Jump to content

Группа бора

(Перенаправлено с Icosagen )
Группа бора (группа 13)
Водород Гелий
Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон
Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор сера хлор Аргон
Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий германий Мышьяк Селен Бром Криптон
Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Полагать Сурьма Теллур Йод Ксенон
Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометей Самарий европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Париж Гафний Тантал вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (стихия) Таллий Вести Висмут Полоний Астат Радон
Франций Радий актиний Торий Протактиний Уран Нептун Плутоний Америций Суд Берклий Калифорния Эйнштейний Фермий Менделеев Благородный Лоуренс Резерфордий Дубниум Сиборгий борий Хассиус Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперник нихоний Флеровий Московий Ливерморий Теннессин Оганессон
Номер группы ИЮПАК 13
Имя по элементу группа бора
Тривиальное имя триели
Номер группы CAS
(США, образец ABA)
IIIА
старый номер ИЮПАК
(Европа, схема AB)
IIIБ

Период
2
Изображение: куски бора
Бор (Б)
5 Металлоид
3
Изображение: Металлический алюминий
Алюминий (Al)
13 Прочие металлы
4
Изображение: Кристаллы галлия
Галлий (Ga)
31 Прочие металлы
5
Изображение: Пластичная индиевая проволока
Индий (В)
49 Прочие металлы
6
Изображение: Кусочки таллия, хранящиеся в стеклянной ампуле в атмосфере аргона.
Таллий (Тл)
81 Прочие металлы
7 Нихоний (Nh)
113 другой металл

Легенда

изначальный элемент
синтетический элемент
Цвет атомного номера:
черный = сплошной

Группа бора — это химические элементы таблицы 13-й группы Менделеева , состоящие из бора (B), алюминия (Al), галлия (Ga), индия (In), таллия (Tl) и нихония (Nh). Эта группа лежит в p-блоке таблицы Менделеева. Элементы группы бора характеризуются наличием трех валентных электронов . [ 1 ] Эти элементы также называются трилами . [ а ]

Некоторые элементы группы 13 играют биологическую роль в экосистеме . Бор является микроэлементом для человека и необходим для некоторых растений. Недостаток бора может привести к задержке роста растений, а избыток также может нанести вред, подавляя рост. Алюминий не имеет ни биологической роли, ни значительной токсичности и считается безопасным. Индий и галлий могут стимулировать обмен веществ; [ 3 ] Галлию приписывают способность связываться с белками железа. Таллий очень токсичен, нарушает работу многих жизненно важных ферментов и используется в качестве пестицида . [ 4 ]

Характеристики

[ редактировать ]

Как и другие группы, члены этого семейства демонстрируют закономерности в электронной конфигурации , особенно во внешних оболочках, что приводит к тенденциям в химическом поведении:

С Элемент Количество электронов на оболочку
5 бор 2, 3
13 алюминий 2, 8, 3
31 галлий 2, 8, 18, 3
49 индий 2, 8, 18, 18, 3
81 таллий 2, 8, 18, 32, 18, 3
113 никто 2, 8, 18, 32, 32, 18, 3 (прогнозировано)

Группа бора отличается тенденциями в электронной конфигурации, как показано выше, и в некоторых характеристиках своих элементов. Бор отличается от других членов группы своей твердостью , преломляемостью и нежеланием участвовать в металлической связи. Примером тенденции реакционной способности является склонность бора образовывать реакционноспособные соединения с водородом. [ 5 ]

Несмотря на то, что группа расположена в p-блоке , она печально известна нарушением правила октета своими членами, бором и (в меньшей степени) алюминием. Все члены группы характеризуются как трехвалентные .

Химическая реактивность

[ редактировать ]

Большинство элементов группы бора проявляют возрастающую реакционную способность по мере того, как элементы становятся тяжелее по атомной массе и выше по атомному номеру. Бор , первый элемент в группе, обычно не реагирует со многими элементами, за исключением высоких температур, хотя он способен образовывать многие соединения с водородом , иногда называемые боранами . [ 6 ] Простейший боран — диборан , или B 2 H 6 . [ 5 ] Другой пример – B 10 H 14 .

