ELEMENTI IIIa GRUPE PERIODNOG SISTEMA ELEMENATA B Al

ELEMENTI IIIa GRUPE PERIODNOG SISTEMA ELEMENATA B Al Ga In Tl Uut (Unt – ununtrijum) -zajednička oznaka za elektonsku konfiguraciju ovih elemenata je: ns² np¹ Free Powerpoint Templates Page 1

OTKRIĆA • Boraks se pominjao u ranim latinskim spisima o hemiji. • Lavoazje proučavao bornu kiselinu, a potom i Gej-Lisak, Tenard i Devi izolovali bor 1808. godine. • 1827. Veler izolovao prah aluminijuma, a potom i Devil i Hol. • 1861. do 1875. spektralnom analizom otkriveni talijum, indijum i galijum po boji spektralnih linija Free Powerpoint Templates Page 2

FIZIČKA I HEMIJSKA SVOJSTVA BOR • Eksperimentalna ispitivanja kristala pokazuju prostornu strukturu, postoje slobodne orbitale i atomi su vezani čvrstim kovalentnim vezama. • Bor je metaloid, podseća na silicijum (ostali članovi su metali i po nepravilnosti kristalne rešetke razlikuju se od ostalih metala). • Bor gradi jedinjenja sa negativnim oksidacionim brojevima. Free Powerpoint Templates Page 3

• • • ALUMINIJUM Zastupljena je metalna veza. Relativno niska temperatura topljenja. GALIJUM Slaba veza između atoma usled čega Ga na temp. iznad 30°C prelazi u tečno stanje. INDIJUM I TALIJUM Usled nepotpune jonizacije stvaraju se slabe metalne veze. Energija jonizacije opada sa porastom atomskog broja Svi elementi grade jedinjenja sa oksidacionim brojevima +1 i +3. Free Powerpoint Templates Page 4

JEDINJENJA I sa oksidacionim brojem +1 • Stabilna jedinjenja gradi samo talijum – pri rastvaranju njegovih jedinjenja u vodi nastaju stabilni Tl katjoni. II sa oksidacionim brojem +3 1. HIDRIDI • Vodonik u hidridima negativan stepen oksidacije • Hidridi bora – borani (diboran B 2 H 6). Free Powerpoint Templates Page 5

2. HALOGENIDI • Halogenidi bora su kovalentne prirode, a ostalih elemenata i jonskog i kovalentnog karaktera. • Grade se i kompleksni halogenidi. 3. OKSIDI (X 2 O 3) I HIDROKSIDI X(OH)3 • Kiseli karakter oksida opada sa porastom atomskog broja u grupi. B – kiseli oksid Al – amfoterni oksid Ga – amfoterni oksid In i Tl – bazni oksid Free Powerpoint Templates Page 6

PRIMENA ELEMENATA • Bor se koristi proizvodnji specijalnih čelika, legura obojenih metala i u nuklearnoj tehnici. • Galijum se koristi za punjenje kvarcnih termometara, a jedinjenja se koriste kao poluprovodnici. • Indijum povećava sjaj srebra i sprečava njegovo tamnjenje, štiti metale od korozije, a legure se koriste u zubarstvu. • Talijum se koristi za izradu optičkog stakla, povećava osetljivost fotoelemenata prema infracrvenom zračenju, a jedinjenja se koriste u poljoprivredi za suzbijanje štetočina (otrovna su!). Free Powerpoint Templates Page 7

ALUMINIJUM • Al je srebrnasto beo, sjajan metal, male gustine, čvrst i jako rastegljiv (izvlači se u tanku zice i folije). • Dobar je provodnik toplote i elektriciteta. • U jedinjenjima se javlja sa oksidacionim brojem +3. • Ne reaguje sa kiseonikom iz vazduha, vodom i azotnom kiselinom zbog zaštitnog oksidnog sloja. • Ako se zaštitni oksidni sloj naruši dolazi do reakcije: - Sa vazduhom gradi oksid - Sa vodom gradi hidroksid uz oslobađanje vodonika: 2 Al amalgam (s) + 6 H 2 O → 2 Al(OH)3(s) + 3 H 2 Free Powerpoint Templates Page 8

• Al se rastvara u kiselinama koje ga ne oksiduju, pri čemu se stvara hidratizovani jon, a oslobađa vodonik: 2 Al(s) + 6 H 3 O+ + 6 H 2 O→ 2[Al(H 2 O)6]3++3 H 2(g) • Ovaj kompleksni katjon nastaje tako što svaki molekul vode daje (donor) aluminijumu po jedan slobodan nevezivi elektronski par. • Al 3+ jon prima elektronske parove gradeći stabilan kompleksni jon. KOMPLEKSI • Svojstvo građenja kompleksa javlja se tek kod elemenata III periode, gde je i Al. Free Powerpoint Templates Page 9

[Al(H 2 O)6]3+ • U kompleksnim molekulima razlikujemo: a) centralni jon ili atom koji prima elektrone b) jone ili molekule tzv. ligande koji daju elektrone pri nastanku koordinativno-kovalentne veze. • Koordinacioni broj označava broj liganada oko centralnog atoma (piše se iza male zagrade). • Centralni joni i ligandi čine unutrašnju sferu kompleksa, koja se označava uglastom zagradom. • Joni van uglaste zagrade čine spoljašnju sferu kompleksa. Free Powerpoint Templates Page 10

