Boronská skupina - Boron group
| Boronská skupina (skupina 13) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
|||||||||||
|
|||||||||||
| ↓ Období | |||||||||||
| 2 |
 5 Metalloid |
||||||||||
| 3 |
 13 Ostatní kov |
||||||||||
| 4 |
 31 Jiný kov |
||||||||||
| 5 |
 49 Ostatní kov |
||||||||||
| 6 |
 81 Ostatní kov |
||||||||||
| 7 |
Nihonium (Nh) 113 jiný kov |
||||||||||
|
Legenda
|
|||||||||||
Skupina boru jsou chemické prvky ve skupině 13 z periodické tabulky , zahrnující bor (B), hliníku (AI), galium (Ga), indium (In), thalium (TI), a snad i chemicky charakterizovány nihonium (NH ). Prvky ve skupině boru se vyznačují tím, že mají tři valenční elektrony . Tyto prvky byly také označovány jako trojkolky .
Bor je běžně klasifikován jako (metaloid), zatímco zbytek, s možnou výjimkou nihonia, jsou považovány za post-přechodné kovy . Bor se vyskytuje řídce, pravděpodobně proto, že bombardování subatomárních částic produkovaných přirozenou radioaktivitou narušuje jeho jádra. Hliník se na Zemi vyskytuje široce a je skutečně třetím nejhojnějším prvkem v zemské kůře (8,3%). Gallium se nachází v zemi s množstvím 13 ppm . Indium je 61. nejhojnějším prvkem v zemské kůře a thallium se vyskytuje v mírném množství po celé planetě. Nihonium není známo, že se vyskytuje v přírodě, a proto se nazývá syntetický prvek .
Několik prvků skupiny 13 má v ekosystému biologické role . Bor je stopový prvek u lidí a je nezbytný pro některé rostliny. Nedostatek boru může vést k zastavení růstu rostlin, zatímco nadbytek může také způsobit poškození tím, že zpomalí růst. Hliník nemá biologickou roli ani významnou toxicitu a je považován za bezpečný. Indium a gálium mohou stimulovat metabolismus; gáliu se připisuje schopnost vázat se na železné bílkoviny. Thallium je vysoce toxické, interferuje s funkcí mnoha životně důležitých enzymů a jeho použití je považováno za pesticid .
Charakteristika
Stejně jako ostatní skupiny, členové této rodiny vykazují vzory v konfiguraci elektronů , zejména v nejvzdálenějších obalech, což má za následek trendy v chemickém chování:
| Z | Živel | Počet elektronů na skořápku |
|---|---|---|
| 5 | bór | 2, 3 |
| 13 | hliník | 2, 8, 3 |
| 31 | gálium | 2, 8, 18, 3 |
| 49 | indium | 2, 8, 18, 18, 3 |
| 81 | thallium | 2, 8, 18, 32, 18, 3 |
| 113 | nihonium | 2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 (předpovězeno) |
Skupina boru je pozoruhodná trendy v konfiguraci elektronů, jak je uvedeno výše, a v charakteristikách některých jejích prvků. Boron se liší od ostatních členů skupiny svou tvrdostí , lomivostí a neochotou účastnit se kovových vazeb. Příkladem trendu reaktivity je tendence boru tvořit s vodíkem reaktivní sloučeniny.
Přestože se skupina nachází v p-bloku , je proslulá porušením oktetového pravidla svými členy bórem a (v menší míře) hliníkem. Tyto prvky mohou na valenční obal umístit pouze šest elektronů (ve třech molekulárních orbitalech ) . Všichni členové skupiny jsou charakterizováni jako trojmocní .
Chemická reaktivita
Hydridy
Většina prvků ve skupině boru vykazuje zvyšující se reaktivitu, protože prvky mají větší atomovou hmotnost a vyšší atomové číslo. Bor , první prvek ve skupině, je obecně nereaktivní s mnoha prvky kromě vysokých teplot, i když je schopen vytvářet mnoho sloučenin s vodíkem , někdy nazývaných borany . Nejjednodušší boran je diboran nebo B 2 H 6 . Dalším příkladem je B 10 H 14 .
