V

-

-1,66

-0,53

-0,342

+0,72

 Bo không dễ mất 3e để tạo ion  tính á kim
 Khuynh hướng tạo ion 3+ tăng đột ngột ở Al  kim loại hoạt

động mạnh
 Trạng thái OXH +1 có độ phổ biến tăng dần từ Ga đến Tl

6


Tính chất đặc biệt của Bor
 Trong tất cả hợp chất, B có liên kết cộng hóa trị
 Là hệ thiếu electron, còn orbital trống  tạo liên kết phối trí

với phần tử có cặp electron chưa liên kết
532 kJ/mol

1s2 2s2 2p1

1s2 2s1 2p2

7


Tính chất đặc biệt của Bor
 B(OH)3 có tính acid  Thường viết là H3BO3 nhưng chỉ là

acid 1 nấc (yếu hơn cả acid carbonic)

B(OH)3 + 2H2O  B(OH)4- + H3O+

Ka = 5,6 x 10-10

 B(OH)3 có thể liên kết với nhau để làm đầy lớp vỏ

eletron của nguyên tử B  Ví dụ: tetraborate

Natri tetraborate (Borax)
Na2B4O7.10H2O
8


Hợp chất của Bor
 B và hợp chất của nó ở lượng lớn có độc tính
 Acid boric và borate có tính kìm khuẩn yếu  dùng

làm chất chống nhiễm khuẩn ngoài da
 Dung dịch acid boric 3%: thuốc rửa mắt hoặc bôi họng
 Natri tetraborate: súc miệng, bôi cổ họng, rửa mắt, dùng

trong cream bôi ngoài da, làm dung dịch đệm cho thuốc
nhỏ mắt
 Natri perborate (Na2[B2O4(OH)4]): thuốc sát trùng tại chỗ
do giải phóng H2O2
 Natri tetraborate decahydrate: còn gọi là hàn the, độc,

gây nhức đầu và nôn mửa
9


Tính chất của Nhôm đơn chất
 Tính chất vật lý
 Kim loại trắng ánh bạc, mềm, dễ dát mỏng, kéo thành sợi
 Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt
 tnc = 650oC; ts = 2467oC
 Nhẹ, khối lượng riêng = 2.700 kg/m3
 Dễ tạo hợp kim  Hợp kim có tính nhẹ

10


Tính chất của Nhôm đơn chất
 Tính chất hóa học
 Ở điều kiện thường, bề mặt nhôm bị bao bọc bởi màng oxide
nhôm mỏng kém hoạt động. Nếu làm mất màng mỏng oxide,
Al dễ dàng bị oxy hóa bởi oxy không khí
4Al + 3O2  2Al2O3

Ho = -1676 kJ/mol

 Al thể hiện tính khử
 Với oxyd kim loại khác (phản ứng nhiệt nhôm)






2Al + Cr2O3  Al2O3 + 2Cr Ho = -535 kJ/mol
2Al + Fe2O3  Al2O3 + 2Fe Ho = -856 kJ/mol
Với clo, brom ở nhiệt độ thường
Với iod khi đun nóng
Với nitơ, lưu huỳnh, cacbon ở nhiệt độ 700 – 800oC
Không tương tác với H2
11

Tính chất của Nhôm đơn chất
 Tính chất hóa học
 Tính lưỡng tính:

2Al + OH- + 6H2O  2[Al(OH)4]- + 3H2
2Al + 6H3O+  2Al3+ + 3H2 + 6H2O
 Bản chất Al dễ đẩy H ra khỏi H2O nhưng do lớp oxide bảo vệ

nên Al không tác dụng với nước, không tác dụng với dung dịch
loãng của acid yếu (phosphoric và acetic)

 Bị thụ động trong acid nitric và acid sulfuric đặc nguội

12


Nhôm oxyd (Al2O3)
 Nhôm oxide tồn tại dưới 2 dạng:
 Al2O3 - : tính hoạt động hóa học cao, tạo thành từ sự nhiệt phân

Al(OH)3 ở 500 – 600 oC
 Al2O3 - : khá trơ, tồn tại trong tự nhiên hoặc nhiệt phân Al(OH)3 ở
trên 1000 oC

 Trong mạng lưới tinh thể có sự phối trí e giữa O2- và Al3+

 thể hiện tính chất của liên kết cộng hóa trị
 Ở 1000oC, Al2O3 tương tác với hydroxide, carbonate,
hydrosulfate, disulfate kim loại kiềm nóng chảy
Al2O3 + Na2CO3  2NaAlO2 + CO2

13


Nhôm hydroxyde (Al(OH)3)
 Màu trắng, thực tế không tan trong nước
 Để lâu bị mất nước dần, sấy khô bị mất nước tạo oxide

2Al(OH)3  Al2O3 + 3H2O
 Có tính lưỡng tính điển hình

Al(OH)3 + 3HCl  AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH  NaAlO2 + 2H2O
 Al(OH)3 có tính acid yếu hơn nấc thứ 1 của acid carbonic

 bị (CO2 + H2O) đẩy ra khỏi muối
NaAlO2 + CO2 + 2H2O  NaHCO3 + Al(OH)3

14


Nhôm hydroxyde (Al(OH)3)
 Ứng dụng Al(OH)3 làm thuốc trung hòa dịch vị
 Chú ý: ion Al3+ có tính gây táo bón; đã thấy độc tính mạn của

nhôm ảnh hưởng đến não (biểu hiện ra ở người cao tuổi)

15


Phèn nhôm

 Phèn là một loại muối kép, dạo

dạng tinh thể đẹp, có hoặc không
có màu
M2SO4.E2(SO4)3.24H2O
M là Na, K, Rb, Cs, Tl
E là Al, Cr, Fe, Ga, In, Tl, Co
 Phèn nhôm – kali:

K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O, còn
được gọi là phèn chua vì có vị
chua, dùng trong công nghiệp dệt,
giấy, thuộc da, làm trong nước.
16


Hợp chất khác của nhôm
 Nhôm silicate hydrate hóa
 Kaolin: Al2O3.2SiO2.2H2O có tính hút ẩm, làm thuốc rắc hoặc
bột nhão để chữa bệnh ngoài da
 Bentonit: Al2O3.4SiO2.2H2O có tính hút nước mạnh và

trương nở tạo gel  chất gây treo ổn định huyền phù

17


Tổng kết
 Nguyên tố phân nhóm IIIA có tính chất không giống

nhau (do hiệu ứng cặp trơ); số OXH +3 phổ biến ở các
nguyên tố đầu nhóm và số OXH +1 phố biến ở các
nguyên tố cuối nhóm
 Nguyên tử nguyên tố nhóm IIIA đều thể hiện tính khử
 B có tính chất của một á kim, tạo liên kết cộng hóa trị
trong hợp chất
 Al có tính lưỡng tính đặc trưng
 Trong ngành Dược, hợp chất của B thường được ứng
dụng làm thuốc kìm khuẩn, hợp chất nhôm (nhôm
hydroxide) được dùng làm thuốc trung hòa acid dịch vị.
18