13族元素の物性

周期表には 18 のグループと 7 つの周期があり、各グループにはいくつかの物理的および化学的性質があることがわかっています。物理的性質は、元素の化学組成や化学組成の変化には関係ありません。ただし、物理的特性は、密度、色、硬度、融点と沸点、脆さ、光沢、溶解度、粘度、電気伝導率などの他の特性を扱います.13族は6つの元素で構成され、最初の元素はホウ素（B ）。その他は、アルミニウム (Al)、ガリウム (Ga)、インジウム (In)、タリウム (Tl)、およびニホニウム (Nh) です。周期表のグループは、それらの元素の価電子の数に従っています。 13 族のすべての元素は、最後の殻、つまり価電子殻に 3 つの価電子を持っています。 13族元素の物性を詳しく調べてみましょう。

第 13 族元素の物理的性質

第 13 族元素の出現、例、および物理的特性を以下に示します。

グループ 13 の要素の発生:

• ホウ素:天然に存在する元素ではなく、酸素やその他の天然元素と結合して自然界に存在します。ホウ酸塩やオルトホウ酸など、自然界の他の元素とさまざまな化合物を形成します。これらのホウ酸塩は、海、堆積岩、土壌に広く存在します。
• アルミニウム:アルミニウムは、地球上の自由状態には存在しません。ただし、ボーキサイトや氷晶石などのさまざまな鉱石に存在する、地球上で最も豊富な金属です。ボーキサイトはアルミニウムの原石です。処理すると、アルミナが生成されます。精製後のこのアルミナは、アルミニウムを生成します。
• ガリウム:ガリウムはそれほど多くない鉱物で、ダイアスポア、ボーキサイト、スファレライト、ゲルマナイト、石炭などの鉱物に微量しか存在しません。また、亜鉛精錬の副産物としても得られます。
• インジウム:ガリウムと同様に、インジウムも希少元素であり、地球上に約 0.1 ppm しか存在しません。それは主に亜鉛の鉱石に存在します。したがって、亜鉛処理中に残留物から抽出されます。
• タリウム:タリウムは、亜鉛、鉛、または銅の鉱石から入手できます。また、硫酸の生産に有用な黄鉄鉱にも存在します。通常、銅、亜鉛、鉛の精錬の副産物として得られます。
• ニホニウム (Nh):合成元素です。つまり、自然界には存在しませんが、実験室には存在します。

原子半径

グループを下に移動すると、1つのシェルが追加されるため、原子半径が増加します。ただし、13 族元素では、Ga の原子半径は Al より小さい。原子半径のこの匿名の変化は、d軌道の存在によるものです。これらの d 軌道は非常に拡散しており、シールド効果が不十分です。その結果、核電荷が増加し、半径が減少します。ホウ素は、13 族元素の中で最小の原子半径を持っています。

酸化状態

グループ 13 の元素には、+3 および +1 の酸化状態があります。ただし、グループを下に移動すると、酸化状態 +1 の安定性が増加します。酸化状態の増加は、介在する d および f 軌道の不十分な遮蔽効果を引き起こす不活性ペア効果によるものです。核電荷の増加は、結合への参加を制限する ns 電子をしっかりと保持します。

融点

13族元素の中で、ホウ素は最も沸点が高く、ガリウムは最も沸点が低いです。融点が最も低いガリウムは、通常、夏季には液体として存在します。ホウ素はサイズが小さいため、他の原子と強力な共有結合を形成します。その結果、原子は固体状態で密集しています。したがって、ホウ素の融点と沸点は、他のすべての 13 族元素の中で最も高くなります。

金属特性

ホウ素は、非金属の強い黒色の固体です。他の元素 - ガリウム、インジウム、タリウム - は柔らかい金属です。

酸性と塩基性

ホウ素は酸性酸化物を形成しますが、アルミニウムは両性、つまり塩基と酸の両方として反応します。グループを下に移動すると、13 族元素の水酸化物の酸性の性質が減少します。ホウ酸は弱酸で、2 段階の反応で形成されます。

B2O3(s) + 3H2O ( l) →2B(OH)3(aq)

B(OH)3(aq)+2H2O(l)→ H3O+(aq)+B(OH) – 4(aq)

結論

周期表の第 13 族は、最初のメンバーとしてホウ素を含むため、一般にホウ素族と呼ばれます。このファミリーには 3 つの価電子があり、周期表のグループ 13 に配置されています。物理的特性は、要素の物理的な外観、テクスチャ、および導電率を表します。一方、化学的性質は、元素の化学組成に関する変化または反応を指します。物理的特性は、元素の密度、色、硬度、融点と沸点、脆さ、光沢、溶解度、粘度、電気伝導度などを扱います。 １３族元素では、Ｇａの原子半径はＡｌより小さい。これは、シールド効果が低く、核電荷が増加したためです。グループ 13 の元素には、+3 および +1 の酸化状態があります。ただし、グループを下に移動すると、酸化状態 +1 の安定性が増加します。