Следующие элементы 13-й группы, алюминий и галлий , образуют меньше стабильных гидридов, хотя и AlH 3 , и GaH 3 существуют . Индий, следующий элемент в группе, как известно, не образует много гидридов, за исключением сложных соединений, таких как фосфиновый комплекс. H 3 InP(Cy) 3 (Cy= циклогексил ). [ 7 ] Ни в одной лаборатории не синтезировано ни одно стабильное соединение таллия и водорода.

Известно, что все элементы группы бора образуют трехвалентный оксид, в котором два атома элемента ковалентно связаны с тремя атомами кислорода . Эти элементы демонстрируют тенденцию к увеличению pH (от кислого до основного ). [ 13 ] Оксид бора (B 2 O 3 ) слабокислый, оксиды алюминия и галлия (Al 2 O 3 и Ga 2 O 3 соответственно) амфотерны, оксид индия(III) (In 2 O 3 ) почти амфотерен, а таллий(III) ) оксид (Tl 2 O 3 ) является основанием Льюиса , поскольку растворяется в кислотах с образованием солей. Каждое из этих соединений стабильно, но оксид таллия разлагается при температуре выше 875 °C.

Порошкообразный образец триоксида бора (B 2 O 3 ), одного из оксидов бора.

Галогениды

[ редактировать ]

Элементы группы 13 также способны образовывать стабильные соединения с галогенами , обычно формулы MX 3 (где M — элемент группы бора, а X — галоген). [ 14 ] Фтор , первый галоген, способен образовывать стабильные соединения с каждым проверенным элементом (кроме неона и гелия ). [ 15 ] и группа бора не является исключением. Предполагается даже, что нихоний может образовывать соединение с фтором NhF 3 , а затем самопроизвольно распадаться из-за радиоактивности нихония. Хлор также образует стабильные соединения со всеми элементами группы бора, включая таллий, и предположительно вступает в реакцию с нихонием. Все элементы будут реагировать с бромом при правильных условиях, как и с другими галогенами, но менее энергично, чем с хлором или фтором. Йод вступает в реакцию со всеми природными элементами таблицы Менделеева, за исключением благородных газов, и отличается взрывной реакцией с алюминием с образованием AlI 3 . [ 16 ] Астат , пятый галоген, образовал лишь несколько соединений из-за своей радиоактивности и короткого периода полураспада, и никаких сообщений о соединениях со связью At-Al, -Ga, -In, -Tl или -Nh не было. Видно, хотя учёные считают, что оно должно образовывать соли с металлами. [ 17 ] Теннессин , шестой и последний член группы 17, также может образовывать соединения с элементами группы бора; однако, поскольку теннессин является чисто синтетическим и, следовательно, должен быть создан искусственно, его химический состав не исследовался, и любые соединения, вероятно, будут распадаться почти мгновенно после образования из-за его чрезвычайной радиоактивности.

Физические свойства

[ редактировать ]

Было замечено, что элементы группы бора имеют схожие физические свойства , хотя большинство боров являются исключительными. Например, все элементы группы бора, кроме самого бора, мягкие . Более того, все остальные элементы группы 13 относительно реакционноспособны при умеренных температурах , тогда как реакционная способность бора становится сравнимой только при очень высоких температурах. Одна из общих характеристик — наличие трех электронов в валентных оболочках . Бор, будучи металлоидом, является тепло- и электроизолятором при комнатной температуре, но хорошим проводником тепла и электричества при высоких температурах. [ 8 ] В отличие от бора, металлы этой группы являются хорошими проводниками при нормальных условиях. Это соответствует давнему обобщению , согласно которому все металлы проводят тепло и электричество лучше, чем большинство неметаллов. [ 18 ]

Стадии окисления

[ редактировать ]

