Grupo 13 (IIIA) de la tabla periódica PDF

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Semana 5...

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https://www.quimicas.net/2015/08/la-familia-del-boro.html

La Familia del Boro La Familia o Grupo del Boro es un grupo de elementos también llamados Elementos Térreos, Boroides o Boroideos que ocupa el Grupo IIIA o Grupo 13 en la Tabla Periódica de los Elementos. Se les suele llamar térreos puesto que forman una parte importante de los elementos que se encuentran en ella, sobre todo el Aluminio.

Localización del Grupo del Boro en la Tabla Periódica

Elementos de la Familia del Boro: La Familia o Grupo del Boro está formado por los siguientes elementos: • • • • • •

Boro (B) Aluminio (Al) Galio (Ga) Indio (In) Talio (Tl) Ununtrio (Uut)

Propiedades: • Los elementos de la Familia del Boro poseen la configuración electrónica s2p1: Boro: [He] 2s2p1 Aluminio: [Ne] 3s2p1 Galio: [Ar] 4s2p1 Indio: [Kr] 5s2p1 Talio: [Xe] 6s2p1

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El Boro es un metaloide con alto punto de fusión y pocas propiedades metálicas. El resto sin embargo va adquiriendo más propiedades metálicas a medida que se desciende en la tabla periódica y con puntos de fusión más bajos. Poseen los estados de oxidación +3 ya que tienen tendencia a perder 3 electrones para quedarse con la última capa completa adquiriendo la configuración de gas noble. No hay regularidad en el punto de fusión, aunque sí se puede decir que el Boro es el que tiene el punto de fusión y el de ebullición más altos (2030 y 2930ºC respectivamente)

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Los potenciales redox son negativos, es decir, son elementos reductores a excepción del Talio que es oxidante. En este grupo empiezan los elementos que tienen tendencia a formas alotrópicas, es decir, de distinta ordenación. Ninguno de estos elementos se presenta como tal en la naturaleza.

El Boro Información General del Boro Símbolo químico B Nº atómico (Z) 5 Masa atómica 10,811 u Grupo 13 (IIIA): F. del Boro Periodo Periodo 2 Bloque Bloque p Config. electrónica [He] 2s2 2p1 Electrones nivel 2, 3 Estados de oxidación +3

El Boro en la Tabla Periódica:

. Propiedades del Boro: • Dureza (Mohs): 9,5 • Punto de fusión: 2076 ºC • Punto de ebullición: 3927 ºC Densidad: 2460 kg/m3 • Estados de Oxidación: +3 • • Isótopos: 10B, 11B • El Boro es un elemento semiconductor • Es muy duro, posee una dureza de 9,3 en la escala de Mohs • El Boro es un mal conductor a temperatura ambiente • Se utiliza en la fabricación del material llamado Pyrex y en aleaciones metálicas para proporcionar dureza • El Boro es un oligoelemento y se encuentra en el mar o en materiales sedimentarios, con origen marino. El mineral más importante es el bórax (Na2B4O7 · H2O) • El Boro es un elemento que se conoce desde hace miles de años.

Compuestos del Boro: o o o o o

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Nitruro de Boro BN Óxido de Boro B2O3 Boruro de Magnesio Mg3B2 Borax (o Heptaoxotetraborato de sodio) Na2B4O7·10H2O Boranos: son compuestos de boro con hidrógeno. El Borano más pequeño es el diborano (B2H6). Los Boranos son altamente inestables, explosivos, tóxicos y se atacan por el aire. Particularmente el diborano es un gas inflamable, altamente reactivo y se hidroliza fácilmente. Tiene un calor de combustión muy alto en comparación con el etano. Boraceno: por reacción del diborano y nítrico se obtiene el boraceno, que es un compuesto que tiene similitud al benceno, ya que ambos tienen el mismo número de electrones, un peso molecular parecido y con propiedades físicas muy semejantes. Trihalogenuros: los trihalogenuros son sustancias producto de la reacción del boro con un halógeno (fluor, cloro, bromo, iodo). Son muy volátiles. Ácido Bórico B(OH)3: es un compuesto oxigenado de boro. Es un ácido muy débil

Obtención del Boro: El Boro se obtiene por tratamiento con ácido sulfúrico (H2SO4): B4O7 + 3 H2SO4 + 3 H2O → H3BO3 → 4 B2O3 + 3 H2O B2O3 + 3 Mg→ 3 MgO + 2 B

El Boro es muy duro; el que más después del diamante. Además es semidonductor. El ácido nítrico apenas le afecta, aunque a altas temperaturas reacciona produciendo los Boratos