Další skupina-13 prvků, hliník a gallium , tvoří méně stabilní hydridy, i když jak ALH 3 a Gah 3 neexistuje. Indium, další prvek ve skupině, není známo, že tvoří mnoho hydridů, s výjimkou komplexních sloučenin, jako je fosfinový komplex H 3 InP (Cy) 3 . V žádné laboratoři nebyla syntetizována žádná stabilní sloučenina thalia a vodíku.
| Některé běžné chemické sloučeniny skupiny bóru
|
|||||
|---|---|---|---|---|---|
| Živel | Oxidy | Hydridy | Fluoridy | Chloridy | Sulfidy |
| Boron | (β/g/α) B 2 O 3 | B 2 H 6 | BF 3 | BCl 3 | B 2 S 3 |
| B 2 O | B 10 H 14 | BF- 4 |
|||
| B 6 O | BH 3 | B 2 F 4 | |||
| B 5 H 9 | BF | ||||
| B 6 H 12 | |||||
| B 4 H 10 | |||||
| B 6H2- 6 |
|||||
| B 12H2- 12 |
|||||
| B 20 H 26 | |||||
| Hliník | (γ/δ/η/θ/χ) Al 2 O 3 | (α/α`/β/δ/ε/θ/γ) AlH 3 | AlF 3 | AlCl 3 | (α/β/γ) Al 2 S 3 |
| Al 2 O | Al 2 H 6 | ||||
| AlO | AlH 4 | ||||
| AlH- 4 |
|||||
| Gallium | (α/β/δ/γ/ε) Ga 2 O 3 | Ga 2 H 6 | GaF 3 | GaCl 3 | Plyn |
| GaH 4 | GaCl 2 | ||||
| GaH 3 | Ga 2 Cl 4 | ||||
| Ga 2 Cl 6 | |||||
| GaCl- 4 |
|||||
| Ga 2Cl- 7 |
|||||
| Indium | Ve 2 O 3 | InH 3 | InF 3 | InCl 3 | (α/β/γ) V 2 S 3 |
| Ve 2 O | |||||
| Thallium | Tl 2 O 3 | TlH 3 | TlF | TlCl | |
| Tl 2 O | TlH | TlF 3 | TlCl 3 | ||
| TlO 2 | TlF3- 4 |
TlCl 2 | |||
| Tl 4 O 3 | TlF2- 3 |
Tl 2 Cl 3 | |||
| Nihonium | (NH 2 O) | (NH) | (NhF) | (NhCl) | NHOH |
| (NH 2 O 3 ) | (NhH 3 ) | (NhF 3 ) | (NhCl 3 ) | ||
| ( NhF- 6) |
|||||
Oxidy
Je známo, že všechny prvky skupiny boru tvoří trojmocný oxid, přičemž dva atomy prvku jsou kovalentně spojeny se třemi atomy kyslíku . Tyto prvky vykazují trend zvyšování pH (z kyselého na zásadité ). Oxid boritý (B 2 O 3 ) je mírně kyselý, oxid hlinitý a gallium (Al 2 O 3 a Ga 2 O 3 ) jsou amfoterní, oxid india (In 2 O 3 ) je téměř amfoterní a thallium (III ) oxid (Tl 2 O 3 ) je Lewisova báze, protože se rozpouští v kyselinách za vzniku solí. Každá z těchto sloučenin je stabilní, ale oxid thalia se rozkládá při teplotách vyšších než 875 ° C.
Halogenidy
Tyto prvky ve skupině 13 jsou také schopny tvořit stabilní sloučeniny s halogeny , obvykle s vzorce MX 3 (kde M je bor-skupina prvek a X je halogen.) Fluor , první halogen, je schopen vytvořit stabilní sloučeniny s každým prvkem, který byl testován (kromě neonů a helium ), a skupina bóru není výjimkou. Existuje dokonce hypotéza, že nihonium by mohlo tvořit sloučeninu s fluorem, NhF 3 , než by se spontánně rozpadlo kvůli radioaktivitě nihonia . Chlor také tvoří stabilní sloučeniny se všemi prvky ve skupině boru, včetně thalia, a předpokládá se, že reaguje s nihoniem. Všechny prvky budou reagovat s bromem za správných podmínek, jako u ostatních halogenů, ale méně energicky než chlor nebo fluor. Jód bude reagovat se všemi přírodními prvky v periodické tabulce kromě vzácných plynů a je pozoruhodný svou výbušnou reakcí s hliníkem za vzniku 2AlI 3 . Astat , nejtěžší halogen, vytvořil díky své radioaktivitě a krátkému poločasu jen několik sloučenin a nebyly zaznamenány žádné zprávy o sloučenině s vazbou At – Al, –Ga, –In, –Tl nebo –Nh vidět, ačkoli vědci si myslí, že by měl tvořit soli s kovy.