Эффект инертной s-пары значителен для элементов 13-й группы, особенно для более тяжелых, таких как таллий. Это приводит к различным степеням окисления. В более легких элементах состояние +3 является наиболее стабильным, но состояние +1 становится более распространенным с увеличением атомного номера и является наиболее стабильным для таллия. [ 19 ] Бор способен образовывать соединения с более низкими степенями окисления +1 или +2, то же самое может делать и алюминий. [ 20 ] Галлий может образовывать соединения со степенями окисления +1, +2 и +3. Индий похож на галлий, но его соединения +1 более стабильны, чем соединения более легких элементов. Сила эффекта инертной пары максимальна в таллии, который обычно стабилен только в степени окисления +1, хотя в некоторых соединениях наблюдается состояние +3. С тех пор сообщалось о стабильных и мономерных радикалах галлия, индия и таллия с формальной степенью окисления +2. [ 21 ] Нихоний может иметь степень окисления +5. [ 22 ]

[ редактировать ]

В свойствах представителей группы бора можно наблюдать несколько тенденций. Точки кипения этих элементов падают от периода к периоду, а плотность имеет тенденцию расти.

5 стабильных элементов группы бора
Элемент Точка кипения Плотность (г/см 3 )
Бор 4000 °С 2.46
Алюминий 2519 °С 2.7
Галлий 2204 °С 5.904
Индий 2072 °С 7.31
Таллий 1473 °С 11.85

За исключением синтетического нихония, все элементы группы бора имеют стабильные изотопы . Поскольку все их атомные номера нечетны, бор, галлий и таллий имеют только два стабильных изотопа, тогда как алюминий и индий являются моноизотопными , имея только один, хотя большая часть индия, встречающегося в природе, представляет собой слаборадиоактивный изотоп. 115 В. 10 Группа 11 B оба стабильны, как и 27 Ал, 69 Га и 71 Здесь, 113 В и 203 Тл и 205 Тл. [ 23 ] Все эти изотопы легко встречаются в макроскопических количествах в природе. Однако теоретически все изотопы с атомным номером больше 66 неустойчивы к альфа-распаду . И наоборот, все элементы с атомными номерами меньше или равными 66 (кроме Tc, Pm, Sm и Eu) имеют по крайней мере один изотоп, который теоретически энергетически устойчив ко всем формам распада (за исключением распада протона , который никогда не наблюдался). наблюдалось и спонтанное деление , которое теоретически возможно для элементов с атомными номерами более 40).

Как и все другие элементы, элементы группы бора имеют радиоактивные изотопы, которые либо встречаются в следовых количествах в природе, либо производятся синтетически . Самым долгоживущим из этих нестабильных изотопов является изотоп индия. 115 In с чрезвычайно длительным периодом 4,41 полураспада × 10 14 й . Этот изотоп составляет подавляющее большинство всего встречающегося в природе индия, несмотря на его небольшую радиоактивность. Самым недолговечным является 7 B, с периодом полураспада всего 350 ± 50 × 10 −24 s , являющийся изотопом бора с наименьшим количеством нейтронов и периодом полураспада, достаточно длинным для измерения. Некоторые радиоизотопы играют важную роль в научных исследованиях; некоторые из них используются при производстве товаров для коммерческого использования или, реже, в качестве компонента готовой продукции. [ 24 ]

Группа бора на протяжении многих лет имела много названий. Согласно прежним соглашениям, это была группа IIIB в европейской системе наименований и группа IIIA в американской. Группа также получила два собирательных названия: «Земляные металлы» и «Триэлс». Последнее название происходит от латинской приставки tri- («три») и относится к трем валентным электронам , которые все эти элементы без исключения имеют в своих валентных оболочках . [ 1 ] Название «триэль» было впервые предложено Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) в 1970 году. [ 25 ]

Бор был известен древним египтянам, но только в виде минерала буры . Металлоидный элемент не был известен в чистом виде до 1808 года, когда Хамфри Дэви смог извлечь его методом электролиза . Дэви разработал эксперимент, в котором он растворил борсодержащее соединение в воде и пропустил через него электрический ток, в результате чего элементы соединения разделились на чистое состояние. Чтобы производить большие количества, он перешел от электролиза к восстановлению натрием. Дэви назвал этот элемент борацием . В то же время два французских химика, Жозеф Луи Гей-Люссак и Луи Жак Тенар , использовали железо для восстановления борной кислоты. Произведенный ими бор окислялся до оксида бора. [ 26 ] [ 27 ]