El Aluminio Información General del Aluminio Símbolo químico Al Nº atómico (Z) 13 Masa atómica 26,98 u Grupo 13 (IIIA): F. del Boro Periodo Periodo 3 Bloque Bloque p Config. electrónica [Ne] 3s2 3p1 Electrones nivel 2, 8, 3 Estados de oxidación +3

El Aluminio en la Tabla Periódica:

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Dureza (Mohs): 2,8 Punto de fusión: 660 ºC Punto de ebullición: 2519 ºC Densidad: 2698 kg/m3 Estados de Oxidación: +3 Isótopos: 26Al, 27Al

Propiedades del Aluminio: • •

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El Aluminio es un metal no ferromagnético Es un metal poco denso, alta resistencia a corrosión y resistencia mecánica lo que lo hace muy útil en ingeniería de estructuras. El Aluminio es un buen conductor de la electricidad y el calor Se utiliza en multitud de aleaciones Es el tercer elemento más abundante en la naturaleza, después del Hierro y del Magnesio. No se encuentra libre en la naturaleza.

Compuestos del Aluminio: • • • • • • • • • • • • •

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Alúmina Al2O3 Antimoniuro de Aluminio AlSb Acetato de Aluminio Al(CH3COO)3 Alumbre de Potasio KAl(SO4)2.12H2O Aluminato Tricálcico Al2O3·3CaO Bauxita (mezcla de óxidos de aluminio) Bromuro de Aluminio AlBr3 Cloruro de Aluminio AlCl3 Criolita Na3F6Al Fluoruro de Aluminio AlF3 Fosfato de Aluminio AlPO4 Sulfato de Aluminio Al2(SO4)3 Tricloruro de Aluminio: se utiliza como catalizador en la reacción de Friedel-Craft Al(OH)3 se usa como colorante en tejidos. Sus colores no destiñen. Se usa también en la purificación de aguas residuales y en extintores de espuma Bentonita: contiene Magnesio, Hierro y Sodio como cationes. Puede absorber hasta 8 veces su peso en agua. Es reciclable (proceso reversible): después de absorber el agua se eleva la temperatura a 110ºC y se evapora. Caolín: arcilla impurificada por Fe y óxidos de Hierro. Con Hierro sirve para fabricar ladrillos. Eliminando las impurezas de Hierro y añadiendo Sodio sirve para fabricar cerámicas. Aleaciones de Aluminio: Duraluminio: 95,5% Al - 3% Cu - 1% Mn - 0,5% Mg. Tiene poco peso, es resistente y se utiliza en la industria aeronáutica. Magnalio: 98% Al - 2% Mg

Obtención del Aluminio: Existen diferentes métodos de obtención del aluminio: En 1827, Wöhler obtiene aluminio por reducción de un tricloruro de aluminio con amalgama de Potasio. Era difícil de obtener por su elevado poder reductor. • En 1870 se obtiene por reducción con el sodio. • Método de Hall: En 1890, Hall comprobó que la alúmina (Al2O3) se solubiliza con criolita y se puede electrolizar y obtener aluminio. Los Silicoaluminios no sirven por tener baja concentración de aluminio.

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El mineral es la Bauxita: óxido de Aluminio impurificado con óxidos de Hierro y Titanio. Contiene un 55-65% de alúmina pura. El proceso de obtención del Aluminio según Hall implica varios pasos: o

Tratamiento de la Bauxita:

Bauxita + NaOH → 2 Na[Al(OH)4] + Fe2O3 · H2O (lodos) Los lodos se desechan, pero son contaminantes debido al NaOH que erosionan el suelo al disolver la arcilla y contaminar las aguas subterráneas. o

Obtención de la Criolita:

2 Al(OH)3 + 12 HF + 3 Na2CO3 → 2 Na3F6Al + 9 H2O + 3 CO2 El proceso de obtención es en baños de criolita, que actúa como fundente o Electrólisis de la alúmina:

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Para obtener el Aluminio, se somete la alúmina a una electrólisis en criolita fundida, según el siguiente proceso: Electrodos de carbón unidos al positivo (grafito + alquitrán)

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Se calienta para sacarle impurezas y darle consistencia. Se introduce el fundente en la cuba electrolítica, se bajan los ánodos y se produce la chispa que da comienzo a la electrólisis. Las reacciones no son exactamente conocidas y se producen a una diferencia de potencial entre 5 y 6 voltios. La intensidad es de 24.000-40.000 amperios, aunque puede llegar hasta 110.000 amperios. Se llega a una temperatura de 950-1000ºC. El punto de fusión de la alúmina es de 2040ºC, por eso se utiliza la criolita para disminuir esta temperatura. Historia: el aluminio fue descubierto como elemento simple por primera vez en 1825 por Oersted.