Fyzikální vlastnosti
Bylo zaznamenáno, že prvky ve skupině bóru mají podobné fyzikální vlastnosti , ačkoli většina bóru je výjimečná. Například všechny prvky ve skupině boru, kromě samotného bóru, jsou měkké . Kromě toho jsou všechny ostatní prvky ve skupině 13 relativně reaktivní při mírných teplotách , zatímco reaktivita bóru je srovnatelná až při velmi vysokých teplotách. Jednou z vlastností, kterou mají všichni společnou, je mít ve valenčních skořápkách tři elektrony . Bór, metaloid, je tepelný a elektrický izolátor při pokojové teplotě, ale dobrý vodič tepla a elektřiny při vysokých teplotách. Na rozdíl od bóru jsou kovy ve skupině za normálních podmínek dobrými vodiči. To je v souladu s dlouhodobou generalizací, že všechny kovy vedou teplo a elektřinu lépe než většina nekovů.
Oxidační stavy
Inertní s-pair efekt je významný ve skupině, 13 prvků, zejména těžších, jako jsou ty thallium. To má za následek různé oxidační stavy. V lehčích prvcích je stav +3 nejstabilnější, ale stav +1 se stává častějším se zvyšujícím se atomovým číslem a je nejstabilnější pro thalium. Bor je schopen tvořit sloučeniny s nižšími oxidačními stavy, +1 nebo +2, a hliník to může dělat stejně. Gallium může vytvářet sloučeniny s oxidačními stavy +1, +2 a +3. Indium je jako gálium, ale jeho sloučeniny +1 jsou stabilnější než lehčí prvky. Síla účinku inertního páru je maximální v thaliu, které je obecně stabilní pouze v oxidačním stavu +1, i když v některých sloučeninách je vidět stav +3. Od té doby byly hlášeny stabilní a monomerní radikály galia, india a thalia s formálním oxidačním stavem +2. Nihonium může mít oxidační stav +5.
Periodické trendy
Při pohledu na vlastnosti členů skupiny Boron si lze všimnout několika trendů. Body varu těchto prvků klesají z období na období, zatímco hustoty mají tendenci stoupat.
| Živel | Bod varu | Hustota (g / cm 3 ) |
|---|---|---|
| Boron | 4 000 ° C | 2,46 |
| Hliník | 2519 ° C | 2.7 |
| Gallium | 2 204 ° C | 5,904 |
| Indium | 2072 ° C | 7.31 |
| Thallium | 1 473 ° C | 11,85 |
Jaderná
S výjimkou syntetického nihonia mají všechny prvky skupiny boru stabilní izotopy . Protože všechna jejich atomová čísla jsou lichá, mají bór, gallium a thalium pouze dva stabilní izotopy, zatímco hliník a indium jsou monoizotopické a mají pouze jeden, i když většina india v přírodě je slabě radioaktivní 115 In. 10 B a 11 B jsou stabilní, stejně jako 27 Al, 69 Ga a 71 Ga, 113 In a 203 Tl a 205 Tl. Všechny tyto izotopy se v přírodě snadno nacházejí v makroskopických množstvích. Teoreticky by však všechny izotopy s atomovým číslem větším než 66 měly být nestabilní vůči alfa rozpadu . Naopak všechny prvky s atomovými čísly jsou menší nebo rovny 66 (kromě Tc, Pm, Sm a Eu) mají alespoň jeden izotop, který je teoreticky energeticky stabilní vůči všem formám rozpadu (s výjimkou rozpadu protonů , který nikdy a spontánní štěpení , které je teoreticky možné u prvků s atomovým číslem vyšším než 40).
