cac nguyen to thuoc nhom 3

Ch ng 9ươ
Ch ng 9ươ
NHÓM III
NHÓM III

PHÂN NHÓM
PHÂN NHÓM
IIIA
IIIA
B – Al
B – Al
Ga – In – Tl
Ga – In – Tl


NHÓM IIIA
NHÓM IIIA
•
Gồm các nguyên tố: bo (B), nhôm (Al),
gali (Ga), inđi (In), tali (Tl).
B Al Ga In Tl
Số thứ tự 5 13 31 49 81
Electron hóa trị 2s
2
2p
1
3s
2
3p
1

4s
2
4p
1
5s
2
5p
1
6s
2
6p
1
Bán kính ngtử (Å) 0,83 1,26 1,27 1,44 -
Bán kính ion R
+3
(Å) 0,20 0,57 0,62 0,92 1,05
Năng lượng I
1
(eV) 8,30 5,95 6,00 5,08 6,10
Thế E
0
(V) - - 1,66 - 0,53 - 0,34 + 0,72


BO
BO


BO
BO

Thù hình
•
Một số dạng thù hình: tinh thể và vô định hình.
Dạng tinh thể gồm có 3 dạng: mặt thoi α, β và
tứ phương.
•
Dạng mặt thoi α có ô mạng cơ sở gồm 12
nguyên tử sắp xếp đặc khít tạo ra hình 20 mặt
đều. Các khối 20 mặt này liên kết với nhau qua
các đỉnh. Liên kết giữa B - B trong khối 20 mặt
lớn hơn liên kết B - B trong các khối với nhau.


BO
BO
Thù hình
Sự sắp xếp nguyên tử B
trong ô mạng (B
12
)
Sơ đồ liên kết giữa các ô mạng
trong tinh thể B tứ phương


BO
BO
Tính chất vật lý
•
Bo dạng tinh thể có màu xám đen, dạng vô định
hình màu nâu đen, khó nóng chảy, cứng gần

bằng kim cương. Bo tinh thể có tính bán dẫn
(∆E=1,55eV), ở điều kiện thường dẫn điện kiểu
n (electron). Khi đốt nóng hay chiếu sáng dẫn
điện kiểu P (lỗ khuyết).
•
Nhiệt độ nóng chảy bằng 2075
0
C, nhiệt độ sôi
bằng 3700
0
C.


BO
BO


BO
BO
Tính chất hoá học
•
Ở điều kiện thường, B trơ về mặt hoá học, chỉ tác dụng với F
2
,
nhưng khi đun nóng thì phản ứng với hơi nước, HNO
3
đặc,
halogen, O
2
, N

2
, H
2
, H
2
S, kiềm và NH
3
, HX, SiO
2
.
2B + 3X
2
= 2BX
3
(với F ở 30
0
C; Cl, Br, I trên 400
0
C)
4B + 3O
2
2B
2
O
3
(đốt cháy trong không khí)
2B + 3H
2
O
h

B
2
O
3
+ 3H
2
↑
B + 3HNO
3

đặc nóng
= B(OH)
3
↓ + 3NO
2
↑
2B
vđh
+ 2NaOH
đặc
+ H
2
O =2NaBO
2
+ 3H
2
↑
4B + 4NaOH + 3O
2
4NaBO

2
+ 2H
2
O
2B + 2NH
3
2BN + 3H
2
↑
5B + 3NO B
2
O
3
+ 3BN
2B + 6HX 2BX
3
+ 3H
2
↑ (X= F, Cl)
4B + 3SiO
2
2B
2
O
3
+ 3Si
 →
C
0
700

 →
− C
0
800700
 →
− C
0
400350
 →
− C
0
12001000
 →
C
0
800
 →
− C
0
500400
 →
− C
0
15001300


BO
BO
Điều chế
•

Khử B
2
O
3
bằng kim loại hoạt động:
B
2
O
3
+ 2Al Al
2
O
3
+ 2B
vđh

•
Dùng kiềm loãng và axit HF rửa sản phẩm để
được B vô định hình.
•
Nhiệt phân các hợp chất của B:
2BI
3
3I
2
+ 2B
mặt thoi
α
B
2