El Galio Información General del Galio Símbolo químico Ga Nº atómico (Z) 31 Masa atómica 69,72 u Grupo 13 (IIIA) - F. del Boro Periodo Periodo 4 Bloque Bloque p Config. electrónica [Ar] 3d10 4s2 4p1 Electrones nivel 2, 8, 18, 3 Estados de oxidación +3

El Galio en la Tabla Periódica:

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Dureza (Mohs): 1,5 Punto de fusión: 30 ºC Punto de ebullición: 2204 ºC Densidad: 5904 kg/m3 Isótopos: 69Ga, 70Ga

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Propiedades:

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El Galio (Ga2)es un metal de color grisáceo plateado Es blando y posee un bajo punto de fusión (28ºC) Cristaliza en forma ortorrómbica Tiene propiedades corrosivas El Galio se expande al solidificarse

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Compuestos: Arseniuro de Galio GaAs Nitruro de Galio GaN Antimoniuro de Galio GaSb Trimetil Galio Ga(CH3)3

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Historia: Etimológicamente, el Galio procede del latín "Galia" que significa Francia en referencia al país de su descubridor, Lecoq de Boisbaudran, que lo identificó y aisló como elemento simple en 1875

El Indio Información General del Indio Símbolo químico In Nº atómico (Z) 49 Masa atómica 114,82 u Grupo 13 (IIIA) - F. del Boro Periodo Periodo 5 Bloque Bloque p Config. electrónica [Kr] 5s2 5p1 Electrones nivel 2, 8, 18, 8, 3 Estados de oxidación +3

El Indio en la Tabla Periódica: .

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Dureza (Mohs): 1,2 Punto de fusión: 157 ºC Punto de ebullición: 2072 ºC Densidad: 7310 kg/m3 Isótopos: 113In, 115In

Propiedades: El Indio es un metal de color blanco plateado, blando y maleable, Es similar al aluminio Es un metal poco abundante Se emplea principalmente en aleaciones y electrónica Está presente en la mayoría de las pantallas táctiles de móviles o tabletas

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Compuestos: Arseniuro (III) de Indio InAs Antimoniuro de Indio InSb Fosfuro de Indio (III) InP Nitruro de Indio InN

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Historia: El indio no fue descubierto como elemento simple hasta 1863 por Ferdinand Reich y Theodor Ritcher Fue aislado poco más tarde en 1867 por Ritcher

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El Talio Información General del Talio Símbolo químico Tl Nº atómico (Z) 81 Masa atómica 204,38 u Grupo 13 (IIIA) - F. del Boro Periodo Periodo 6 Bloque Bloque p Config. electrónica [Xe] 6s2 6p1 Electrones nivel 2, 8, 18, 32, 18, 3 Estados de oxidación +1, +3

El Talio en la Tabla Periódica: .

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Dureza (Mohs): 1,2 Punto de fusión: 304 ºC Punto de ebullición: 1473 ºC Densidad: 11850 kg/m3 Isótopos: 203Tl, 205Tl

Propiedades: El Talio es un metal de color grisáceo Es blando y maleable similar al estaño Es un elemento tóxico Entre sus aplicaciones está la fabricación de detectores infrarrojos

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Compuestos: Sulfato de Talio Tl2SO4

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Historia: Etimológicamente procede del griego "thallos" que significa rama verde en referencia al color verde de las líneas de su espectro de emisión Fue descubierto como elemento simple por Robert Bunsen y Gustav Kirchoff en 1861

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El Nihonio Información General del Nihonio Símbolo químico Nh Nº atómico (Z) 113 Masa atómica 286 u Grupo 13 (IIIA) - F. del Boro Periodo Periodo 7 Bloque Bloque p Config. electrónica [Rn] 5f146d10 7s2 7p1 Electrones nivel 2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 Estados de oxidación +1, +3, +5

El Nihonio en la Tabla Periódica: .

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Propiedades: El Ununtrio es un elemento artificial Es un elemento radioactivo Su periodo de semidesintegración es de unos 20 segundos No tiene aplicaciones prácticas más allá de los experimentales

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Historia: El Ununtrio fue sintetizado por primera vez en Rusia entre 2003 y 2004 por un equipo conjunto de científicos de Estados Unidos y rusos Todavía no tiene un nombre dedicado

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Isótopos: ununtrio-286...