Bórcsoport elemei.

Az előadások a következő témára: "Bórcsoport elemei."— Előadás másolata:

1 Bórcsoport elemei

2 Fizikai tulajdonságok
Bór elektronszerkezet: 2s2 2p1 sötétszürke fémfényű kristályok nagyon kemény több allotróp módosulata van amorf bór barnásfekete por (mikrokristályos szerkezetű) atomrácsos szerkezet és fémes kötés közötti átmenet B12 ikozaéder (20 szabályos háromszög) op, fp magas (2030 oC) nemfémes elem Félvezető Két stabil izotópja van 10B, 11B

3 Alumínium elektronszerkezete: 3s2 3p1 ezüstfehér kis sűrűségű, könnyen nyújtható, hengerelhető, megmunkálható laponcentrált kockarács kiváló elektromos vezető magas az olvadáshője - nehéz megolvasztani Gallium op 29 oC amfoter

4 Kémiai tulajdonságok Bór Oxidációszáma: +3, (B2O3) -3 - boridoknál
közepes reakcióképességű Hidrogénnel képzett vegyületei BH3 borán monomer formában csak adduktumként (pl. az ammóniával BH3.NH3) stabilis szerkezet a dimerje B2H6 diborán (3C, 2e-) nagyon jó redukálószerek

5 NH3 + BH3 = H3NBH3

6 Oxigénnel képzett vegyületei Bór-trioxid B2O3
levegőn hevítve 700 oC körül meggyullad, vörös lánggal ég bór-trioxiddá 4B + 3O2 = 2B2O3 fehér por nincs éles op - „üveges szerkezet” higroszkópos, vízben oldódik B2O3 + 3H2O = 2H3BO3 magnéziummal bórrá redukálható B2O3 + 3Mg = 2B + 3MgO B2O3 valódi savanhidrid

7 H3BO3 ortobórsav fehér por
vízben kevéssé oldódik, de melegítés hatására jobban hevítéskor vizet veszít képlete eléggé félrevezető, valóban (B(OH)3) pK = 9,24 B(OH)3 + H2O = [B(OH)4]- + H+ savas kémhatású B2O3 2HBO2 2H3BO3 bór-trioxid H2O metabórsav 2H2O ortobórsav

8 Halogénekkel képzett vegyületei
BX3 összetételű, molekuláris szerkezetű, színtelen BF3 gáz BCl3, BBr3 folyékony BI3 szilárd Közönséges hőmérsékleten csak a fluorral reagál vízzel hidrolizálnak BF3 + H2O = H3BO3 + 3HF viszonylag erős Lewis savak (BF3 a legerősebb) BF3 + NH3 = F3BNH3

9 Nitrogénnel képzett vegyülete
B3N3H6 - borazol - szervetlen benzol - benzollal izoelektronos

10 Alumínium Hidrogénnel képzett vegyülete AlH3 alán molekulavegyület
Lítium-hidriddel komplexet képez LiH + AlH3 = Li[AlH4] Li[AlH4] + 4H2O = 4H2 + LiOH + Al(OH)3 nagyon könnyen stabilizálódik szénhidrogénekkel

11 Halogénekkel képzett vegyületei
már közönséges hőmérsékleten hevesen egyesül AlX3 összetételű a halogenidek átmentet képeznek az ion- és molekulavegyületek között AlF3 inkább ionos AlCl3 inkább molekularácsos fehér, könnyen párolog, a levegő víztartalmával füstöt képez dimereket alkot Al2Cl6 - datív kötés vízzel savasan hidrolizál

12 Oxigénnel képzett vegyületei
Szobahőmérsékleten a keletkezett oxidréteg összefüggő, a további oxidációtól megóvja Al2O3 összetételű ionrácsos, hatszöges, szoros illeszkedésű magas op igen kemény amfoter Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4] a felületén lévő oxidréteg HgCl2 -dal megbontható

13 Al(OH)3 fehér, vízben rosszul oldódó vegyület, ami NaOH-ban oldódik AlCl3 +3NaOH = Al(OH)3 +3NaCl Al(OH)3 + NaOH= Na[Al(OH)4] Kénnel, nitrogénnel izzás hőmérsékleten egyesül Amfoter, savakban és lúgokban is oldódik hidrogén fejlődés közben 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 Al + NaOH + 3H2O = Na[Al(OH)4] + 3/2H2 Fém-oxidokat redukálni képes (aluminotermia) Fe2O3 +2Al = 2Fe + Al2O3

14 Gallium kémiai tulajdonságaiban hasonlít az alumíniumhoz amfoter, savakban lúgokban oldódik Oxidja Ga2O3 is amfoter Ga2O3 + 6HCl = 2GaCl3 + 3H2O Ga2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Ga(OH)4]

15 Előfordulás Bórax Na2B4O7 . 10H2O szasszidin H3BO3 bauxit Al(OH)3
bőhmit AlOOH kriolit Na3[AlF6] gallium bauxit kísérője

16 Előállítás Bór Bór-trioxid redukálása magnéziummal
B2O3 + 3Mg = 2B + 3MgO van Arkel eljárás BI3 B + 3/2I2

17 Alumíniumgyártás (Bayer)
Timföldgyártás Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] feltárás vízoldható hevítése Na[Al(OH)4] Al(OH)3 + NaOH beoltás, savanyítás Al(OH)3 termikus bontása Al2O3 + 3H2O Timföld elektrolízise (olvadék elektrolízis) Al2O3 kriolitban oldják - op csökkenés Katód folyamat: Al3+ + 3e-  Al Anód folyamat: 2O2-  O2 +4e- (grafit elektród)

18

19 ALCOA eljárás (környezetbarát)
Al2O3 + 3C + 3Cl2 = 2AlCl3 + 3CO AlCl3 olvadék elektrolízise Katód folyamat: Al3+ + 3e-  Al Anód folyamat: 2Cl-  Cl2 + 2e- Az elektrolízis során keletkezett klórgázt használják fel, zárt rendszerben.

20 Felhasználás Bór bórsavak baktériumölő hatású (kozmetikumok)
WB (wolfram-borid) - gyémánt keménységű üveggyártás (boroszilikátok) Alumínium kiváló ötvöző anyag aluminotermiás redukciók Gallium magasabb hőmérsékleten hőmérőkben higany helyett

21 Alumínium biológiai szerepe
Élettani folyamatokban nincs szerepe bélcsatornából gyakorlatilag nem szívódik fel gyomorsav megkötésére Al(OH)3 használnak, ami a vizelettel ürül Alumínium károsító hatása: Alzheimer-kór (az agy szürkeállományában 5-20% Al-szilikátot tartalmazó szenilis plakkok) dialízis-demencia (dialízis során az ioncserélőkről bejutott Al3+)