Metallar umumiy xossalari

1-rasm. Yakobi elementining sxemasi.

1-uzidan sulfat ionlarini utkazuvchi diafragma, 2-galvanometr



III GURUXNING P-ELEMENTLARI

1. Umumiy xarakteristika

2. Bor, olinishi, xossalari

3. Borning birikmalari, olinishi, xossalari

4. Alyuminiy olinishi va xossalari

5. Alyuminiy birikmalari, olinishi xossalari

6. Galliy, indiy, talliyning olinishi va xossalari

Davriy sistemaning uchinchi gruppasi p-elementlariga bor (V), alyuminiy (AL) va galliy gruppachasi (galiy Ga, indiy In, talliy TL) kiradi.

III gruppaning r-elementlarining oksidlanish darajasi asosan +3 ga teng, faqat talliyning oksidlanish darajasi +1 va +3 bula oladi.

Bu gruppa elementlari V-AL-Ga-In-TL ushbu katorda ion radiuslari kattalashadi, metallik xossalari esa kuchayib boradi, shu sababli ularning asosli xossalari xam shu kator buyicha kuchayib boradi. Lekin bu xossaning kuchayishi juda sustlik bilan sodir buladi:chunki, AL(OH)₃-amfoter modda, Ga(OH)₃ xam amfoter, In(OH)₃ da ozgina asosli xossa namoyon buladi, lekin baribir u xam amfoter modda: TL(OH)₃ da amfoterlik xossa nixoyatda kuchsiz ifodalangan.

III gruppaning r-elementlarining bunday xossalarga ega bulishi ularning atom va ionlari tuzilishiga boglik. B, AL, Ga, In, Tl element atomlarining sirtki qavat tuzilishi bir-birinikiga uxshaydi;

Xammasida xam s²p-elektronlar bor. B⁺³, AL⁺³ ionlarining tuzilishi inert gaz atomlari tuzilishiga uxshaydi. Bu ikkala ionning sirtki qavatida sakkiztadan elektron bor; lekin Ga⁺³, In⁺³ va TL⁺³ ionlarining sirtki qavatida 18 tadan elektron bor; bu 18 elektronning 10 tasi d-elektron, 6 tasi r-elektron va ikkitasi s-elektronlardir.

Yana shuni aytib utish kerakki, bu gruppaning r-elementlari ichida talliy aloxida vaziyatni egallaydi. Uning TlOH tarkibli gidroksidi kuchli asos. Bu yerda talliyning oksidlanish darajasi +1 ga teng bulishining sababi shundaki, atom radiusi ortgan sari s-elektronlar bilan r-elektronlar orasida energetikaviy ayirma kuchaya boradi. Shunga kura,talliyning p-elektroni birinchi navbatda valent elektronga aylanib ketadi. Ammo indiyda xam galliyda xam bu xodisa sodir bulmaydi. Shuning uchun galliy ioni kuchli kaytaruvchi bulgani xolda, Tl⁺³ ioni kuchli oksidlovchidir. TlOH tarkibli gidroksidning kuchli asos bulishining sababi esa Tl⁺ ionining katta radiusli va kichik zaryadli ekanligidan kelib chikadi.

Bor. Tartib rakami 5 Atom ogirligi 10,811 tabiiy barkaror izotoplarining massa sonlari 10 (tabiatdagi V ning 18.45%) va 11 (tabiatdagi borning 85%). Elektron konfigurasiyasi K2s22r1.

Borni dastlab Gey-Lyussak va Tenar 1808 yilda olishga muvaffak buldilar.

Toza borning uchta kristall shakl-uzgarishi ma'lum: tetragonal sistemadagi borning solishtirma ogirligi. d=2.31 g/sm³: rombik borning sol.og. 2.35 g/sm: kristall bor 2300°S da suyuklanadi, 2550°S da qaynaydi. Bor yarim utkazgich bulib, uning uy xaroratsidagi elektr karshiligi juda katta; borning elektrga karshiligi xarorat oshganda kamayadi. Bor diamagnit modda. U ba'zan amorf xolatda xosil buladi. Amorf borni metallarda eri tib, kristall bor olinadi. Qattiqlik jixatidan bor olmosdan keyingi birinchi urinni egallaydi.

Bor tarkok element. Bor ogirlik jixatidan Yer pustlogining 310^-4% ini tashqil qiladi. Uning tabiatda uchraydigan asosiy minerallari borat kislota H₃VO₃ va uning tuzi bura Na₂V₄O₄10H₂O dir.