Stejně jako všechny ostatní prvky mají prvky skupiny bóru radioaktivní izotopy, které se buď nacházejí ve stopových množstvích v přírodě, nebo se vyrábějí synteticky . Nejdelší-žil těchto nestabilních izotopů je indium izotop 115 V, s extrémně dlouhou poločasu z 4,41 x 10 14 y . Tento izotop tvoří drtivou většinu veškerého přirozeně se vyskytujícího india navzdory své mírné radioaktivitě. Nejkratší životnost je 7 B s poločasem pouhých 350 ± 50 × 10 −24 s , což je izotop bóru s nejmenším počtem neutronů a poločasem rozpadu dostatečně dlouhým na měření. Některé radioizotopy mají důležitou roli ve vědeckém výzkumu; některé se používají při výrobě zboží pro komerční použití nebo vzácněji jako součást hotových výrobků.
Dějiny
Skupina borů má za ta léta mnoho jmen. Podle dřívějších konvencí to byla skupina IIIB v evropském systému pojmenování a skupina IIIA v americkém. Skupina také získala dvě souhrnná jména, „zemské kovy“ a „trojkolky“. Poslední jmenovaný název je odvozen z latinské předpony tri- („tři“) a odkazuje na tři valenční elektrony, které všechny tyto prvky bez výjimky mají ve valenčních skořápkách .
Boron znali už staří Egypťané, ale pouze v minerálu borax . Metaloidní prvek byl v čisté formě znám až v roce 1808, kdy jej Humphry Davy dokázal extrahovat metodou elektrolýzy . Davy vymyslel experiment, ve kterém rozpustil ve vodě sloučeninu obsahující bór a poslal přes ni elektrický proud, což způsobilo, že se prvky sloučeniny oddělily do svých čistých stavů. Aby vyrobil větší množství, přešel od elektrolýzy k redukci sodíkem. Davy pojmenoval prvek boracium . Ve stejné době dva francouzští chemici, Joseph Louis Gay-Lussac a Louis Jacques Thénard , použili železo ke snížení kyseliny borité. Bor, který produkovali, byl oxidován na oxid boritý.
Hliník, stejně jako bór, byl poprvé znám v minerálech, než byl nakonec extrahován z kamence , běžného minerálu v některých oblastech světa. Antoine Lavoisier a Humphry Davy se ho pokusili získat každý zvlášť. Ačkoli se to nepodařilo ani jednomu, Davy dal metalu současný název. Teprve v roce 1825 dánský vědec Hans Christian Ørsted úspěšně připravil dosti nečistou formu živlu. Následovalo mnoho vylepšení, jen o dva roky později učinil významný pokrok Friedrich Wöhler , jehož mírně upravený postup stále poskytoval nečistý produkt. První čistý vzorek hliníku je připsán Henri Etienne Sainte-Claire Deville , která při postupu nahradila sodík draslíkem. V té době byl hliník považován za vzácný a byl vystaven vedle kovů, jako je zlato a stříbro. Dnes používanou metodu, elektrolýzu oxidu hlinitého rozpuštěného v kryolitu, vyvinuli Charles Martin Hall a Paul Héroult na konci 80. let 19. století.
Thallium, nejtěžší stabilní prvek ve skupině bóru, objevili William Crookes a Claude-Auguste Lamy v roce 1861. Na rozdíl od galia a india nebyl thalium předpovězen Dmitrijem Mendělejevem , protože byl objeven dříve, než Mendělejev vynalezl periodickou tabulku. Výsledkem bylo, že to nikdo nehledal až do padesátých let 20. století, kdy Crookes a Lamy zkoumali zbytky z výroby kyseliny sírové. Ve spektrech spatřili zcela novou linii, tmavě zelenou řadu, kterou Crookes pojmenoval podle řeckého slova θαλλός ( thallos ) s odkazem na zelený výhonek nebo větvičku. Lamy dokázal vyrobit větší množství nového kovu a určil většinu jeho chemických a fyzikálních vlastností.
