第 13 族:硼族
第 13 族是 p 区的第一列:硼、铝、镓、铟、铊和人工合成的元素鿭。每个原子都有三个外层电子,所以典型的氧化态是 +3。硼是类金属,其余都是金属,所以这一族没有单独的一个类别页面。
三个外层电子:ns² np¹
每种元素的电子排布都以 ns² np¹ 结尾,如硼([He] 2s² 2p¹)和铝([Ne] 3s² 3p¹)。铝、镓和铟失去全部三个电子,形成 Al³⁺、Ga³⁺ 和 In³⁺。从很小的硼原子上移走三个电子需要的能量太多,所以它改为共用电子;在三氟化硼(BF₃)中,它周围只有六个电子,很容易再接受一对电子。
在底部,铊偏好 +1 价。它的一对 6s 电子倾向于不参与成键,所以 Tl⁺ 比 Tl³⁺ 更稳定。
沿族向下的变化趋势
硼是一种坚硬的深色类金属,在 2349 K 熔化,但下面的金属熔点要低得多:铝为 933.47 K,镓仅为 302.91 K(约 30 °C),铟为 429.75 K,铊为 577 K。密度从硼的 2.34 g/cm³ 稳步升到铊的 11.85 g/cm³。
一个意外之处:镓的电负性 1.81 高于铝的 1.61。镓在横跨过渡金属的过程中得到的十个 d 电子对外层电子的屏蔽作用很差,所以它的原子核对它们的束缚比你预期的更紧。
你在哪里会遇到第 13 族
铝是地壳中含量最多的金属,出现在饮料罐、铝箔、窗框、飞机和输电线中;回收一个易拉罐所需的能量,只是制造新铝所需能量的一小部分。硼存在于烤箱器皿和实验室玻璃用的硼硅玻璃中,也存在于硼砂清洁粉中。氮化镓使 LED 发出蓝光和白光,氧化铟锡使触摸屏能够导电。铊毒性很强,几乎没有什么用途。
鿭
鿭(113)是在亚洲发现的第一种元素,发现于日本理化学研究所(RIKEN)实验室,它的名称来自 Nihon,即日本的一个日语名称。只制造出少数几个原子,所以它的性质是预测的,而不是测量的。
第 13 族:沿族向下的性质变化
点击列标题可排序。
| 5 | 硼 | B | 3 | +3 | 2.04 | 192 | 2,349 K (2,075.8 °C) | 2.34 g/cm³ |
| 13 | 铝 | Al | 3 | +3 | 1.61 | 184 | 933.47 K (660.3 °C) | 2.7 g/cm³ |
| 31 | 镓 | Ga | 3 | +3 | 1.81 | 187 | 302.91 K (29.8 °C) | 5.91 g/cm³ |
| 49 | 铟 | In | 3 | +3 | 1.78 | 193 | 429.75 K (156.6 °C) | 7.31 g/cm³ |
| 81 | 铊 | Tl | 3 | +1, +3 | 1.62 | 196 | 577 K (303.8 °C) | 11.85 g/cm³ |
| 113 | 鿭 | Nh | 3 | — | — | — | — | — |