Алюминий, как и бор, впервые был известен в минералах, прежде чем его наконец извлекли из квасцов , распространенного минерала в некоторых регионах мира. Антуан Лавуазье и Хамфри Дэви по отдельности пытались извлечь его. Хотя ни то, ни другое не удалось, Дэви дал металлу его нынешнее название. Лишь в 1825 году датский учёный Ганс Христиан Эрстед успешно получил довольно нечистую форму элемента. За этим последовало множество усовершенствований, значительный прогресс был достигнут всего два года спустя Фридрихом Вёлером , чья слегка измененная процедура все еще давала нечистый продукт. Первый чистый образец алюминия принадлежит Анри Этьену Сент-Клер Девилю , который в этой процедуре заменил калий натрием. В то время алюминий считался драгоценным и выставлялся рядом с такими металлами, как золото и серебро. [ 27 ] [ 28 ] Используемый сегодня метод — электролиз оксида алюминия, растворенного в криолите, — был разработан Чарльзом Мартином Холлом и Полем Эру в конце 1880-х годов. [ 27 ]

Минерал цинковая обманка, более известный как сфалерит , в котором может встречаться индий.

Таллий, самый тяжелый стабильный элемент в группе бора, был открыт Уильямом Круксом и Клодом-Огюстом Лами в 1861 году. В отличие от галлия и индия, таллий не был предсказан Дмитрием Менделеевым , поскольку он был открыт до того, как Менделеев изобрел периодическую таблицу. В результате никто по-настоящему не искал его до 1850-х годов, когда Крукс и Лами исследовали остатки производства серной кислоты. В спектрах они увидели совершенно новую линию, полосу темно-зеленого цвета, которую Крукс назвал в честь греческого слова θαλλός ( таллос ), обозначающего зеленый побег или ветку. Лами смог произвести большее количество нового металла и определил большую часть его химических и физических свойств. [ 29 ] [ 30 ]

Индий — четвертый элемент группы бора, но он был открыт раньше третьего — галлия, а после пятого — таллия. В 1863 году Фердинанд Райх и его помощник Иероним Теодор Рихтер искали в образце минеральной цинковой обманки, также известной как сфалерит (ZnS), спектроскопические линии недавно открытого элемента таллия. Райх нагрел руду в катушке из металлической платины и наблюдал линии, появившиеся в спектроскопе . Вместо ожидаемых зеленых линий таллия он увидел новую линию глубокого индиго-синего цвета. Придя к выводу, что он должен происходить из нового элемента, они назвали его в честь характерного цвета индиго, который он дает. [ 29 ] [ 31 ]

Минералы галлия не были известны до августа 1875 года, когда был открыт сам элемент. Это был один из элементов, существование которого изобретатель таблицы Менделеева предсказал шестью годами ранее. Изучая спектроскопические линии в цинковой обманке, французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран обнаружил в руде признаки нового элемента. Всего за три месяца ему удалось получить образец, который он очистил, растворив его в растворе гидроксида калия (КОН) и пропустив через него электрический ток. В следующем месяце он представил свои открытия Французской академии наук, назвав новый элемент в честь греческого названия Галлии, современной Франции. [ 32 ] [ 33 ]

Последний подтвержденный элемент группы бора, нихоний, не был открыт, а скорее создан или синтезирован. О синтезе элемента впервые сообщила группа Дубнского Объединенного института ядерных исследований в России и Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в США, хотя именно команда Дубны успешно провела эксперимент в августе 2003 года. Нихоний был обнаружен в цепочке распада. московия , который произвел несколько драгоценных атомов нихония. Результаты были опубликованы в январе следующего года. С тех пор было синтезировано около 13 атомов и охарактеризованы различные изотопы. Однако их результаты не соответствовали строгим критериям для того, чтобы считаться открытием, и именно более поздние эксперименты RIKEN 2004 года, направленные на прямой синтез нихония, были признаны ИЮПАК открытием. [ 34 ]