Indium je čtvrtým prvkem skupiny bóru, ale bylo objeveno před třetím, galliem a po pátém, thaliem. V roce 1863 Ferdinand Reich a jeho asistent Hieronymous Theodor Richter hledali ve vzorku směsi minerálního zinku, známého také jako sfalerit (ZnS), spektroskopické linie nově objeveného prvku thallium. Reich zahříval rudu v cívce z platinového kovu a pozoroval čáry, které se objevily ve spektroskopu . Místo zelených linií thalia, které očekával, spatřil novou řadu sytě indigově modré. V závěru, že musí pocházet z nového prvku, jej pojmenovali podle charakteristické indigové barvy, kterou vytvořil.
Galíiové minerály nebyly známy před srpnem 1875, kdy byl objeven samotný prvek. Byl to jeden z prvků, které vynálezce periodické tabulky Dmitrij Mendělejev předpověděl, že bude existovat o šest let dříve. Při zkoumání spektroskopických linií ve směsi zinku francouzský chemik Paul Emile Lecoq de Boisbaudran našel náznaky nového prvku v rudě. Za pouhé tři měsíce dokázal vyrobit vzorek, který čistil tak, že jej rozpustil v roztoku hydroxidu draselného (KOH) a poslal přes něj elektrický proud. Příští měsíc představil svá zjištění Francouzské akademii věd a pojmenoval nový prvek podle řeckého názvu pro Galii, moderní Francii.
Poslední potvrzený prvek ve skupině bóru, nihonium, nebyl objeven, ale spíše vytvořen nebo syntetizován. Syntéza prvku byla poprvé hlášena týmem Dubna Joint Institute for Nuclear Research v Rusku a národní laboratoří Lawrence Livermore ve Spojených státech, ačkoli to byl tým Dubna, kdo úspěšně provedl experiment v srpnu 2003. Nihonium bylo objeveno v rozpadovém řetězci z moscovium , který produkoval několik cenných atomy nihonium. Výsledky byly zveřejněny v lednu následujícího roku. Od té doby bylo syntetizováno přibližně 13 atomů a charakterizovány různé izotopy. Jejich výsledky však nesplňovaly přísná kritéria pro to, aby byly považovány za objev, a byly to pozdější experimenty RIKEN z roku 2004 zaměřené na přímou syntézu nihonia, které byly uznány IUPAC jako objev.
Etymologie
Název „bor“ pochází z arabského slova pro minerál borax (بورق, boraq ), který byl znám ještě před těžbou bóru. Předpokládá se, že přípona „-on“ byla převzata z „uhlíku“. Hliník pojmenoval Humphry Davy na počátku 19. století. Je odvozeno z řeckého slova alumen , což znamená hořká sůl, nebo latinského kamence , minerálu. Gallium je odvozeno z latinského Gallia , odkazující na Francii, místo jeho objevu. Indium pochází z latinského slova indicum , což znamená indigové barvivo , a odkazuje na prominentní indigovou spektroskopickou linii prvku. Thallium, stejně jako indium, je pojmenováno podle řeckého slova pro barvu jeho spektroskopické linie: thallos , což znamená zelená větvička nebo výhonek. „Nihonium“ je pojmenováno podle Japonska ( v japonštině Nihon ), kde bylo objeveno.
Výskyt a hojnost
Boron
Bor, se svým atomovým číslem 5, je velmi lehký prvek. Téměř nikdy nebyl v přírodě nalezen volný, jeho výskyt je velmi nízký a tvoří pouze 0,001% (10 ppm) zemské kůry. Je známo, že se vyskytují ve více než sto různých minerálů a rud , nicméně: je hlavním zdrojem je borax , ale to je také nalezené v colemanitem , boracite , kernit , tusionite , berborite a fluoborite . Mezi hlavní světové těžaře a těžitele boru patří Spojené státy , Turecko , Argentina , Čína , Bolívie a Peru . Turecko je zdaleka nejprominentnější z nich a představuje přibližně 70% veškeré těžby boru na světě. Spojené státy jsou druhé, většina výtěžku pochází ze státu Kalifornie .
