第13族:ホウ素族

ホウ素族6元素

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。

第13族
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 — — — — —

全18族

全7周期