Этимология

[ редактировать ]

Название «бор» происходит от арабского слова, обозначающего минерал бура (بورق, борак ), который был известен еще до того, как бор был добыт. Считается, что суффикс «-on» произошел от слова «carbon». [ 35 ] Алюминий был назван Хамфри Дэви в начале 1800-х годов. Оно происходит от греческого слова alumen , означающего горькую соль, или от латинского alum , минерала. [ 36 ] Галлий происходит от латинского Gallia , что означает Францию, место его открытия. [ 37 ] Индий происходит от латинского слова indicum , что означает краситель индиго , и относится к заметной спектроскопической линии индиго элемента. [ 38 ] Таллий, как и индий, назван в честь греческого слова по цвету его спектроскопической линии: thallos , что означает зеленую ветку или побег. [ 39 ] [ 40 ] «Нихоний» назван в честь Японии ( Нихон по-японски), где он был обнаружен.

Встречаемость и изобилие

[ редактировать ]

Бор с атомным номером 5 — очень легкий элемент. В природе почти не встречается в свободном виде, его численность очень невелика, составляя всего 0,001% (10 ppm). [ 41 ] земной коры. Однако известно, что он встречается более чем в сотне различных минералов и руд : основным источником является бура , но он также встречается в колеманите , бораците , керните , тусионите , берборите и флюоборите . [ 42 ] Крупнейшими мировыми добытчиками и добытчиками бора являются Турция , США , Аргентина , Китай , Боливия и Перу . Турция, безусловно, является самой заметной из них, на ее долю приходится около 70% всей добычи бора в мире. На втором месте находятся Соединенные Штаты, большая часть урожая которых поступает из штата Калифорния . [ 43 ]

Алюминий

[ редактировать ]

Алюминий, в отличие от бора, является наиболее распространенным металлом в земной коре и третьим по распространенности элементом. Он составляет около 8,2% (82 000 частей на миллион) земной коры, уступая только кислороду и кремнию . [ 41 ] Однако он похож на бор тем, что в качестве свободного элемента он редко встречается в природе. Это связано с тенденцией алюминия притягивать атомы кислорода, образуя несколько оксидов алюминия . Сейчас известно, что алюминий встречается почти в таком же количестве минералов, как и бор, включая гранаты , бирюзу и бериллы , но основным источником является бокситовая руда . Ведущими странами мира по добыче алюминия являются Гана , Суринам , Россия и Индонезия , за ними следуют Австралия , Гвинея и Бразилия . [ 44 ]

Галлий — относительно редкий элемент в земной коре и встречается не в таком большом количестве минералов, как его более легкие гомологи. Его распространенность на Земле составляет всего 0,0018% (18 ppm). [ 41 ] Его производство очень низкое по сравнению с другими элементами, но с годами значительно увеличилось по мере совершенствования методов добычи. Галлий можно найти в виде следов в различных рудах, включая боксит и сфалерит , а также в таких минералах, как диаспор и германит . Следовые количества были обнаружены в угле . также [ 45 ] Содержание галлия выше в некоторых минералах, включая галлит (CuGaS 2 ), но они слишком редки, чтобы считаться основными источниками, и вносят незначительный вклад в мировые запасы.

Индий - еще один редкий элемент в группе бора, его содержание составляет всего 0,000005% (0,05 частей на миллион). [ 41 ] Индийсодержащих минералов известно очень мало, все они редки: например, индит . Индий содержится в некоторых цинковых рудах, но лишь в незначительных количествах; точно так же некоторые медные и свинцовые руды содержат следы. Как и в случае с большинством других элементов, содержащихся в рудах и минералах, процесс извлечения индия в последние годы стал более эффективным, что в конечном итоге привело к увеличению выхода. Канада является мировым лидером по запасам индия, но и Соединенные Штаты , и Китай имеют сопоставимые объемы. [ 46 ]

Небольшой пучок стекловолокна

Таллий имеет промежуточное содержание в земной коре, его содержание оценивается в 0,00006% (0,6 частей на миллион). [ 41 ] Встречается на земле, в некоторых камнях, в почве и глине. Многие сульфидные руды железа , цинка и кобальта содержат таллий. В минералах он встречается в умеренных количествах: некоторые примеры — криксит (в котором он был впервые обнаружен), лорандит , рутьерит , буковит , гутчинсонит и сабатьерит . Есть и другие минералы, содержащие небольшое количество таллия, но они очень редки и не служат первоисточником.