Hliník
Hliník, na rozdíl od bóru, je nejhojnějším kovem v zemské kůře a třetím nejhojnějším prvkem. Skládá asi 8,2% (82 000 ppm) zemské kůry, překonané pouze kyslíkem a křemíkem . Je však jako bór v tom, že je v přírodě neobvyklý jako volný prvek. Důvodem je tendence hliníku přitahovat atomy kyslíku za vzniku několika oxidů hliníku . Nyní je známo, že hliník se vyskytuje v téměř tolika minerálech jako bór, včetně granátů , tyrkysů a berylů , ale hlavním zdrojem je rudní bauxit . Předními světovými zeměmi v těžbě hliníku jsou Ghana , Surinam , Rusko a Indonésie , dále Austrálie , Guinea a Brazílie .
Gallium
Gallium je poměrně vzácný prvek v zemské kůře a nenachází se v takovém množství minerálů jako jeho lehčí homology. Jeho množství na Zemi je pouhých 0,0018% (18 ppm). Jeho produkce je ve srovnání s jinými prvky velmi nízká, ale v průběhu let se výrazně zlepšila, protože se zlepšily metody extrakce. Gallium lze nalézt jako stopu v různých rudách, včetně bauxitu a sfaleritu , a v takových minerálech, jako je diaspore a germanit . Stopové množství bylo nalezeno také v uhlí . Obsah galia je vyšší v několika minerálech, včetně galitu (CuGaS 2 ), ale tyto jsou příliš vzácné na to, aby mohly být považovány za hlavní zdroje a jen nepatrně přispěly ke světové nabídce.
Indium
Indium je dalším vzácným prvkem ve skupině bóru. I při méně než 0,000005% (0,05 ppm) méně hojné než gallium je 61. nejběžnějším prvkem v zemské kůře. Je známo velmi málo minerálů obsahujících indium, všech je málo: příkladem je indit . Indium se nachází v několika rudách zinku, ale pouze v nepatrných množstvích; podobně některé měděné a olověné rudy obsahují stopy. Stejně jako u většiny ostatních prvků nacházejících se v rudách a minerálech se proces extrakce india v posledních letech stal efektivnějším, což nakonec vedlo k vyšším výnosům. Kanada je světovým lídrem v zásobách india, ale USA i Čína mají srovnatelné částky.
Thallium
Thallium má střední podíl v zemské kůře, odhaduje se na 0,00006% (0,6 ppm). Thalium je 56. nejčastějším prvkem v zemské kůře, ve značné míře hojnější než indium. Nachází se na zemi v některých skalách, v půdě a v hlíně. Mnoho sulfidových rud železa , zinku a kobaltu obsahuje thalium. V minerálech se vyskytuje v mírném množství: některými příklady jsou crookesit (ve kterém byl poprvé objeven), lorandit , routhierit , bukovit , hutchinsonit a sabatierit . Existují i další minerály, které obsahují malé množství thalia, ale jsou velmi vzácné a neslouží jako primární zdroje.
Nihonium
Nihonium je prvek, který se v přírodě nikdy nenachází, ale byl vytvořen v laboratoři. Proto je klasifikován jako syntetický prvek bez stabilních izotopů.
Aplikace
S výjimkou syntetického nihonia mají všechny prvky ve skupině boru mnoho použití a aplikací při výrobě a obsahu mnoha položek.
Boron
Boron v posledních desetiletích našel mnoho průmyslových aplikací a stále se objevují nové. Běžná aplikace je ze sklolaminátu . Na trhu s borosilikátovým sklem došlo k rychlé expanzi ; Nejpozoruhodnější mezi jeho speciálními vlastnostmi je mnohem větší odolnost proti tepelné roztažnosti než běžné sklo. Další komerčně se rozšiřující využití boru a jeho derivátů je v keramice . Několik sloučenin boru, zejména oxidů, má jedinečné a cenné vlastnosti, které vedly k jejich substituci jinými materiály, které jsou méně užitečné. Pro své izolační vlastnosti se bór nachází v květináčích, vázách, talířích a keramických držadlech.
Sloučenina borax se používá v bělidlech, na oděvy i na zuby. Tvrdost bóru a některých jeho sloučenin mu poskytuje širokou škálu dalších použití. Malá část (5%) vyrobeného bóru nachází využití v zemědělství.
