Группа бора - Boron group

Группа бора (группа 13)
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Утюг Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Банка Сурьма Теллур Йод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (элемент) Таллий Вести Висмут Полоний Астатин Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Nihonium Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон группа 12 ←    → группа углерода
Номер группы ИЮПАК 13 Имя по элементу группа бора Банальное имя Triels Номер группы CAS (США, образец A-B-A) IIIA старый номер ИЮПАК (Европа, схема А-Б) IIIB
↓ Период
2	Бор (В) 5 Металлоид
3	Алюминий (Al) 13 Другой металл
4	Галлий (Ga) 31 Другой металл
5	Индий (В) 49 Другой металл
6	Таллий (Tl) 81 Другой металл
7	Nihonium (Nh) 113 другой металл
Легенда изначальный элемент синтетический элемент Цвет атомного номера: черный = сплошной

В группа бора являются химические элементы в группа 13 из периодическая таблица, включающий бор (B), алюминий (Al), галлий (Ga), индий (В), таллий (Tl), а также, возможно, химически не охарактеризованные нихоний (Nh). Элементы в группе бора характеризуются наличием трех валентные электроны.^[1] Эти элементы также называются Triels.^[а]

Бор обычно классифицируется как (металлоид), тогда как остальные, за исключением, возможно, нихония, считаются постпереходные металлы. Бор встречается редко, вероятно, потому, что бомбардировка субатомными частицами, образующимися в результате естественной радиоактивности, разрушает его ядра. Алюминий широко распространен на Земле и действительно является третьим самый распространенный элемент в земной коре (8.3%).^[3] Галлий встречается на Земле в количестве 13 промилле. Индий - 61-й элемент по распространенности в земной коре, а таллий в умеренных количествах встречается по всей планете. Нихоний не встречается в природе и поэтому называется синтетический элемент.

Некоторые элементы группы 13 играют биологическую роль в экосистема. Бор является микроэлементом в организме человека и необходим для некоторых растений. Недостаток бора может привести к задержке роста растений, а его избыток также может нанести вред, подавляя рост. Алюминий не имеет ни биологической роли, ни значительной токсичности и считается безопасным. Индий и галлий могут стимулировать обмен веществ;^{[нужна цитата ]} Галлию приписывают способность связываться с белками железа. Таллий очень токсичен, мешает функционированию многих жизненно важных ферментов, и его используют в качестве пестицид.^[4]

Характеристики

Как и другие группы, члены этого семейства демонстрируют закономерности в электронная конфигурация, особенно в самых внешних оболочках, что приводит к тенденциям в химическом поведении:

Z	Элемент	Количество электронов на ракушка
5	бор	2, 3
13	алюминий	2, 8, 3
31	галлий	2, 8, 18, 3
49	индий	2, 8, 18, 18, 3
81	таллий	2, 8, 18, 32, 18, 3
113	нихоний	2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 (прогноз)

Группа бора отличается тенденциями в электронной конфигурации, как показано выше, и некоторыми характеристиками ее элементов. Бор отличается от других членов группы своим твердость, преломление и нежелание участвовать в металлическом соединении. Примером тенденции в реакционной способности является склонность бора образовывать химически активные соединения с водородом.^[5]

Хотя расположен в p-блок, группа печально известна нарушением Правило октета входящие в его состав бор и (в меньшей степени) алюминий. Этот элемент может разместить только шесть электронов (в трех молекулярные орбитали ) на валентной оболочки. Все члены группы характеризуются как трехвалентный.

Химическая реакционная способность

Гидриды

Большинство элементов в группе бора показывают увеличение реактивность поскольку элементы становятся тяжелее по атомной массе и выше по атомному номеру. Бор, первый элемент в группе, обычно не реагирует со многими элементами, за исключением высоких температур, хотя он способен образовывать многие соединения с водород иногда называют бораны.^[6] Самый простой боран - диборан, или B₂ЧАС₆.^[5] Другой пример - B₁₀ЧАС₁₄.

Следующая группа - 13 элементов, алюминий и галлий, образуют меньше стабильных гидридов, хотя оба AlH₃ и GaH₃ существовать. Индий, следующий элемент в группе, не образует много гидридов, за исключением сложных соединений, таких как фосфин комплекс H₃InP (Cy)₃.^[7] Ни в одной лаборатории не синтезировано стабильного соединения таллия и водорода.

Некоторые общие химические соединения группы бора[5] [8][9][10][11][12]
Элемент	Оксиды	Гидриды	Фториды	Хлориды	Сульфиды
Бор	(β / г / α) B2О3	B2ЧАС6	BF3	BCl3	B2S3
	B2О	B10ЧАС14	BF^− 4
	B6О	BH3	B2F4
		B5ЧАС9	BF
		B6ЧАС12
		B4ЧАС10
		B 6ЧАС^2− 6
		B 12ЧАС^2− 12
		B20ЧАС26
Алюминий	(γ / δ / η / θ / χ) Al2О3	(α / α` / β / δ / ε / θ / γ) AlH3	AlF3	AlCl3	(α / β / γ) Al2S3
	Al2О	Al2ЧАС6
	AlO	AlH4
		AlH^− 4
Галлий	(α / β / δ / γ / ε) Ga2О3	Ga2ЧАС6	GaF3	GaCl3	GaS
		GaH4		GaCl2
		GaH3		Ga2Cl4
				Ga2Cl6
				GaCl^− 4
				Ga 2Cl^− 7
Индий	В2О3	Дюйм3	InF3	InCl3	(α / β / γ) В2S3
	В2О
Таллий	Tl2О3	TlH3	TlF	TlCl
	Tl2О	TlH	TlF3	TlCl3
	TlO2		TlF^3− 4	TlCl2
	Tl4О3		TlF^2− 3	Tl2Cl3
Nihonium	(Nh2O)[b]	(NhH)	(NhF)	(NhCl)	NhOH
	(Nh2О3)	(NhH3)	(NhF3)	(NhCl3)
			(NhF^− 6)

