Najznačajnije osobine i jedinjenja elemenata trinaeste grupe periodnog sistema elemenata

ns2 np1

U trinaestu grupu periodnog sistema elemenata spadaju elementi:

bor (5B), aluminijum(13Al), galijum (31Ga), indijum(49In) talijum (81Tl).

Bor se u prirodi nalazi u obliku jedinjenja - BORAKS Na2[B4O5(OH)4] .8H2O

- KERNIT Na2B4O7 .7H2O

Aluminijum spada u litofilne elemente i najrasprostranjeniji je metal u litosferi

(7,68 %mas.) Aluminijum se u najvećoj količini u obliku gline, laporaca, ilovače, kaolina i ortoklasa

Najrasprostranjeniji alumosilikati su iz grupe feldspata ortoklas-K(AlSi3O8)

albit Na(AlSi3O8)

anortit- Ca(Al2Si2O8)

Manje količine aluminijuma su u obliku oksida i hidroksida:

boksita-Al2O3.nH2O,

korunda-Al2O3, džipsita-Al(OH)3,

ddžžipsitipsit

beril-Be3Al2(Si6O18)

SMARAGD

lazurit

safirtirkiz

rubin

Bor je metaloid dok su ostali metali Bor gradi čvrste atomske kristalne rešetke sa

kovalentnim vezama, a ostali metalne kristalne rešetke

Bor ima više T.T. i T.K. od ostalih elemenata i znatno je tvrđi

Ementi 13. grupe su mekši u odnosu na ostale metale osim metala prve i druge grupe

Svi osim bora su dobri provodnici toplote i elektriciteta

Svi osim bora su srebrne boje i metalnog sjaja Bor i aluminijum su male gustine dok sa porastom

rednog broja raste gustina (Al je lak metal) Imaju nižu prvu energiju jonizacije od druge grupe Iako imaju veliku energiju jonizacije svi osim B mogu da

grade stabilne 3+ jone U jedinjenjima im je oksidacioni broj +3 Svi osim bora mogu da grade jonske i kovalentne veze

što zavisi od razlike elektonegativnosti Talijum može da gradi stabilna jedinjenja sa

oksidacionim brojem +1

Mogu da se jedine sa većinom nemetala međutim za reakcije je potrebna povišena temperatura

B gradi stabilne hidride dok svi grade stabilne okside i halogenide

B+ H2→ BH3 (B2H6) B+ O2 → B2O3

B+ Cl2 → BCl3

4Al + 3O2 → 2Al2O3

sagoreva izuzetno blještavim plamenom uz oslobađanje velike količine toplote

Al je postojan na vazduhu zbog pasivizacije aluminijum(III)-oksida (Al2O3) koja ga štiti od dalje oksidacije i čini inertni

U svojim jedinjenima aluminijum ima oksidaciona stanja +1 i +3 pri čemu su jedinjena sa oksidacionim stanjem +3 stabilnija.

Hemijska veza u jedinjenima aluminijuma nije čisto jonska već u izvesnom udelu je kovalentna a postoje i jedinjenja u kojima je prisutna isključivo kovalentna veza.

Energije jonizacije od I-III iznose: 5,99; 18,83 i 28,85 eV koeficijent elektronegativnosti je 1,5

Indirektnim putem daje jedinjenja sa vodonikom –hidride koji su polimerna jedinjenja sastava (AlH3)n.

Reaguje sa fluorom,hlorom i bromom ,na sobnoj temperaturi,a sa jodom na povišenoj (ili u prisustvu katalizatora)

U trihalogenidima (AlX3) je prisutna kovalentna veza osim u trifluoridu gde je jonska veza:

Aluminijum (III)-fluorid je supstanca visoke temperature topljenja i nerastvorna u vodi.

Sa sumporom ,na povišenoj temperaturi nastaje aluminijum(III)-sulfid (Al2S3) koji u vodi hidrolizuje.