Нихоний — это элемент, который никогда не встречается в природе, но был создан в лаборатории. Поэтому он классифицируется как синтетический элемент, не имеющий стабильных изотопов.

Приложения

[ редактировать ]

За исключением синтетического нихония , все элементы группы бора имеют множество применений и применений в производстве и составе многих предметов.

За последние десятилетия бор нашел множество промышленных применений, и продолжают находить новые. Обычное применение - стекловолокно . [ 47 ] Рынок боросиликатного стекла быстро расширился ; Наиболее примечательным среди его особых качеств является гораздо большая устойчивость к тепловому расширению, чем у обычного стекла. Еще одним коммерчески расширяющимся применением бора и его производных является производство керамики . Некоторые соединения бора, особенно оксиды, обладают уникальными и ценными свойствами, которые привели к замене ими других материалов, менее полезных. Бор можно найти в горшках, вазах, тарелках и керамических ручках для кастрюль из-за его изоляционных свойств.

Соединение буры используется в отбеливателях для одежды и зубов. Твердость бора и некоторых его соединений дает ему широкий спектр дополнительных применений. Небольшая часть (5%) производимого бора находит применение в сельском хозяйстве. [ 47 ]

Алюминий

[ редактировать ]

Алюминий — это металл, который широко используется в повседневной жизни. Чаще всего он встречается в строительных материалах, в электрических устройствах, особенно в качестве проводника в кабелях, а также в инструментах и ​​посуде для приготовления и консервирования продуктов питания. Отсутствие реакционной способности алюминия с пищевыми продуктами делает его особенно полезным для консервирования. Его высокое сродство к кислороду делает его мощным восстановителем . Мелко измельченный чистый алюминий быстро окисляется на воздухе, выделяя при этом огромное количество тепла (температура горения около 5500 °F или 3037 °C ), что приводит к его применениям в сварке и других областях, где требуется большое количество тепла. Алюминий входит в состав сплавов, используемых для изготовления легких корпусов самолетов. Автомобили также иногда используют алюминий в своей конструкции и кузове, и аналогичные применения есть в военной технике. Менее распространенное использование включает компоненты украшений и некоторые гитары. Этот элемент также находит применение в разнообразной электронике. [ 48 ] [ 49 ]

Галлий является одним из основных компонентов синих светодиодов.

Галлий и его производные нашли применение только в последние десятилетия. Арсенид галлия использовался в полупроводниках , в усилителях , в солнечных элементах (например, в спутниках ) и в туннельных диодах для схем FM-передатчиков. Сплавы галлия используются в основном в стоматологических целях. Хлорид галлия-аммония используется для изготовления выводов транзисторов . [ 50 ] Основное применение галлия — светодиодное освещение. Чистый элемент использовался в качестве легирующей примеси в полупроводниках. [ нужна ссылка ] и имеет дополнительное применение в электронных устройствах с другими элементами. Галлий обладает свойством «намачивать» стекло и фарфор, поэтому его можно использовать для изготовления зеркал и других предметов с высокой отражающей способностью. Галлий можно добавлять в сплавы других металлов, чтобы снизить их температуру плавления.