Оксиды

Все элементы группы бора, как известно, образуют трехвалентный оксид с двумя связанными атомами элемента. ковалентно с тремя атомами кислород. Эти элементы демонстрируют тенденцию к увеличению pH (из кислый к базовый ).^[13] Оксид бора (B₂О₃) слабокислый, алюминий и оксид галлия (Al₂О₃ и Ga₂О₃ соответственно) амфотерные, оксид индия (III) (В₂О₃) почти амфотерный, и оксид таллия (III) (Tl₂О₃) это База Льюиса потому что растворяется в кислотах с образованием солей. Каждое из этих соединений стабильно, но оксид таллия разлагается при температуре выше 875 ° C.

Порошкообразный образец триоксид бора (B₂О₃), один из оксидов бора

Галогениды

Элементы 13 группы также способны образовывать стабильные соединения с галогены, обычно по формуле MX₃ (где M - элемент группы бора, а X - галоген.)^[14] Фтор, первый галоген, способен образовывать стабильные соединения со всеми протестированными элементами (кроме неон и гелий ),^[15] и группа бора не исключение. Есть даже гипотеза, что нихоний может образовывать соединение с фтором, NhF.₃, перед самопроизвольным распадом из-за радиоактивности нихония. Хлор также образует стабильные соединения со всеми элементами в группе бора, включая таллий, и, как предполагается, реагирует с нихонием. Все элементы будут реагировать бром в правильных условиях, как и с другими галогенами, но менее энергично, чем хлор или фтор. Йод будет реагировать со всеми природными элементами в периодической таблице, кроме благородных газов, и отличается взрывной реакцией с алюминием с образованием 2AlI₃.^[16] Астатин, самый тяжелый галоген, из-за его радиоактивности и короткого периода полураспада образовал лишь несколько соединений, и сообщений о соединении со связью At – Al, –Ga, –In, –Tl или –Nh не поступало. , хотя ученые считают, что он должен образовывать соли с металлами.^[17]

Физические свойства

Было замечено, что элементы в группе бора имеют одинаковые физические свойства, хотя большинство бора являются исключительными. Например, все элементы в группе бора, кроме самого бора, являются мягкий. Более того, все остальные элементы в группе 13 относительно реактивны при умеренных температурах. температуры, в то время как реакционная способность бора становится сопоставимой только при очень высоких температурах. Одна общая черта - наличие трех электронов в их валентные оболочки. Бор, будучи металлоидом, является тепловым и электрическим изолятором при комнатной температуре, но при высоких температурах хорошо проводит тепло и электричество.^[8] В отличие от бора металлы этой группы в нормальных условиях являются хорошими проводниками. Это соответствует давнему обобщение что все металлы проводят тепло и электричество лучше, чем большинство неметаллов.^[18]

Состояния окисления

В инертный эффект s-пары имеет важное значение в элементах группы 13, особенно в более тяжелых, таких как таллий. Это приводит к множеству степеней окисления. В более легких элементах состояние +3 является наиболее стабильным, но состояние +1 становится более распространенным с увеличением атомного номера и является наиболее стабильным для таллия.^[19] Бор способен образовывать соединения с более низкими степенями окисления +1 или +2, и алюминий может делать то же самое.^[20] Галлий может образовывать соединения со степенями окисления +1, +2 и +3. Индий похож на галлий, но его соединения +1 более стабильны, чем соединения более легких элементов. Сила эффекта инертной пары максимальна в таллии, который обычно стабилен только в степени окисления +1, хотя состояние +3 наблюдается в некоторых соединениях. С тех пор появились сообщения о стабильных и мономерных радикалах галлия, индия и таллия с формальной степенью окисления +2.^[21] Нихоний может иметь степень окисления +5.^[22]

Периодические тенденции

Есть несколько тенденций, которые можно заметить, глядя на свойства членов группы бора. Точки кипения этих элементов снижаются от периода к периоду, в то время как плотности имеют тенденцию к увеличению.

5 стабильных элементов группы бора

Элемент	Точка кипения	Плотность (г / см^3)
Бор	4000 ° С	2.46
Алюминий	2,519 ° С	2.7
Галлий	2204 ° С	5.904
Индий	2,072 ° С	7.31
Таллий	1,473 ° С	11.85

Ядерная

За исключением синтетического нихония, все элементы группы бора стабильны. изотопы. Потому что все их атомные номера нечетные, бор, галлий и таллий имеют только два стабильных изотопа, в то время как алюминий и индий моноизотопный, имея только один, хотя большая часть индия, встречающегося в природе, является слаборадиоактивным ¹¹⁵В. ¹⁰Группа ¹¹B оба стабильны, как и ²⁷Ал, ⁶⁹Ga и ⁷¹Ga, ¹¹³В и ²⁰³Tl и ²⁰⁵Tl.^[23] Все эти изотопы легко найти в природе в макроскопических количествах. Теоретически, однако, все изотопы с атомный номер более 66 считаются нестабильными альфа-распад. И наоборот, все элементы с атомными номерами меньше или равными 66 (кроме Tc, Pm, Sm и Eu) имеют по крайней мере один изотоп, который теоретически энергетически устойчив ко всем формам распада (за исключением распад протона, чего никогда не наблюдалось, и спонтанное деление, что теоретически возможно для элементов с атомным номером больше 40).

Как и все другие элементы, элементы группы бора имеют радиоактивные изотопы, обнаруженные в след количества в природе или произведенные синтетически. Самый долгоживущий из этих нестабильных изотопов - это изотоп индия ¹¹⁵В, с его чрезвычайно длинным период полураспада из 4.41 × 10¹⁴ у. Этот изотоп составляет подавляющее большинство всего встречающегося в природе индия, несмотря на его небольшую радиоактивность. Самый недолговечный - это ⁷B, с периодом полураспада всего 350±50 × 10⁻²⁴ s, будучи изотоп бора с наименьшим количеством нейтронов и периодом полураспада, достаточным для измерения. Некоторые радиоизотопы играют важную роль в научных исследованиях; некоторые из них используются в производстве товаров для коммерческого использования или, реже, в качестве компонента готовой продукции.^[24]

История

У группы бора на протяжении многих лет было много названий. Согласно прежним соглашениям, это была группа IIIB в европейской системе именования и группа IIIA в американской. Группа также получила два собирательных названия: «земные металлы» и «триэллы». Последнее название происходит от латинского префикса три- («три») и относится к трем валентные электроны что все эти элементы без исключения валентные оболочки.^[1]

Бор был известен древним египтянам, но только в виде минерала. бура. Металлоидный элемент не был известен в чистом виде до 1808 г., когда Хэмфри Дэви удалось извлечь его методом электролиз. Дэви разработал эксперимент, в котором он растворил борсодержащее соединение в воде и пропустил через него электрический ток, заставляя элементы соединения переходить в их чистые состояния. Чтобы производить большие количества, он перешел от электролиза к восстановлению натрием. Дэви назвал элемент бораций. В то же время два французских химика, Жозеф Луи Гей-Люссак и Луи Жак Тенар, использовал железо для восстановления борной кислоты. Полученный ими бор был окисленный до оксида бора.^[25][26]

Алюминий, как и бор, был впервые обнаружен в минералах, прежде чем его наконец извлекли из квасцы, минерал, распространенный в некоторых регионах мира. Антуан Лавуазье и Хэмфри Дэви каждый по отдельности пытался извлечь его. Хотя ни один из них не преуспел, Дэви дал металлу его нынешнее название. Лишь в 1825 году датский ученый Ганс Кристиан Эрстед удачно приготовлена ​​довольно нечистая форма элемента. За этим последовало множество улучшений, причем всего два года спустя компания Фридрих Вёлер, чья слегка измененная процедура все еще давала нечистый продукт. Первый чистый образец алюминия приписывают Анри Этьен Сент-Клер Девиль кто заменил натрий на калий в процедуре. В то время алюминий считался драгоценным, и его выставляли рядом с такими металлами, как золото и серебро.^[26][27] Метод, используемый сегодня, электролиз оксида алюминия, растворенного в криолите, был разработан Чарльз Мартин Холл и Поль Эру в конце 1880-х гг.^[26]

Минеральная цинковая обманка, более известная как сфалерит, в котором может встречаться индий.

Таллий, самый тяжелый стабильный элемент в группе бора, был открыт Уильям Крукс и Клод-Огюст Лами в 1861 году. В отличие от галлия и индия, таллий не был предсказан Дмитрий Менделеев, открытая до того, как Менделеев изобрел таблицу Менделеева. В результате этого никто не искал до 1850-х годов, когда Крукс и Лами исследовали остатки производства серной кислоты. в спектры они увидели совершенно новую линию - темно-зеленую полосу, которую Крукс назвал в честь греческого слова θαλλός (таллос), имея в виду зеленый побег или веточку. Лами смог произвести большее количество нового металла и определил большинство его химических и физических свойств.^[28][29]

Индий является четвертым элементом группы бора, но был открыт до третьего, галлия, и после пятого, таллия. В 1863 г. Фердинанд Райх и его помощник, Иероним Теодор Рихтер, искали образец минеральной цинковой обманки, также известной как сфалерит (ZnS) для спектральных линий недавно открытого элемента таллия. Райх нагрел руду в катушке из платина металла и наблюдал за линиями, появившимися в спектроскоп. Вместо зеленых линий таллия, которых он ожидал, он увидел новую линию темно-синего цвета. Сделав вывод, что он должен происходить из нового элемента, они назвали его в честь характерного цвета индиго, который он произвел.^[28][30]

Минералы галлия не были известны до августа 1875 года, когда был открыт сам элемент. Это был один из элементов, который изобретатель периодической таблицы, Дмитрий Менделеев, существование которого предсказывалось шестью годами ранее. Изучая спектроскопические линии в цинковой обманке, французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран обнаружил признаки нового элемента в руде. Всего за три месяца ему удалось получить образец, который он очистил, растворив его в гидроксид калия (КОН) и пропуская через него электрический ток. В следующем месяце он представил свои открытия Французской академии наук, назвав новый элемент в честь греческого названия Галлии, современной Франции.^[31][32]

Последний подтвержденный элемент в группе бора, нихоний, не был открыт, а скорее создан или синтезирован. О синтезе элемента впервые сообщила Дубна. Объединенный институт ядерных исследований команда в России и Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора в США, хотя в августе 2003 г. эксперимент успешно провела дубненская команда. Нихоний был обнаружен в цепочка распада из москва, который произвел несколько драгоценных атомов нихония. Результаты были опубликованы в январе следующего года. С тех пор было синтезировано около 13 атомов и охарактеризованы различные изотопы. Однако их результаты не соответствовали строгим критериям для признания открытия, и это было позднее RIKEN эксперименты 2004 г. по прямому синтезу нихония, признанные ИЮПАК как открытие.^[33]

Этимология

Название «бор» происходит от арабского слова, обозначающего минеральную бура (بورق, борак), который был известен еще до извлечения бора. Считается, что суффикс «-on» произошел от слова «углерод».^[34] Алюминий был назван Хамфри Дэви в начале 1800-х годов. Оно происходит от греческого слова алюминий, что означает горькая соль, или латинское квасцы, минерал.^[35] Галлий происходит от латинского Галлия, ссылаясь на Францию, место его открытия.^[36] Индий происходит от латинского слова индика, смысл краситель индиго, и относится к видной спектроскопической линии индиго элемента.^[37] Таллий, как и индий, назван в честь греческого слова, обозначающего цвет его спектроскопической линии: таллос, что означает зеленую ветку или побег.^[38][39] «Нихониум» назван в честь Япония (Nihon на японском языке), где он был обнаружен.

Встречаемость и изобилие

Бор

Бор с атомным номером 5 - очень легкий элемент. Практически никогда не встречается в природе в свободном виде, его очень мало, составляя всего 0,001% (10 частей на миллион).^[40] земной коры. Известно, что он встречается в более чем ста различных минералах и руды, однако: основным источником является бура, но он также встречается в колеманит, борацит, кернит, тусионит, берборит и флюоборит.^[41] Крупнейшие мировые горнодобывающие предприятия и производители бора включают Соединенные Штаты, индюк, Аргентина, Китай, Боливия и Перу. Турция, безусловно, является самой известной из них, на ее долю приходится около 70% всей добычи бора в мире. На втором месте Соединенные Штаты, большая часть урожая приходится на штат Калифорния.^[42]

Алюминий

Алюминий, в отличие от бора, является самым распространенным металлом в земной коре и третьим по распространенности элементом. Он составляет около 8,2% (82 000 частей на миллион) земной коры, уступая лишь кислород и кремний.^[40] Однако он похож на бор в том смысле, что он редко встречается в природе как свободный элемент. Это связано со склонностью алюминия притягивать атомы кислорода, образуя несколько оксиды алюминия. В настоящее время известно, что алюминий содержится почти в таком же количестве минералов, как и бор, включая гранаты, бирюза и бериллы, но основным источником является руда боксит. Ведущие страны мира по добыче алюминия: Гана, Суринам, Россия и Индонезия, с последующим Австралия, Гвинея и Бразилия.^[43]

Галлий

Галлий является относительно редким элементом в земной коре и не встречается в таком количестве минералов, как его более легкие гомологи. Его распространенность на Земле составляет всего 0,0018% (18 частей на миллион).^[40] Его производство очень низкое по сравнению с другими элементами, но с годами значительно выросло по мере улучшения методов добычи. Галлий можно найти в следовых количествах в различных рудах, включая бокситы и сфалерит, и в таких минералах, как диаспора и германит. Следы были обнаружены в каменный уголь также.^[44]Содержание галлия больше в некоторых минералах, включая галлит (CuGaS₂), но они слишком редки, чтобы их можно было считать основными источниками, и они вносят незначительный вклад в мировое предложение.

Индий

Индий - еще один редкий элемент в группе бора. Еще меньше, чем галлий, всего 0,000005% (0,05 частей на миллион),^[40] это 61 самый распространенный элемент земной коры. Известно очень мало индийсодержащих минералов, все они немногочисленны: пример Indite. Индий содержится в нескольких цинковых рудах, но лишь в незначительных количествах; также некоторые медные и свинцовые руды содержат следы. Как и в случае с большинством других элементов, содержащихся в рудах и минералах, процесс извлечения индия в последние годы стал более эффективным, что в конечном итоге привело к более высоким выходам. Канада является мировым лидером по запасам индия, но как Соединенные Штаты и Китай иметь сопоставимые суммы.^[45]

Таллий

Небольшой пучок стекловолокна

Таллий не является редким и обычным явлением в земной коре, но находится где-то посередине. Его содержание оценивается в 0,00006% (0,6 частей на миллион).^[40] Таллий является 56-м наиболее распространенным элементом в земной коре, и его количество намного превышает количество индия. Он находится на земле в некоторых камнях, в почве и в глине. Многие сульфидные руды утюг, цинк и кобальт содержат таллий. В минералах он содержится в умеренных количествах: некоторые примеры Crookesite (в котором он был впервые обнаружен), лорандит, рутьерит, буковит, гутчинсонит и сабатье. Есть и другие минералы, содержащие небольшое количество таллия, но они очень редки и не служат в качестве первоисточника.

Nihonium

Нихоний - это элемент, который никогда не встречается в природе, но был создан в лаборатории. Поэтому он классифицируется как синтетический элемент без стабильных изотопов.

Приложения

За исключением синтетических нихоний, все элементы в группе бора имеют множество применений и приложений при производстве и содержании многих предметов.

Бор

Основная статья: Бор § Применения

За последние десятилетия бор нашел множество промышленных применений, и новые возможности все еще находят. Обычное приложение находится в стекловолокно.^[46] Рынок быстро расширяется. боросиликатное стекло; наиболее заметным среди его особых качеств является гораздо большая устойчивость к тепловое расширение чем обычное стекло. Еще одно коммерчески расширяющееся использование бора и его производных находится в керамика. Некоторые соединения бора, особенно оксиды, обладают уникальными и ценными свойствами, которые привели к их замене другими менее полезными материалами. Бор можно найти в горшках, вазах, тарелках и керамических ручках для сковородок из-за его изоляционных свойств.

Состав бура используется в отбеливателях для одежды и зубов. Твердость бора и некоторых его соединений дает ему множество дополнительных возможностей. Небольшая часть (5%) произведенного бора находит применение в сельском хозяйстве.^[46]

Алюминий

Основная статья: Применение алюминия §

Алюминий - это металл, который широко используется в повседневной жизни. Чаще всего встречается в строительство материалы, в электрические устройства, особенно как дирижер в кабелях, а также в инструментах и ​​сосудах для приготовления и консервирования пищи. Отсутствие реакционной способности алюминия с пищевыми продуктами делает его особенно полезным для консервирования. Его высокое сродство к кислороду делает его мощным Восстановитель. Мелкодисперсный чистый алюминий быстро окисляется на воздухе, выделяя при этом огромное количество тепла (горение около 5500 ° F или же 3037 ° С), что приводит к приложениям в сварка и в других местах, что необходимо большое количество тепла. Алюминий входит в состав сплавы используется для изготовления легких корпусов самолетов. В автомобилях также иногда используется алюминий в каркасе и кузове, и аналогичные применения используются в военной технике. Менее распространенное использование включает компоненты декораций и некоторые гитары. Этот элемент также находит применение в разнообразной электронике.^[47][48]

Галлий - один из основных компонентов синего цвета. Светодиоды

Галлий

Основная статья: Галлий § Приложения

Галлий и его производные нашли применение только в последние десятилетия. Арсенид галлия был использован в полупроводники, в усилители, в солнечных элементах (например, в спутники ) и в туннеле диоды для схем FM-передатчика. Сплавы галлия используются в основном в стоматологических целях. Хлорид аммония галлия используется для выводов в транзисторы.^[49] Основное применение галлия находится в ВЕЛ освещение. Чистый элемент использовался как присадка в полупроводниках,^{[нужна цитата ]} и имеет дополнительное применение в электронных устройствах с другими элементами. Галлий обладает свойством «смачивать» стекло и фарфор, поэтому его можно использовать для изготовления зеркал и других предметов с высокой отражающей способностью. Галлий можно добавлять в сплавы других металлов для снижения их температуры плавления.

Индий

Основная статья: Индий § Приложения

Использование индия можно разделить на четыре категории: большая часть (70%) производимого индия используется для покрытий, обычно объединяемых в виде оксид индия и олова (ITO); меньшая часть (12%) идет в сплавы и припои; такое же количество используется в электрических компонентах и ​​полупроводниках; и последние 6% идут на второстепенные приложения.^[50] Среди предметов, в которых может быть найден индий, - покрытия, подшипники, устройства отображения, теплоотражатели, люминофор, и ядерная стержни управления. Оксид индия и олова нашел широкое применение, включая стеклянные покрытия, солнечные панели, уличные фонари, электрофосетические дисплеи (EPD), электролюминесцентные дисплеи (ELD), плазменные дисплеи (PDP), электрохимические дисплеи (EC), автоэмиссионные дисплеи (FED), натриевые лампы, лобовое стекло и электронно-лучевые трубки, что делает его самым важным соединением индия.^[51]

Таллий

Основная статья: Таллий § Приложения

В элементарной форме таллий используется чаще, чем другие элементы группы бора. Несоставленный таллий используется в легкоплавких стеклах, фотоэлементы, переключатели, ртутные сплавы для стеклянных термометров нижнего диапазона и соли таллия. Его можно найти в лампах и электронике, а также в визуализация миокарда. Возможность использования таллия в полупроводниках исследована, и это известная катализатор в органическом синтезе. Гидроксид таллия (TlOH) используется в основном в производстве других соединений таллия. Сульфат таллия (Tl₂ТАК₄) является выдающимся паразиты -убийца, и он является основным компонентом некоторых ядов для крыс и мышей. Однако США и некоторые европейские страны запретили это вещество из-за его высокой токсичности для человека. Однако в других странах рынок этого вещества растет. Tl₂ТАК₄ также используется в оптических системах.^[52]

