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Éléments du groupe du bore
Il s'agit d'une carte mentale sur les éléments de la famille du bore, le contenu principal comprend : les éléments de la famille du bore, les composés de l'aluminium, les composés de l'aluminium, etc.
Edited at 2024-03-05 10:33:24
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Éléments du groupe du bore
Composés d'aluminium
Dans les composés d'aluminium, le nombre d'oxydation de l'aluminium est généralement de +3. Les composés d'aluminium sont disponibles sous forme covalente et ionique.
En raison du grand nombre de charges AI +, le rayon est petit ( r =53
Il forme des composés ioniques avec les anions difficiles à déformer (tels que F,02-) et forme des composés covalents avec les anions plus facilement déformables (tels que CI, Br, I). Les composés covalents de l'aluminium ont un point de fusion bas, sont volatils et peuvent être dissous dans des solvants organiques ; les composés ioniques de l'aluminium ont un point de fusion élevé et sont insolubles dans les solvants organiques.
Alumine
Hydroxyde d'aluminium
Halogénure d'aluminium
L'aluminium peut former un halogénure d'aluminium AIX3 À l'exception de l'AIF, qui est un composé ionique, les autres AIX3 sont des composés covalents. Les propriétés de l'AIF3 sont également assez particulières. C'est un solide insoluble blanc (sa solubilité est de 0,56 g/100 gH20). Les AIX3 sont facilement solubles dans l’eau. Dans AIF, dans le cristal, le numéro de coordination de AI est 6 et l'AIF3 gazeux est une molécule unique.
Parmi les halogénures d'aluminium, AICI3 est le plus important. En raison de l’hydrolyse de la solution de sel d’aluminium, l’AICI3 anhydre ne peut pas être produit en solution aqueuse. Dissoudre l'aluminium dans l'acide chlorhydrique et ce qui est séparé est un cristal hydraté incolore et hygroscopique AICI3·6H20. L'AICI3 anhydre peut être obtenu en chauffant de l'aluminium métallique dans un courant de chlore ou de chlorure d'hydrogène :
L'AICI3 anhydre peut également être préparé en faisant passer du chlore gazeux dans le mélange d'AI203 chauffé au rouge et de carbone :
L'AICI3 anhydre est un cristal incolore à température ambiante, mais il apparaît souvent jaune en raison de la présence de FeCI3. L'AICI anhydre est soluble dans les solvants organiques et présente une solubilité élevée dans l'eau. Sa réaction d'hydrolyse est très intense et dégage beaucoup de chaleur, même dans l'air humide il fume à cause d'une forte hydrolyse. L'AICI3 anhydre est facilement volatil.
L'atome d'aluminium dans la molécule AICI3 est un atome déficient en électrons, donc AICI, un acide de Lewis typique, présente une forte tendance à l'addition. A l'état gazeux, 2 molécules AICI s'agrègent en molécules bimères AI, CI.
En plus de polymériser en molécules dimères, AICI3 peut également s'ajouter aux bases de Lewis telles que des amines organiques, des éthers et des alcools.
Oxylate d'aluminium
Les ions Al peuvent former des complexes relativement stables, Les sels d'aluminium les plus importants sur le plan industriel sont le sulfate d'aluminium et l'alun. Ils sont utilisés comme matériaux d'encollage dans l'industrie papetière et sont ajoutés à la pâte à papier avec du résinate de sodium pour lier les fibres ; ils peuvent également être utilisés pour purifier l'eau, car les hydroxydes qu'ils réagissent avec l'eau ont de fortes propriétés d'adsorption ; est également utilisé comme mordant dans l’industrie de l’imprimerie et de la teinture.
Composés de bore
À en juger par les caractéristiques de liaison de l’élément bore, il existe quatre types de composés du bore :
(1) Le bore forme des composés covalents avec des éléments plus électronégatifs que lui, comme BF3 et BCI3. Dans ce type de composé, les atomes de bore forment des liaisons o avec des atomes d'autres éléments dans des orbitales hybrides sp2, et la configuration spatiale de la molécule est un triangle plat.