Hliník
Hliník je kov s mnoha známými způsoby použití v každodenním životě. Nejčastěji se s ním setkáváme ve stavebních materiálech, v elektrických zařízeních, zejména jako vodič v kabelech, a v nástrojích a nádobách na vaření a konzervování potravin. Díky nedostatečné reaktivitě hliníku s potravinářskými výrobky je zvláště užitečný pro konzervování. Jeho vysoká afinita ke kyslíku z něj činí silné redukční činidlo . Jemně práškový čistý hliník rychle oxiduje na vzduchu a generuje obrovské množství tepla v procesu (hoření při teplotě přibližně 5500 ° F nebo 3037 ° C ), což vede k aplikacím při svařování a jinde, kde je zapotřebí velké množství tepla. Hliník je součástí slitin používaných k výrobě lehkých těles pro letadla. Automobily také někdy obsahují hliník ve svém rámu a karoserii a podobné aplikace jsou i ve vojenském vybavení. Méně časté použití zahrnuje součásti dekorací a některé kytary. Prvkem je také použití v rozmanité řadě elektroniky.
Gallium
Gallium a jeho deriváty našly uplatnění pouze v posledních desetiletích. Arsenid galia byl použit v polovodičích , v zesilovačích , v solárních článcích (například v satelitech ) a v tunelových diodách pro obvody FM vysílačů. Slitiny gália se používají hlavně pro zubní účely. Gallium chlorid amonný se používá pro vývody v tranzistorech . Hlavní aplikace galia je v LED osvětlení. Čistý prvek byl použit jako dopant v polovodičích a má další použití v elektronických zařízeních s jinými prvky. Gallium má tu vlastnost, že dokáže „namočit“ sklo a porcelán, a lze jej tedy použít k výrobě zrcadel a dalších vysoce reflexních předmětů. Gallium lze přidat do slitin jiných kovů, aby se snížily jejich teploty tání.
Indium
Použití India lze rozdělit do čtyř kategorií: největší část (70%) produkce se používá na povlaky, obvykle kombinované jako oxid indium -cín (ITO); menší část (12%) jde do slitin a pájek ; podobné množství se používá v elektrických součástkách a v polovodičích; a konečných 6% jde na drobné aplikace. Mezi položkami, ve kterých lze nalézt indium, jsou pláty, ložiska, zobrazovací zařízení, tepelné reflektory, fosfory a tyče pro jadernou kontrolu . Oxid indium -cín našel širokou škálu aplikací, včetně skleněných povlaků, solárních panelů , pouličních svítidel, elektrofosetických displejů (EPD), elektroluminiscenčních displejů (ELD), plazmových zobrazovacích panelů (PDP), elektrochemických displejů (EC), zobrazování emisí v terénu (FED) ), sodíkové výbojky , sklo čelního skla a katodové trubice , což z něj činí jednu z nejdůležitějších sloučenin india.
Thallium
Thallium se ve své elementární formě používá častěji než ostatní prvky skupiny boru. Nezkomponované thallium se používá ve sklech s nízkou teplotou tání, fotoelektrických článcích , spínačích, slitinách rtuti pro skleněné teploměry s nízkým dosahem a solích thalia. Lze jej nalézt v lampách a elektronice a používá se také při zobrazování myokardu . Byla zkoumána možnost použití thalia v polovodičích a jedná se o známý katalyzátor v organické syntéze. Hydroxid thalium (TlOH) se používá hlavně při výrobě dalších sloučenin thalia. Síran thalnatý (Tl 2 SO 4 ) je vynikající prostředek zabiják škůdců a je hlavní složkou některých jedů pro krysy a myši. Spojené státy a některé evropské země však tuto látku zakázaly kvůli její vysoké toxicitě pro člověka. V jiných zemích však trh s touto látkou roste. Tl 2 SO 4 se používá také v optických systémech.