Биологическая роль

Ни один из элементов группы 13 не играет важной биологической роли у сложных животных, но некоторые, по крайней мере, связаны с живым существом. Как и в других группах, более легкие элементы обычно играют более важную биологическую роль, чем более тяжелые. Самые тяжелые из них токсичны, как и другие элементы в те же периоды. Бор необходим для большинства растений, клетки которых используют его для таких целей, как укрепление клеточные стенки. Он встречается у людей, конечно, как необходимый микроэлемент, но продолжаются дискуссии о его значении для питания человека. Химический состав бора позволяет ему образовывать комплексы с такими важными молекулами, как углеводы, поэтому вполне вероятно, что он может быть более полезным для человеческого тела, чем считалось ранее. Также было показано, что бор может заменять утюг в некоторых из его функций, особенно в заживлении ран.^[53] Биологическая роль алюминия в организме растений или животных неизвестна. Галлий не является необходимым для человеческого тела, но его связь с железом (III) позволяет ему связываться с белками, которые транспортируют и хранят железо.^[54] Галлий также может стимулировать обмен веществ. Индий и его более тяжелые гомологи не играют биологической роли, хотя соли индия в малых дозах, такие как галлий, могут стимулировать метаболизм.^[30]

Токсичность

Все элементы в группе бора могут быть токсичными при достаточно высокой дозе. Некоторые из них токсичны только для растений, некоторые - только для животных, а некоторые - для обоих.

В качестве примера токсичности бора было замечено, что он наносит вред ячмень в концентрациях более 20 мМ.^[55] Симптомы токсичности бора у растений многочисленны, что усложняет исследования: они включают уменьшение клеточного деления, снижение роста побегов и корней, снижение выработки хлорофилла в листьях, ингибирование фотосинтеза, снижение проводимости устьиц, уменьшение выхода протонов из корней и отложение лигнина. и суборган.^[56]

Алюминий не представляет заметной опасности токсичности в малых количествах, но очень большие дозы малотоксичны. Галлий не считается токсичным, хотя может иметь незначительные эффекты. Индий не токсичен, и с ним можно обращаться с почти теми же мерами предосторожности, что и с галлием, но некоторые его соединения токсичны от слабой до умеренной.

Таллий, в отличие от галлия и индия, чрезвычайно токсичен и стал причиной многих смертей от отравлений. Наиболее заметный эффект, заметный даже при малых дозах, - это потеря волос по всему телу, но вызывает широкий спектр других симптомов, нарушая и в конечном итоге останавливая функции многих органов. Почти бесцветные, без запаха и вкуса соединения таллия привели к их использованию убийцами. Частота отравления таллием, преднамеренного и случайного, увеличивалась, когда таллий (с его аналогичным токсичным соединением, сульфатом таллия) применялся для борьбы с крысами и другими вредителями. Поэтому использование пестицидов с таллием запрещено с 1975 года во многих странах, включая США.

Нихоний - очень нестабильный элемент и распадается, испуская альфа-частицы. Благодаря сильному радиоактивность, он определенно был бы чрезвычайно токсичным, хотя значительные количества нихония (больше нескольких атомов) еще не собраны.^[57]

Примечания

1. Название икосагены для группы 13 иногда использовалось,^[2] в отношении икосаэдр структуры, характерные для его элементов.
2. На сегодняшний день никаких соединений нихония не синтезировано (кроме, возможно, NhOH), а все другие предложенные соединения являются полностью теоретическими.