Toza bor BBr₃ ni kvars nayda 800°-1000°S da vodorod bilan kaytarish orqali yoki bor galogenidlarni volfram yoki tantalda 1300°S da parchalash yuli bilan olinadi. Bor oksidi natriy yoki magniy metallari bilan kaytarilganida kungir tusli "amorf bor" olinadi:

3Mg + B₂O₂ --> 3MgO + 2B + 102 kkal

Boratlarni elektroliz qilish usuli bilan xam bor olinadi. Bor odatdagi sharoitda faqat ftor bilan, qattiq kizdirilganda kislorod, azot, oltingugurt va boshka metalmaslar bilan birikadi. Suyultirilgan kislotalarda bor erimaydi. Bor 1300-2000°S da inert gaz atmosferasida kupchilik (ishqoriy metallardan tashkari) metallar bilan boridlar beradi.

Boridlarning umumiy formulasi MexBu. Boridlarda metalli boglanish kovalent boglanish bilan murakkablashgan buladi. Shu sababli, bir metallning bir necha boridi bulishi mumkin. Ogir metallarning boridlarida kimyoviy boglanishda faqat valent elektronlar emas, metall atomining d-orbitallaridagi elektronlar xam ishtirok etadi. Buning natijasida juda mustaxkam kimyoviy boglanish vujudga keladi. Shunga kura, boridlar juda qattiq va kiyin suyuklanuvchan moddalardir.

Bor gidridlari tarkibi B_nH_n+4 va B_nH_n+6 formulalar bilan ifodalanadi. Masalan: diboran V₂H₆, tetraboran V₄H₁₀; pentaboran V₅H₉, V₅H₁₄; dekaboran V₁₀H₁₄ va xakazo.

Diboran BBr₃ ni past bosimda vodorod bilan kaytarish orqali olinadi:

2BBr₃ + 6H₂ --> B₂H₆ + 6HBr

Magniy boridni suyultirilgan HCl da eritib tetraboran olinadi. BH₃ tarkibli boran olinan emas.

Bor gidridlarida kovalent boglanish bilan bir katorda vodorod boglanish xam buladi.

Masalan:

Diboran ammiak bilan birikib B₂H₆2NH₃ tarkibli birikma xosil qiladi. Maxsulot 200°S gacha kizdirilganda borazol B₃N₃H₆ "anorganik bengol" xosil buladi

Borazolning tuzilish formulasi benzolni tuzilish formulasini eslatadi:

Yukori xaroratda bor galogenlar bilan birikib bor galogenidlarni xosil qiladi.

BF₃ – 128,7^oS da muzlaydi; 99,9^oS da qaynaydi; d=1,58 g/sm³ (suyuk xolatda)

BCl₃ – 107,3^oS da muzlaydi; +13^oS da qaynaydi; d=1,35 g/sm³

BBr₃ – 47,5^oS da muzlaydi; +91,2^oS da qaynaydi; d=2,65 g/sm³

BJ₃ – 49,5^oS da suyuklanadi; +210^oS da qaynaydi; d=3,35 g/sm³

Bor galogenidlar juda yaxshi gidrolizlanadi.

Bor ftorid uziga ftor ionini qushib olib bor tetra ftorid ioniga aylanadi:

BF₃ + F^- --> [BF₄]^-

Vodorod bor tetraftorid kislota H[BF₄] flyuorit kislota HF ga qaraganda kuchlirok kislotadir.

Bor xlorid BCl₃ va bor bromid BBr₃ rangsiz suyuklikdir. Bor yodid BI₃ rangsiz gidroskopik kristallar xosil qiladi. Bor yodid CCJ₄ da, CS₂ da va benzolda eriydi.

Bor oksid V₂O₃ - borat kislotani suvsizlash natijasida xosil buladi. U rangsiz shishasimion modda bulib, 209°S da yumshaydi. Bor oksid borat kislotaning angidrididir.

Borat kislota H₃VO₃ rangsiz, yaprokchalar shaklida kristallanadi. Borat kislotaning suvda eruvchanligi xarorat ortishi bilan ortadi, u nixoyatda kuchsiz kislotadir.

Borat kislota suvsizlantirilganda avval metaborat kislota HVO₂, sungra tetraborat kislota H₂V₄O₇ va nixoyat bor oksid V₂O₃ xosil qiladi. Borat kislotaga ishqorlar ta'sir etganida ortaborat kislota tuzlari olinadi:

2NaOH + 4H₃BO₃ --> Na₂B₄O₇ + 7H₂O

Borat kislota konsentrlangan H₂SO₄ ishtirokida spirtlar bilan reaksiyaga kirishib uchuvchan efirlar xosil qiladi:

H₃BO₃ + 3CH₃OH --> 3H₂O + B(OCH₃)₃

Bu reaksiyada borat kislotaning trimetil efiri xosil buladi. Borat kislotaning efirlari yashil rangli alanga bilan yonadi. Bu reaksiyadan analitik kimyoda bor elementi bor yoki yukligini aniklashda foydalaniladi.

Borat kislota shisha sanoatida emallar tayyorlashda, kishlok xujaligida va medisinada qullaniladi. Bura metallarni payvandlashda, emal va sirlar tayyorlash uchun ishlatiladi.