Biologická role
Žádný z prvků skupiny 13 nemá u biologických zvířat zásadní biologickou roli, ale některé jsou alespoň spojeny s živou bytostí. Stejně jako v jiných skupinách mají lehčí prvky obvykle více biologických rolí než těžší. Nejtěžší jsou toxické, stejně jako ostatní prvky ve stejných obdobích. Bór je nezbytný ve většině rostlin, jejichž buňky jej používají například k posílení buněčných stěn . Vyskytuje se u lidí, určitě jako základní stopový prvek , ale stále probíhá diskuse o jeho významu ve výživě člověka. Boronova chemie mu umožňuje vytvářet komplexy s tak důležitými molekulami, jako jsou uhlohydráty , takže je pravděpodobné, že by mohlo být v lidském těle mnohem užitečnější, než se dříve myslelo. Bylo také prokázáno, že bór je schopen nahradit železo v některých jeho funkcích, zejména při hojení ran. Hliník nemá žádnou známou biologickou roli v rostlinách nebo zvířatech. Gallium není pro lidské tělo nezbytné, ale jeho vztah k železu (III) mu umožňuje navázat se na bílkoviny, které transportují a ukládají železo. Gallium může také stimulovat metabolismus. Indium a jeho těžší homology nemají žádnou biologickou roli, přestože soli india v malých dávkách, jako gallium, mohou stimulovat metabolismus.
Toxicita
Všechny prvky ve skupině boru mohou být při dostatečně vysoké dávce toxické. Některé z nich jsou toxické pouze pro rostliny, některé pouze pro zvířata a některé pro oba.
Jako příklad toxicity bóru bylo pozorováno poškození ječmene v koncentracích přesahujících 20 mM . Příznaky toxicity bóru jsou v rostlinách četné, což komplikuje výzkum: zahrnují snížené dělení buněk, snížený růst výhonků a kořenů, sníženou produkci listového chlorofylu, inhibici fotosyntézy, snížení vodivosti průduchů, sníženou extruzi protonů z kořenů a ukládání ligninu a suborgin.
Hliník nepředstavuje v malém množství významné riziko toxicity, ale velmi velké dávky jsou mírně toxické. Gallium není považováno za toxické, i když může mít některé menší účinky. Indium není toxické a lze s ním zacházet téměř stejně jako s galliem, ale některé jeho sloučeniny jsou mírně až středně toxické.
Thallium je na rozdíl od galia a india extrémně toxické a způsobilo mnoho úmrtí při otravě. Jeho nejnápadnějším účinkem, patrným i z malých dávek, je vypadávání vlasů po celém těle, ale způsobuje celou řadu dalších příznaků, které narušují a nakonec zastavují funkce mnoha orgánů. Téměř bezbarvá povaha sloučenin thalia bez zápachu a chuti vedla k jejich použití vrahy. Výskyt otravy thaliem, úmyslnou i náhodnou, se zvýšil, když byl thallium (s jeho podobně toxickou sloučeninou, síranem thalium) zavedeno ke kontrole potkanů a jiných škůdců. Používání thaliiových pesticidů je proto od roku 1975 v mnoha zemích, včetně USA, zakázáno.
Nihonium je vysoce nestabilní prvek a rozpadá se emitováním částic alfa . Vzhledem ke své silné radioaktivitě by byl rozhodně extrémně toxický, i když ještě nebylo sestaveno značné množství nihonia (většího než několik atomů).
Poznámky
Reference
Bibliografie
- Downs, Anthony John (1993). Chemie hliníku, galia, india a thalia . Chapman and Hall Inc. s. 197–201. ISBN 978-0-7514-0103-5.
- Emsley, John (2006). Přírodní stavební bloky: průvodce AZ po živlech . Greenwood Press. p. 192. ISBN 978-0-19-850340-8.
- Henderson, W. (2000). Hlavní chemie skupiny . Cambridge, Velká Británie: The Royal Society of Chemistry. p. 6. ISBN 0-85404-617-8.
externí odkazy
- oxid (chemická sloučenina) - Britannica Online encyklopedie . Britannica.com. Citováno 2011-05-16.
- Vizuální prvky: Skupina 13 . Rsc.org. Citováno 2011-05-16.
- Trendy v chemické reaktivitě prvků skupiny 13 . Tutorvista.com. Citováno 2011-05-16.
- [1] etymonline.com Citováno dne 2011-07-27