Использование индия можно разделить на четыре категории: большая часть (70%) производства используется для покрытий, обычно в сочетании с оксидом индия и олова (ITO); меньшая часть (12%) идет на сплавы и припои ; аналогичное количество используется в электрических компонентах и ​​полупроводниках; и последние 6% идут на второстепенные приложения. [ 51 ] Среди предметов, в которых может быть обнаружен индий, — покрытия, подшипники, устройства отображения, теплоотражатели, люминофоры и стержни управления ядерным оружием . Оксид индия-олова нашел широкий спектр применений, включая стеклянные покрытия, солнечные панели , уличные фонари, электрофосетические дисплеи (EPD), электролюминесцентные дисплеи (ELD), плазменные панели (PDP), электрохимические дисплеи (EC), автоэмиссионные дисплеи (FED). ), натриевые лампы , лобовое стекло и электронно-лучевые трубки , что делает его самым важным соединением индия. [ 52 ]

Таллий используется в своей элементарной форме чаще, чем другие элементы группы бора. Несоединенный таллий используется в легкоплавких стеклах, фотоэлектрических элементах , переключателях, ртутных сплавах для стеклянных термометров низкого диапазона и солях таллия. Его можно найти в лампах и электронике, а также используют при визуализации миокарда . Исследована возможность использования таллия в полупроводниках, он является известным катализатором органического синтеза. Гидроксид таллия (TlOH) используется в основном в производстве других соединений таллия. Сульфат таллия (Tl 2 SO 4 ) является выдающимся средством уничтожения вредителей и является основным компонентом некоторых крысиных и мышиных ядов. Однако США и некоторые европейские страны запретили это вещество из-за его высокой токсичности для человека. Однако в других странах рынок этого вещества растет. Tl 2 SO 4 также используется в оптических системах. [ 53 ]

Биологическая роль

[ редактировать ]

Ни один из элементов группы 13 не играет важной биологической роли у сложных животных, но некоторые из них, по крайней мере, связаны с живым существом. Как и в других группах, более легкие элементы обычно играют большую биологическую роль, чем более тяжелые. Самые тяжелые из них токсичны, как и остальные элементы в те же периоды. Бор необходим большинству растений, клетки которых используют его для укрепления клеточных стенок . Он встречается в организме человека, безусловно, как незаменимый микроэлемент , но продолжаются споры о его значении в питании человека. Химический состав бора позволяет ему образовывать комплексы с такими важными молекулами, как углеводы , поэтому вполне вероятно, что он может принести больше пользы человеческому организму, чем считалось ранее. Также было показано, что бор способен заменять железо в некоторых его функциях, особенно при заживлении ран. [ 54 ] Алюминий не имеет известной биологической роли в растениях или животных, несмотря на его широкое распространение в природе. [ 55 ] Галлий не необходим человеческому организму, но его связь с железом (III) позволяет ему связываться с белками, которые транспортируют и хранят железо. [ 56 ] Галлий также может стимулировать обмен веществ. Индий и его более тяжелые гомологи не играют биологической роли, хотя соли индия в небольших дозах, как и галлий, могут стимулировать обмен веществ. [ 31 ]

Токсичность

[ редактировать ]

Каждый элемент группы бора имеет уникальный профиль токсичности для растений и животных.

В качестве примера токсичности бора было замечено, что он наносит вред ячменю в концентрациях, превышающих 20 мМ . [ 57 ] Симптомы токсичности бора у растений многочисленны, что усложняет исследования: они включают замедление деления клеток, замедление роста побегов и корней, снижение продукции хлорофилла листьев, угнетение фотосинтеза, снижение проводимости устьиц, [ 58 ] уменьшение вытеснения протонов из корней, [ 59 ] и отложение лигнина и суберина . [ 60 ]

Алюминий не представляет заметной токсичности в небольших количествах, но очень большие дозы слегка токсичны. Галлий не считается токсичным, хотя может иметь незначительные последствия. Индий не токсичен, и с ним можно обращаться почти с теми же мерами предосторожности, что и с галлием, но некоторые из его соединений токсичны от легкой до умеренной.

Таллий, в отличие от галлия и индия, чрезвычайно токсичен и стал причиной многих смертей от отравления. Его наиболее заметным эффектом, проявляющимся даже при приеме крошечных доз, является выпадение волос по всему телу, но он вызывает широкий спектр других симптомов, нарушая и в конечном итоге останавливая функции многих органов. Почти бесцветность, отсутствие запаха и вкуса соединений таллия привела к их использованию убийцами. