Элементы группы 13

Элементы группы 13 в периодической таблице являются увлекательными членами блока p. Эти элементы включают бор (B), алюминий (Al), галлий (Ga), индий (In) и таллий (Tl). В этом подробном объяснении мы изучим их свойства, применение и многое другое на простом английском языке для всестороннего понимания.

Понимание основ

Элементы группы 13 имеют три электрона на внешнем энергетическом уровне. Общая электронная конфигурация этих элементов ns 2 np 1 По мере продвижения вниз по группе, атомный и ионный размер увеличивается. Давайте более глубоко рассмотрим каждый элемент, чтобы понять их специфические свойства.

Бор (B)

Бор - первый элемент группы 13 и представляет собой металлойд. Это означает, что он обладает свойствами, промежуточными между металлами и неметаллами. Из-за своего малого размера и высокой энергии ионизации бор всегда образует ковалентные связи.

Атомный номер: 5 Символ: B Конфигурация: [He]2s 2 2p 1

Свойства бора

• неметаллическая природа
• твердый и черный в кристаллической форме
• Плохой проводник электричества при комнатной температуре

Одно из его применений - в производстве боросиликатного стекла, которое устойчиво к тепловым ударам. Бор также используется в моющих средствах, стекловолокне и в качестве поглотителя нейтронов в ядерных реакторах.

Алюминий (Al)

Далее, говоря об алюминии, это хорошо известный металл, который широко используется благодаря своим привлекательным свойствам, таким как легкость и высокая проводимость.

Атомный номер: 13 Символ: Al Конфигурация: [Ne]3s 2 3p 1

Свойства алюминия

• Легкий, но прочный
• хороший проводник электричества и тепла
• устойчив к коррозии

Благодаря своей прочности и легкости, алюминий широко используется в упаковке, автомобильной промышленности и авиастроении.

Галлий (Ga)

Галлий уникален благодаря своей низкой точке плавления и известен тем, что плавится в человеческой руке, поскольку плавится немного выше комнатной температуры.

Атомный номер: 31 Символ: Ga Конфигурация: [Ar]3d 10 4s 2 4p 1

Свойства галлия

• очень низкая точка плавления
• может быть переохлажден
• расширяется при затвердевании

Его основное применение - в полупроводниках, особенно в виде арсенида галлия (GaAs), который используется в микроволновых цепях и устройствах для высокоскоростного переключения.

Индий (In)

Индий - мягкий металл и имеет серебристо-белый цвет. Он редко встречается в земной коре.

Атомный номер: 49 Символ: In Конфигурация: [Kr]4d 10 5s 2 5p 1

Свойства индия

• Мягкий и гибкий
• Хорошо прилипает к стеклу
• Создает прозрачную пленку

Индий часто используется в производстве сенсорных экранов, плоских дисплеев и солнечных панелей. Он также важный компонент при изготовлении припоя для электроники.

Таллий (Tl)

Таллий - последний элемент группы 13 и одновременно редкий и токсичный. Исторически он использовался в качестве яда для крыс и инсектицидов, хотя его использование теперь сильно регулируется.

Атомный номер: 81 Символ: Tl Конфигурация: [Xe]4f 14 5d 10 6s 2 6p 1

Свойства таллия

• Мягкий и гибкий
• Очень токсичный
• образует металлические и неметаллические соединения

В наше время использование таллия ограничено высокоплотными оптическими стеклами. Некоторые соединения таллия используются в электронной промышленности.

Химические реакции элементов группы 13

Реакция с кислородом

Элементы группы 13 образуют оксиды с кислородом. Высшие степени окисления стабильны для более тяжелых элементов группы.

• Бор образует B 2 O 3.
• Алюминий образует Al 2 O 3, сильный амфотерный оксид.
• Оксид галлия может быть Ga 2 O 3
• Индий образует In 2 O 3.
• Таллий образует Tl 2 O 3 и Tl 2 O

Реакция с кислотами и основаниями

Алюминий реагирует с кислотами с выделением водорода, а также растворяется в концентрированных щелочах и ведет себя амфотерно.

2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

Применение в промышленности

Уникальные свойства элементов группы 13 делают их подходящими для различных промышленных применений.

• Бор: Используется в стекле, керамике и как поглотитель нейтронов.
• Алюминий: Широко используется в транспорте, строительстве и упаковке.
• Галлий: Необходим в электронике, особенно в полупроводниках.
• Индий: Используется в сенсорных экранах и для пайки.
• Таллий: Ограниченное использование из-за токсичности, но иногда в специальных оптических материалах.

Влияние на окружающую среду и здоровье

Хотя присутствие этих элементов может быть полезным, некоторые элементы группы 13, особенно таллий, могут представлять серьезные риски для окружающей среды и здоровья. Важно регулировать их использование для предотвращения токсического воздействия.

Устойчивое управление

Переработка имеет жизненно важное значение для устойчивого управления, особенно для таких элементов, как алюминий, который широко используется.

Заключение

Понимание элементов группы 13 дает представление об их роли как в естественных процессах, так и в технологиях. От полезности алюминия в повседневной жизни до важной роли галлия в электронике эти элементы имеют значительное промышленное значение. Тем не менее, их воздействие на окружающую среду, особенно для более токсичных элементов, таких как таллий, должно быть тщательно управляемым.

Визуальное наблюдение

Комментарии