H
6
3H
2
+ 2B
mặt thoi
β
 →
− C
0
900800
 →
− C
0
350300
 →
> C
0
700


HỢP CHẤT CỦA BO
HỢP CHẤT CỦA BO
Oxit boric (B
2
O
3
)
n
- Cấu tạo

•
Có 2 dạng: thuỷ tinh và tinh thể.
•
Dạng thuỷ tinh khối rắn được cấu tạo bởi nhóm BO
3

nối nhau qua O chung và sắp xếp hỗn độn, không
màu, khi đun nóng đến 600
0
C thì hoá lỏng thành chất
lỏng nhớt và kéo sợi được.
•
Dạng tinh thể gồm những tứ diện lệch BO
4
nối với
nhau bằng cầu oxi: trong 4 nguyên tử O có một O
chung cho 2 tứ diện và 3O - mỗi O chung cho 3 tứ
diện.
Tính chất vật lý
•
Là chất rắn màu trắng, rất cứng, hút ẩm mạnh. T
0
nc
=
450
0
C, T
0
s
= 2000

0
C.


HỢP CHẤT CỦA BO
HỢP CHẤT CỦA BO
Oxit boric (B
2
O
3
)
n
- Cấu tạo
Sơ đồ cấu tạo B
2
O
3

dạng tinh thể
Sơ đồ cấu tạo B
2
O
3

dạng thủy tinh


HỢP CHẤT CỦA BO
HỢP CHẤT CỦA BO
Oxit boric (B

2
O
3
)
n
– Tính chất hóa học
•
B
2
O
3
rất bền nhiệt, sôi không phân huỷ. Ở thể hơi gồm
những phân tử độc lập B
2
O
3
.
•
Dạng tinh thể thụ động hoá học, dạng vô định hình
(thuỷ tinh) phản ứng với nước, kiềm, axit HF. Ở nhiệt
độ cao bị kim loại, cacbon khử.
B
2
O
3

vđh
+ 2H
2
O = 2B(OH)

3
2B
2
O
3

vđh
+ 2NaOH
loãng
= Na
2
B
4
O
7
+ H
2
O
B
2
O
3

vđh
+ 2NaOH
đặc
+ 3H
2
O = 2Na[B(OH)
4

]
B
2
O
3

vđh
+ 8HF
đặc
= 2H[BF
4
] + 3H
2
O
B
2
O
3
+ 2Al Al
2
O
3
+ 2B
vđh

B
2
O
3
+ 2C

cốc
+ 2Cl
2
2BCl
3
+ 3CO
•
Ở trạng thái nóng chảy, B
2
O
3
hoà tan một số oxit kim
loại thành muối borat:
Na
2
O + B
2
O
3

nóng chảy
Na
2
B
2
O
4

 →
− C

0
900800
 →
C
0
1000


HỢP CHẤT CỦA BO
HỢP CHẤT CỦA BO
Oxit boric (B
2
O
3
)
n
– Điều chế
•
Nhiệt phân hay đốt cháy hợp chất của Bo
2B(OH)
3
B
2
O
3
+ 3H
2
O
B
2

H
6
+ 3O
2
B
2
O
3
+ 3H
2
O
2B(C
2
H
5
O)
3
+ 18O
2

kh.khí
B
2
O
3
+ 12CO
2
+ 15H
2
O

Ứng dụng
•
B
2
O
3
được dùng làm phụ gia trong sản xuất thuỷ
tinh, làm phụ gia men sứ ...
 →
C
0
235
 →
C
0
700


HỢP CHẤT CỦA BO
HỢP CHẤT CỦA BO
Axit boric (H
3
BO
3
)
n
– Cấu tạo
•
Là chất tinh thể hình vảy trong suốt màu trắng, các
phân tử liên kết với nhau bằng liên kết hiđro tạo thành

những lớp phẳng (H
3
BO
3
)
n
xếp song song chồng lên
nhau.
•
Trong từng lớp d
B-O
= 1,37Å, d
O-O
= 2,7Å. Liên kết giữa
các lớp bằng lực Van de Van, khoảng cách giữa các
lớp bằng 3,18Å. Vì vậy, ở trạng thái rắn (H
3
BO
3
)
n
là
những vảy làm trơn tay.
Tính chất vật lý
•
Tan trong nước và độ tan tăng theo nhiệt độ: ở 0
0
C
tan 1,95g, ở 100
0

C tan 290g trong 1lit nước. Do đó
(H
3
BO
3
)
n
dễ kết tinh lại trong nước lạnh.
•
Nhiệt độ nóng chảy bằng 170
0
C.


HỢP CHẤT CỦA BO
HỢP CHẤT CỦA BO
Axit boric (H
3
BO
3
)
n


HỢP CHẤT CỦA BO
HỢP CHẤT CỦA BO
Axit boric (H
3
BO
3

)
n
– Cấu tạo


HỢP CHẤT CỦA BO
HỢP CHẤT CỦA BO
Axit boric (H
3
BO
3
)
n
– Cấu tạo


HỢP CHẤT CỦA BO
HỢP CHẤT CỦA BO
Axit boric (H
3
BO
3
)
n
– Tính chất hóa học
•
Ít bền nhiệt, khi đun nóng thì phân huỷ, dung dịch
nước là axit yếu. Thực hiện phản ứng trung hoà, phản
ứng với axit, muối, rượu.
H

3
BO
3
HBO
2
+ H
2
O
2H
3
BO
3
B
2
O
3
+ 3H
2
O
•
Điện ly kiểu axit:
H
3
BO
3

loãng
+ 2H
2
O = [B(H

2
O)(OH)
3
]
[B(H
2
O)(OH)
3
] + H
2
O  [B(OH)
4
]
-
+ H
3
O
+
pK
a
= 9,24
Quá trình điện ly chứng tỏ H
3
BO
3
không phân ly H
+
có
trong H
3

BO
3
mà do H
3
BO
3
kết hợp với nhóm OH
-
của
nước và giải phóng H
+
từ nước ⇒ H
3
BO
3
là axit đơn
chức.
 →
− C
0
10070
 →
C
0
235


HỢP CHẤT CỦA BO
HỢP CHẤT CỦA BO
Axit boric (H

3
BO
3
)
n
– Tính chất hóa học
•
H
3
BO
3
phản ứng với rượu đơn chức (C
2
H
5
OH,
CH
3
OH) có H
2
SO
4
đặc thì este được tạo thành:
H
3
BO
3
+ 3CH
3
OH = B(OCH

3
)
3
+ 3H
2
O
•
Trung hoà kiềm:
4B(OH)
3
+ 2NaOH
loãng
= Na
2
B
4
O
7
+ 7H
2
O
B(OH)
3
+ NaOH
b.hoà
= Na[B(OH)
4
]
•
Phản ứng với muối:

2B(OH)
3
+ Na
2
CO
3

loãng
2NaBO
2
+ CO
2
+ H
2
O
•
Với axit:
B(OH)
3
+ 4HF
đặc
= H[BF
4
] + 3H
2
O
B(OH)
3
+ 3HSO
3

F
lỏng
= BF
3
↑ + 3H
2
SO
4

 →
> C
0
850


HỢP CHẤT CỦA BO
HỢP CHẤT CỦA BO
Axit boric (H
3
BO
3
)
n
– Điều chế
•
B + 3HNO
3

đặc

nóng
B(OH)
3
↓ + 3NO
2
↑
•
Na
2
B
4
O
7
+ 2H
2
SO
4
+ 5H
2
O = 4B(OH)
3
+

+ 2NaHSO
4

•
BCl
3
+ 3H

2
O = B(OH)
3
+ 3HCl


HỢP CHẤT CỦA BO
HỢP CHẤT CỦA BO
Borat


NHÔM
NHÔM


NHÔM
NHÔM
Tính chất vật lý
•
Al kim loại kết tinh trong hệ lập phương tâm diện, là
kim loại màu trắng bạc, khi để trong không khí có màu
xám do bề mặt bị phủ lớp màng oxit mỏng, dày
khoảng 1.10
-5
mm (đkt).
•
T
0
nc
= 650

0
C và T
0
s
= 2467
0
C.
•
Al lỏng có độ nhớt cao. Ở nhiệt độ thường, Al tinh
khiết khá mềm, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi. Ở 100-
150
0
C, Al tương đối dẻo có thể dát thành lá mỏng có
độ dày 0,005mm nhưng đến khoảng 600
0
C Al trở nên
dòn, dễ nghiền thành bột.
•
Al có độ dẫn điện, dẫn nhiệt cao. Độ dẫn nhiệt của Al
cao gấp 3 lần của Fe. Al có độ dẫn điện bằng 0,6 lần
độ dẫn điện của Cu nhưng lại nhẹ gấp 3 lần của Cu
nên được dùng làm dây dẫn điện thay cho Cu.


NHÔM
NHÔM
Tính chất vật lý
•
Bề mặt Al nguyên chất rất trơn bóng, có khả
năng phản xạ đến 90% tia sáng đồng đều với

các bước sóng khác nhau. Al cũng phản xạ tốt
các tia nhiệt nên được dùng làm xitec bảo đảm
không bị đốt nóng bởi các bức xạ mặt trời.
•
Al có khả năng tạo hợp kim với nhiều nguyên tố
khác với độ bền cao và nhẹ như đuyara (94%Al,
4%Cu, 2% gồm Mg, Mn, Fe và Si) cứng và bền;
hợp kim silumin (85%Al, 10-14%Si và 0,1%Na)
rất bền và rất dễ đúc.