第13族:ホウ素族
第13族はpブロックの最初の列で、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、そして合成元素のニホニウムからなります。どの原子も最外殻電子が3個なので、典型的な酸化数は+3です。ホウ素は半金属で、残りは金属のため、この族にはひとつの専用ファミリーページがありません。
最外殻電子3個:ns² np¹
電子配置はどれもns² np¹で終わり、ホウ素([He] 2s² 2p¹)やアルミニウム([Ne] 3s² 3p¹)がその例です。アルミニウム、ガリウム、インジウムは3個すべてを失って、Al³⁺、Ga³⁺、In³⁺になります。小さなホウ素から3個の電子を取り去るにはエネルギーがかかりすぎるため、代わりに電子を共有します。三フッ化ホウ素(BF₃)では、ホウ素のまわりに電子が6個しかなく、もう一対の電子を容易に受け入れます。
一番下のタリウムは+1を好みます。6s電子の対は結合に関わらずに残りやすく、そのためTl⁺はTl³⁺より安定です。
族を下るにつれての傾向
ホウ素は硬くて黒っぽい半金属で2349 Kで融けますが、その下の金属ははるかに低い温度で融けます。アルミニウムは933.47 K、ガリウムはわずか302.91 K(約30 °C)、インジウムは429.75 K、タリウムは577 Kです。密度は、ホウ素の2.34 g/cm³からタリウムの11.85 g/cm³まで着実に増えます。
ひとつ意外な点があります。ガリウムの電気陰性度1.81は、アルミニウムの1.61より高いのです。ガリウムが遷移金属を横断する間に得る10個のd電子は、最外殻電子を十分に遮蔽できないため、原子核は思っている以上に強く最外殻電子を引きつけています。
第13族に出会う場面
アルミニウムは地殻で最も多い金属で、飲料缶、アルミホイル、窓枠、航空機、送電線などに使われます。缶をリサイクルするのに必要なエネルギーは、新しくアルミニウムをつくる場合のほんの一部で済みます。ホウ素は、オーブン用食器や実験用ガラスに使われるホウケイ酸ガラスや、ホウ砂の洗浄用パウダーに含まれます。窒化ガリウムは、LEDを青や白に光らせ、酸化インジウムスズはタッチスクリーンに電気を通します。タリウムは毒性が非常に高く、用途はほとんどありません。
ニホニウム
ニホニウム(113)は、日本の理化学研究所(RIKEN)でアジアで初めて発見された元素で、名前は日本の呼び名のひとつである「ニホン」に由来します。つくられた原子は数個だけで、その性質は測定されたものではなく予測されたものです。
第13族:族に沿った性質の変化
列の見出しをクリックすると並べ替えられます。
| 5 | ホウ素 | B | 3 | +3 | 2.04 | 192 | 2,349 K (2,075.8 °C) | 2.34 g/cm³ |
| 13 | アルミニウム | Al | 3 | +3 | 1.61 | 184 | 933.47 K (660.3 °C) | 2.7 g/cm³ |
| 31 | ガリウム | Ga | 3 | +3 | 1.81 | 187 | 302.91 K (29.8 °C) | 5.91 g/cm³ |
| 49 | インジウム | In | 3 | +3 | 1.78 | 193 | 429.75 K (156.6 °C) | 7.31 g/cm³ |
| 81 | タリウム | Tl | 3 | +1, +3 | 1.62 | 196 | 577 K (303.8 °C) | 11.85 g/cm³ |
| 113 | ニホニウム | Nh | 3 | — | — | — | — | — |