Рекомендации

1. Коц, Джон С .; Трейхель, Пол и Таунсенд, Джон Реймонд (2009). Химия и химическая реакционная способность. 2. Белмонт, Калифорния, США: Thomson Books. п. 351. ISBN  978-0-495-38712-1.
2. Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. п. 227. ISBN  978-0-08-037941-8.
3. «Советский алюминий из глины». Новый ученый. Один шиллинг еженедельно. 8 (191): 89. 1960.
4. Доббс, Майкл (2009). Клиническая нейротоксикология: синдромы, вещества, среды. Филадельфия, Пенсильвания: Сондерс. С. 276–278. ISBN  978-0-323-05260-3.
5. Хардинг, А., Чарли; Джонсон, Дэвид; Джейнс, Роб (2002). Элементы блока p. Кембридж, Великобритания: Открытый университет. п. 113. ISBN  0-85404-690-9.
6. Рагхаван, П. С. (1998). Концепции и проблемы неорганической химии. Нью-Дели, Индия: Издательство Discovery. п. 43. ISBN  81-7141-418-4.
7. Cole, M. L .; Hibbs, D. E .; Jones, C .; Smithies, N.A. (2000). «Комплексы фосфина и фосфидоиндия гидрида и их использование в неорганическом синтезе». Журнал химического общества, Dalton Transactions (4): 545–550. Дои:10.1039 / A908418E.
8. Дауны, стр. 197–201
9. Дейнтит, Джон (2004). Оксфордский химический словарь. Книги Market House. ISBN  978-0-19-860918-6.
10. Блешинский, С. В .; Абрамова, В. Ф. (1958). Химия индия (на русском). Фрунзе. п. 301.
11. Дауны, стр. 195–196
12. Хендерсон, п. 6
13. Jellison, G.E .; Panek, L.W .; Брей, П. Дж .; Роуз, Г. Б. (1977). «Определение структуры и сцепления в стекловидном теле B₂О₃ с помощью B¹⁰, B¹¹, а O¹⁷ ЯМР ". Журнал химической физики. 66 (2): 802. Bibcode:1977JChPh..66..802J. Дои:10.1063/1.433959. Получено 16 июня, 2011.
14. Хендерсон, п. 60
15. Young, J. P .; Haire, R.G .; Peterson, J. R .; Ensor, D. D .; Товарищ, Р. Л. (1981). «Химические последствия радиоактивного распада. 2. Спектрофотометрическое исследование врастания берклия-249 и калифорния-249 в галогениды эйнштейния-253». Неорганическая химия. 20 (11): 3979–3983. Дои:10.1021 / ic50225a076.
16. Фрэнсис, Уильям (1918). "Химический вестник, или Журнал практической химии". XVI. Бостон, штат Массачусетс: 269.
17. Роза, Грег (2010). Галогенные элементы: фтор, хлор, бром, йод, астатин.. Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: The Rozen Publishing Group, Inc. стр. 33. ISBN  978-1-4358-3556-6.
18. Жирар, Джеймс Э. (2010). Криминалистика: криминалистика, преступность и терроризм. Джонс и Бартлетт Обучение. п. 221. ISBN  978-0-7637-7731-9.
19. Хендерсон, п. 57
20. Барретт, Джек (2001). Структура и склеивание. Кембридж, Великобритания: Королевское химическое общество. п. 91. ISBN  0-85404-647-X.
21. Протченко, Андрей В .; Данге, Дипак; Хармер, Джеффри Р .; Тан, Кристина Ю.; Шварц, Эндрю Д .; Келли, Майкл Дж .; Филлипс, Николас; Тирфойн, Реми; Бирджкумар, Кришна Хассомал; Джонс, Кэмерон; Кальцояннис, Николай; Маунтфорд, Филип; Олдридж, Саймон (16 февраля 2014 г.). "Стабильный GaX₂, InX₂ и TlX₂ радикалы ». Химия природы. 6 (4): 315–319. Bibcode:2014НатЧ ... 6..315П. Дои:10.1038 / nchem.1870. PMID  24651198.
22. Haire, Ричард Г. (2006). «Трансактиниды и элементы будущего». In Morss; Эдельштейн, Норман М .; Фугер, Жан (ред.). Химия актинидных и трансактинидных элементов (3-е изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer Science + Business Media. ISBN  1-4020-3555-1.
23. Олдридж, Саймон; Даунс, Энтони Дж .; Даунс, Тони (2011). Металлы группы 13 Алюминий, галлий, индий и таллий: химические закономерности и особенности. Джон Вили и сыновья. п. II. ISBN  978-0-470-68191-6.
24. Дауны, стр. 19–24
25. Кребс, Роберт Э. (2006). История и использование химических элементов нашей Земли: справочное руководство. Гринвуд Пресс. п. 176. ISBN  978-0-313-33438-2.
26. Недели, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов. XII. Другие элементы, выделенные с помощью калия и натрия: бериллий, бор, кремний и алюминий». Журнал химического образования. 9 (8): 1386. Bibcode:1932JChEd ... 9.1386W. Дои:10.1021 / ed009p1386.
27. Дауны, п. 15
28. Недели, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов. XIII. Некоторые спектроскопические открытия». Журнал химического образования. 9 (8): 1413. Bibcode:1932JChEd ... 9.1413W. Дои:10.1021 / ed009p1413.
29. Энгхаг, Пер (2004). Энциклопедия элементов: технические данные, история, обработка, приложения. п. 71. Bibcode:2004eetd.book ..... E. ISBN  978-3-527-30666-4.
30. Эмсли, п. 192
31. Эмсли, стр. 158–159
32. Недели, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов. XV. Некоторые элементы, предсказанные Менделеевым». Журнал химического образования. 9 (9): 1605–1619. Bibcode:1932JChEd ... 9.1605W. Дои:10.1021 / ed009p1605.