Po IUPAC-u nazivi soli koje daju kompleksni katjon, npr. [Al(H 2 O)6]Cl 3 čitaju se sledećim redom: -Broj i grčki naziv liganda -Centralni jon sa rimskim brojem u zagradi (koji označava njegov oksidacioni broj) -Anjon naziv: heksaakvaaluminijum(III)-hlorid • Kod kompleksnog anjona: -Naziv katjona -Broj i naziv anjonskog liganda -Naziv centralnog jona sa sufiksom “at” i oksidacionim brojem (pisan u zagradi rimskim brojem) -Imena anjonskih liganada se uvek završavaju na “o” (sulfido, hloro, cijano, hidrokso) Na[Al(OH)4] naziv: natrijum-tetrahidroksoaluminat(III) Free Powerpoint Templates Page 11

• Al je amfoteran, rastvara se i u kiselinama i u bazama, uz oslobađanje vodonika. • Pri rastvaranju u bazama nastaju kompleksna jedinjenja aluminati: 2 Al(s) +2 OH¯(aq) + 6 H 2 O→ 2[Al(OH)4]¯(aq)+3 H 2(g) tetrahidroksoaluminat(III)-jon • Zagrevanjem na vazduhu aluminijum sagoreva jer sa kiseonikom gradi aluminijum(III)oksid: 4 Al(s) +3 O 2(q) → 2 Al 2 O 3(s) • Najvažnija ruda za industrijsko dobijanje je boksit, Al 2 O 3 · H 2 O glinica (bezvodni) Free Powerpoint Templates Page 12

BOKSIT Al 2 O 3 · HH 2 O 2 O +Na. OH Na-aluminat Na[Al(OH)4] razređivanje i hlađenje Al-hidroksid Al(OH)3 žarenje GLINICA Al 2 O 3 elektroliza ALUMINIJUM Free Powerpoint Templates Page 13

NALAŽENJE I UPOTREBA • U zemljinoj kori su najrasprostranjeniji alumosilikati alkalnih i zemnoalkalnih metala (glina, ilovača). • Folije aluminijuma se koriste u prehrambenoj industriji i za pakovanje cigareta. • Od Al-lima izrađuju se konzerve, tube za boje, kozmetički preparati i lekovi, posuđe i nameštaj • Al-prah koristi se za izradu eksploziva, kao i za zaštitu gvožđa od korozije. • Smeša Fe i Al naziva se termit, a postupak za redukciju metalnih oksida aluminijumom naziva se aluminotermija. Free Powerpoint Templates Page 14

LEGURE • Skoro polovina proizvedenog aluminijuma se prerađuje u aluminijumove legure. • Legure su čvrste, lake, hemijski otporne, lako se obrađuju. • Postoji: 1. Magnalijum – legura sa magnezijumom Koristi se u auto industriji i grđevinarstvu. 2. Duraluminijum – sadrži bakar, magnezijum, mangan i silicijum. Zbog velike čvrstoće zamenjuje čelik i koristi se u industriji pri izradi aviona, brodova i vagona. 3. Silumin – legura sa silicijumom. Hemijski je otporna i koristi se za izradu motora sa unutrašnjim sagorevanjem i za izradu hemijskog posuđa. Free Powerpoint Templates Page 15

JEDINJENJA ALUMINIJUMA Aluminijum(III)-oksid Al 2 O 3 • U prirodi se javlja kao mineral korund. Veoma je tvrd i nastaje sagorevanjem aluminijuma. • Koristi se za izradu vatrostalnih opeka i hemijskog posuđa. • Onečišćen raznim primesama čini drago kamenje, najpoznatiji su: 1. rubin (crvena boja potiče od hroma) 2. safir (plava boja potiče od kobalta) Free Powerpoint Templates Page 16

Aluminijum-hidroksid Al(OH)3 • Nastaje dejstvom alkalnih hidroksida na boksit u vidu belog želatinozno-pihtijastog taloga sa promenljivim sadržajem vode. • Dužim stajanjem uz zagrevanje prelazi iz amorfnog u kristalno stanje. • Amfoteran je hidroksid i rastvara se i u kiselinama i bazama. • Sa bazama daje aluminate u kojima aluminijum gradi kompleksni anjon (dokazna reakcija za Al 3+ jon). • Na-aluminat ima najveći industrijski značaj, u industriji hrane i tekstila. Free Powerpoint Templates Page 17

Aluminijum-sulfat Al 2(SO 4)3· 18 H 2 O • Kristališe iz vodenih rastvora sa 18 molekula vode. • Upotrebljava se u industriji hartije (kao lepak)i industriji tekstila. • Upotrebljava sei za prečišćavanje vode, tako što Al-hidroksid nastao tokom procesa prečišćavanja povlači sa sobom nečistoće i mikroorganizme. • • STIPSE Al ima svojstva da gradi stipse-dvogube soli sumporne kiseline, formule: M+Al 2(SO 4)3 · 12 H 2 O gde je M+ Na, K ili amonijum jon Najvažnija stipsa je kalijumova stipsa, koristi se u medicini i kod prečišćavanja vode. Postoje i hromne stipse i stipse gvožđa. Stipse su kristalne strukture. Free Powerpoint Templates Page 18