Al2S3+6H2O→2Al(OH)3+3H2S Pored sulfida aluminijum gradi nitride (AlN),

fosfide (AlP) i druga jedinjenja sa nemetalima. Ako se sa površine aluminijuma ukloni oksidna

opna on reaguje sa vodom i razblaženom hlorovodoničnom kiselinom:

2Al+ 6H2O→2 Al(OH)3+3H2 2Al+6HCl →2AlCl3 +3H2

U vrlo koncentrovanim i vrlo razblaženim rastvorima sumporne i azotne kiseline aluminijum se ne rastvara jer se na površini stvora sloj kompaktnog oksida - Al2O3

U rastvorima navedenih kiselina srednje koncentracije aluminijum se rastvara i nastaju Al2(SO4)3 i Al(NO3)3.

Aluminijum se rastvara u rastvoru NaOH pri čemu nastaje u vodi rastvorno, bezbojno,kompleksno jedinjenje aluminijuma-

natrijum-heksahidroksoaluminat(III): 2Al+6NaOH+6H2O→2Na3/Al(OH)6/+3H2. ili natrijum-tetrahidroksoaluminat(III) 2Al+2NaOH+6H2O→2Na/Al(OH)4/+3H2.

Aluminijum gradi kompleksna jedinjenja sa koordinacionim brojevima 4 i 6 koja sadrže sledeće kompleksne jone /Al(H2O)3/3+ /AlF6/3-

/Al(OH)6/3- ,/AlCl4/- , / AlBr4/.

B2O3 + H2O → HBO2 metaborna kiselinaB2O3 + H2O → H3BO3 ortoborna kiselinaB2O3 + H2O → H2B4O7 tetraborna kiselina Aluminijum(III)-oksid postoji u amorfnom i u kristalnom

obliku:od dve kristalne modifikacije (α i γ) α predstavlja stabilnu modifikaciju ovog oksida koja se kao

mineral korund javlja u prirodi. Po svojim hemijskim osobinama aluminijum(III)-oksid je

amfoternih karakteristika.

Al2O3 + H2O →Al2O3 + H2O + NaOH → 2Na[Al(OH)4]Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 +3H2O

Aluminijum(III)-hidroksid se dobija indirektnim putem

AlCl3 + 3NaOH Al(OH)3↓ + 3 NaCl nerastvoran u vodi i amfoternih je osobina Kristalni oblik ovog hidroksida se kao mineral

džipsit javlja u prirodi. Njegovim zagrevanjem (200 ◦C) dešava se reakcija: Al(OH)3 → H2O+ AlOOH

pri kojoj nastaje aluminijum(III)-oksihidroksid koji se nalazi u prirodi.

Gradi i dvojne soli –Gradi i dvojne soli –stipsestipse čiji je sastav: čiji je sastav: NaAl(SONaAl(SO44))22

..12 H12 H22O O i i KAl (SO KAl (SO44))22 ..12H12H22OO. .

VVećećina soli aluminijuma ina soli aluminijuma (hloridi,nitrati,sulfati,hlorati ) su dobro (hloridi,nitrati,sulfati,hlorati ) su dobro rastvorne u vodi arastvorne u vodi a nerastvorni sunerastvorni su

silikati, fosfati i fluoridisilikati, fosfati i fluoridi

Dobijanje aluminijumaOsnovna ruda iz koje se procesom prerade dobija je boksitFaze u procesu proizvodnje mlevenje

rastvaranje u natrijum hidroksidu u autoklavima pri čemu se dobija baza natrijum aluminat,

dobijanje bistre baze i oslobađanje od jalovine, dobijanje i topljenje hemijski skoro čiste glinice

(Al2O3) sa kriolitom, elektroliza rastopa sa izdvajanjem metalnog

aluminijuma u tečnom stanju.

Tečni aluminijum se presipa u grafitne lonce i lije.

Ovako dobijeni aluminij se naziva topionički ili tehnički aluminijum čistoće 99%-99,8%.

Aluminijum visoke čistoće 99,99% se dobija elektrolitičkom rafinacijom ,a koristi se za zaštitu i izradu delova koji su izloženi koroziji.

OD BOKSITA DO GLINICE

Al2O3 . nH2O + NaOH → Na[Al(OH)4] + nH2O

Na[Al(OH)4] → NaOH + Al(OH)3

Žarenjem

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

glinica

u kriolitu dobija se Al

K:2Al3+ +6e- 2AlA: 3O2- O2 + 6e-

Smeša

Grafitna anoda

Grafitna obloga

Katoda Fe

istopljen Al