33. Оганесян, Ю. Ц .; Утёнкой, В .; Лобанов Ю.А. Абдуллин, Ф .; Поляков, А .; Широковский, И .; Цыганов Ю.А. Гулбекян, Г .; Богомолов, С. (2004). «Опыты по синтезу 115-го элемента в реакции ²⁴³Являюсь(⁴⁸Ca, xn)^{291 − х}115" (PDF). Физический обзор C. 69 (2): 021601. Bibcode:2004PhRvC..69b1601O. Дои:10.1103 / PhysRevC.69.021601.
34. Лаврова, Натали (2010). Словесные стратегии в современном английском. Германия: GRIN Verlag. п. 95. ISBN  978-3-640-53719-8.
35. Бугарский, Ранко (2000). Томич, Ольга Мишеска; Милорад, Радованович (ред.). История и перспективы изучения языков. Амстердам, Нидерланды: John Benjamins Publishing Co., стр. 211. ISBN  90-272-3692-5.
36. Недели, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов. XIII. Некоторые элементы, предсказанные Менделеевым». Журнал химического образования. 9 (9): 1605–1619. Bibcode:1932JChEd ... 9.1605W. Дои:10.1021 / ed009p1605.
37. Венецкий, С. (1971). "Индий". Металлург. 15 (2): 148–150. Дои:10.1007 / BF01088126.
38. Харпер, Дуглас. «таллий». Интернет-словарь этимологии.
39. Недели, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов. XIII. Дополнительная заметка об открытии таллия». Журнал химического образования. 9 (12): 2078. Bibcode:1932JChEd ... 9.2078W. Дои:10.1021 / ed009p2078.
40. Коц, Джон С .; Трейхель, Пол и Таунсенд, Джон Реймонд (2009). Химия и химическая реакционная способность. 2. Белмонт, Калифорния, США: Thomson Books. п. 979. ISBN  978-0-495-38712-1.
41. Кляйн, Корнелис и Херлбат, Корнелиус младший (1985) Руководство по минералогии, Wiley, 20-е изд., Стр. 343–347, ISBN  0-471-80580-7
42. Zbayolu, G .; Послу, К. (1992). «Добыча и переработка боратов в Турции». Обзор переработки полезных ископаемых и добывающей металлургии. 9 (1–4): 245–254. Дои:10.1080/08827509208952709.
43. Эмсли, стр. 22–26
44. Шань Сяо-цюань; Ван Вэнь и Вэнь Бэй (1992). «Определение галлия в угле и летучей золе с помощью электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии с использованием проб пульпы и химической модификации никеля». Журнал аналитической атомной спектрометрии. 7 (5): 761. Дои:10.1039 / JA9920700761.
45. Шварц-Шампера, Ульрих; М. Херциг; Питер; für Geowissenschaften & Rohstoffe, Bundesanstalt (2002). Индий: геология, минералогия и экономика. Берлин, Германия: Springer-Verlag. п. 161. ISBN  3-540-43135-7.
46. Roesky, H.W .; Этвуд, Дэвид А. (2003). Группа 13, химия III: промышленное применение. Берлин, Германия: Springer-Verlag. С. 3–10. ISBN  3-540-44105-0.
47. Грегори, Дж. У. (2004). элементы экономической геологии. Тейлор и Фрэнсис. п. 152.
48. Чаттерджи, К. К. (2007). Использование металлов и металлических минералов. New Age International. п. 9. ISBN  978-81-224-2040-1.
49. Чендлер, Гарри (1998). Металлургия для неметаллурга. ASM International. п. 59. ISBN  0-87170-652-0.
50. Министерство внутренних дел США (2007). Ежегодник полезных ископаемых: металлы и минералы; 2005 г.. Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США. С. 36–1. ISBN  978-1-4113-1980-6.
51. Шварц-Шампера, Ульрих; М. Херциг, Питер; für Geowissenschaften und Rohstoffe, Bundesanstal (2002). Индий: геология, минералогия и экономика. Берлин, Германия: Springer-Verlag. п. 169. ISBN  3-540-43135-7.
52. Магер, Жанна (1998). Энциклопедия гигиены и безопасности труда. Женева, Швейцария: публикации Международной организации труда. п. Раздел 63.40. ISBN  978-92-2-109816-4.
53. Рейли, Конор (2004). Питательные микроэлементы. Эймс, Айова: издательство Blackwell Publishing. п. 217. ISBN  1-4051-1040-6.
54. Крайтон, Роберт Р. (2008). Биологическая неорганическая химия: введение. ВЕЛИКОБРИТАНИЯ. п. 9. ISBN  978-0-444-52740-0.
55. Фангсен, Сюй (2007). Достижения в области борного питания растений и животных. Дордрехт, Нидерланды: Springer. п. 84. ISBN  978-1-4020-5382-5.
56. Ловатт, Кэрол Дж .; Бейтс, Лоретта М. (1984). «Ранние эффекты избытка бора на фотосинтез и рост». Журнал экспериментальной ботаники. 35 (3): 297–305. Дои:10.1093 / jxb / 35.3.297.
57. Доббс, Майкл (2009). Клиническая нейротоксикология: синдромы, вещества, среды. Филадельфия: Сондерс. п. 277. ISBN  978-0-323-05260-3.

Библиография

• Даунс, Энтони Джон (1993). Химия алюминия, галлия, индия и таллия. Chapman and Hall Inc., стр. 197–201. ISBN  978-0-7514-0103-5.
• Эмсли, Джон (2006). Строительные блоки природы: руководство по элементам от А до Я. Гринвуд Пресс. п. 192. ISBN  978-0-19-850340-8.
• Хендерсон, В. (2000). Химия основной группы. Кембридж, Великобритания: Королевское химическое общество. п. 6. ISBN  0-85404-617-8.

внешняя ссылка

• оксид (химическое соединение) - Британская онлайн-энциклопедия. Britannica.com. Проверено 16 мая 2011.
• Визуальные элементы: Группа 13. Rsc.org. Проверено 16 мая 2011.
• Тенденции химической активности элементов группы 13. Tutorvista.com. Проверено 16 мая 2011.
• [1] etymonline.com, дата обращения 27 июля 2011 г.