(2) Former des composés à quatre coordonnées via des liaisons de coordination, telles que [BF4], etc. Puisque le bore est un atome déficient en électrons, dans un composé de bore à trois positions, après que l'atome de bore ait formé trois liaisons covalentes avec des atomes d'autres éléments, une orbitale p reste vacante. Par conséquent, elle peut également accepter une paire d'électrons provenant d'autres éléments négatifs. ions ou molécules. Formez une clé correspondante. Lorsqu'ils forment une liaison, les atomes de bore forment des liaisons dans des orbitales hybrides et leur configuration spatiale est tétraédrique.
(3) Le bore et l'hydrogène forment des composés déficients en électrons contenant des liaisons à trois centres (ponts hydrogène), tels que B et H. et BH etc. (voir hydrures pour plus de détails). Ceci est également déterminé par les caractéristiques déficientes en électrons des atomes de bore.
(4) Le bore et les métaux actifs forment des composés avec un indice d'oxydation de -3, tels que Mg3B2, etc.
Parmi les composés du bore, les plus importants comprennent les hydrures de bore, les composés contenant de l'oxygène et les halogénures.
hydrure de bore
Le borane peut former une série d'hydrures covalents avec l'hydrogène, également connu sous le nom de borane. Le borane simple est un gaz incolore avec une odeur désagréable et extrêmement toxique.
Un pont hydrogène est différent d’une liaison hydrogène. Il s’agit d’une liaison covalente spéciale qui reflète les caractéristiques déficientes en électrons des composés bore-hydrogène.
1. Normalement, le borane est très instable, facilement combustible dans l'air et peut même s'enflammer spontanément, et la vitesse de réaction est élevée. 2. Le borane et l'eau subissent différents degrés d'hydrolyse et les vitesses de réaction sont également différentes. en tant qu'acide de Lewis, peut subir une réaction d'addition avec des molécules comportant des paires d'électrons libres telles que CO, NH3, etc. 4. Le diborane réagit directement avec LiH et NaH dans l'éther diéthylique pour générer LiBH4 et NaBH4 (excellent agent réducteur pour la synthèse organique).
Composés oxygénés du bore
Trioxyde de bore (B2O3)
Acide borique (H3BO3, HBO2, xB2O3·yH2O)
acide faible monobasique
Borate
Le borate le plus important est le tétraborate de sodium, communément appelé borax. La formule moléculaire du borax est Na2B4O5(OH)4`.H2O, qui est également communément écrite Na2B4O7.10H20.
Le borax fondu peut dissoudre de nombreux oxydes métalliques pour former des sels doubles d'acide métaborique. Les sels doubles métaborates de différents métaux présentent différentes couleurs caractéristiques. Par exemple:
Na2B4O7 CoO → Co (BO2)2,2NaBO2 (bleu)
Na2B4O 7 NiO → Ni (BO2)2,2NaBO2 (marron)
La réaction ci-dessus peut être considérée comme un processus dans lequel l'oxyde acide B2O réagit avec l'oxyde de métal alcalin pour former un métaborate. Ce type de réaction du borax peut être utilisé pour identifier l’ionisation de certains métaux, ce que l’on appelle le test aux billes de borax en chimie analytique.
Le borax est facilement soluble dans l'eau et sa solution devient alcaline en raison de l'hydrolyse.
A 20°C, le pH de la solution de borax est de 9,24. La solution de borax peut être utilisée en laboratoire pour préparer des solutions tampons.
Le borax est utilisé dans l'industrie céramique pour préparer des émaux à bas point de fusion. Le borax est également utilisé pour fabriquer des verres spéciaux résistants aux changements brusques de température.
Halogénure de bore
BX3
La configuration moléculaire du trihalogénure de bore est un triangle planaire. Dans la molécule BX3, l'atome de bore forme une liaison б avec l'atome d'halogène dans l'orbite hybride SP2. À mesure que le rayon de l'atome d'halogène augmente, l'énergie de liaison du B—X. caution↓
Les molécules de trihalogénure de bore sont covalentes à température ambiante, à mesure que la masse moléculaire relative augmente, l'état d'existence de BX 3 passe du BF 3 gazeux et du BCI 3 au BBr 3 liquide au BI3 solide. Pure BX 3 est incolore, mais BBr3 et BI3 se décomposent partiellement sous la lumière et apparaissent en jaune.
BX 3 fume à cause de l'hydrolyse dans l'air humide : BX 3 est un composé déficient en électrons ayant la capacité d'accepter des doublets libres d'électrons, présentant ainsi la formation de produits d'addition entre les bases de Lewis et de Lewis (telles que l'ammoniac, l'éther, etc.) Le trifluorure de bore est hydrolysé pour produire de l'acide borique et de l'acide fluorhydrique, et du BF3 est ajouté au HF généré pour produire de l'acide fluoroborique.
L'acide fluoroborique est un acide fort, plus acide que l'acide fluorhydrique. À l'exception du BF 3, les autres trihalogénures de bore ne s'ajoutent généralement pas à l'acide halogène correspondant pour former BX4. En effet, le rayon de l’atome de bore central est très petit et, à mesure que le rayon de l’atome d’halogène augmente, il devient plus difficile d’accueillir quatre atomes plus gros autour de l’atome de bore. Bien que le BX 3 soit un composé déficient en électrons, il ne peut pas former de molécules dimères, contrairement aux halogénures d'aluminium. BX 3 réagit avec les métaux alcalins et les métaux alcalino-terreux pour être réduit en bore élémentaire Les plus importants parmi les BX3 sont le BF3 et le BCI3, qui sont des catalyseurs pour de nombreuses réactions organiques et sont également couramment utilisés dans la synthèse de composés organoborés et la préparation de composés hydrures de bore.
Nitrure de bore
NE
Le nitrure de bore BN est un nouveau type de matériau synthétique inorganique. En laboratoire, le BN pur est préparé en faisant fondre du borax et du chlorure d'ammonium ; le trichlorure de bore réagit avec l'excès d'ammoniac, et le produit est décomposé thermiquement pour produire du BN.
Le BN et le CO ont le même nombre d’atomes et d’électrons – les corps isoélectroniques présentent souvent des structures et des propriétés similaires.
Le BN a trois formes cristallines : amorphe (similaire au carbone amorphe), hexagonale (similaire au graphite) et cubique (semblable au diamant).
Le BN hexagonal, également connu sous le nom de graphite blanc, est un excellent lubrifiant résistant aux hautes températures. La fibre de nitrure de bore qui en est issue a une texture douce et n'est pas érodée par les solvants inorganiques. Elle est légère, ignifuge, résistante aux hautes températures. résistant à la corrosion et d'autres caractéristiques, ont été utilisés dans l'industrie. Nitrure de bore cristallin cubique, d'une dureté similaire à celle du diamant, utilisé comme abrasif
éléments de la famille du bore
bore
La teneur en bore de la croûte terrestre est très faible et existe principalement dans la nature sous forme de composés contenant de l'oxygène.
Le bore élémentaire possède divers allotropes tels que le bore amorphe et le bore cristallin. Le bore amorphe est une poudre brune et le bore cristallin est gris noir. Le bore a un point de fusion et d’ébullition très élevé. Le bore cristallin est très dur.
Le bore a une forte capacité à absorber les neutrons et est utilisé comme bon absorbeur de neutrons dans les réacteurs nucléaires. Le bore est également utilisé comme matière première pour préparer certains composés spéciaux du bore.
aluminium
L'aluminium est largement distribué dans la nature, principalement sous forme de minéral de bauxite (Al2O3·xH2O).
L'aluminium est un métal léger brillant, blanc argenté, doté d'une bonne conductivité électrique et d'une bonne ductilité.
Réaction thermite : Une grande quantité de chaleur est libérée lorsque l’aluminium se combine avec l’oxygène, ce qui est lié à la grande énergie de réseau de l’Al2O3. Par conséquent, l’aluminium peut réduire la plupart des oxydes métalliques en substances élémentaires. Lorsqu'un mélange de certains oxydes métalliques et de poudre d'aluminium est brûlé, une réaction violente des oxydes métalliques réducteurs d'aluminium se produit, l'élément métallique correspondant est obtenu et une grande quantité de chaleur est libérée.
Gallium, Indium, Thallium
Le gallium, l'indium et le thallium n'existent pas en tant que minéraux distincts dans la nature, mais sont dispersés dans d'autres minéraux sous forme d'impuretés.
Le gallium, l'indium et le thallium sont tous des métaux mous ayant des propriétés physiques similaires et des points de fusion bas. Le point de fusion du gallium est inférieur à la température du corps humain.
Le gallium, l'indium et le thallium peuvent être utilisés pour produire de nouveaux matériaux semi-conducteurs, tels que l'arséniure de gallium, qui est un matériau semi-conducteur important.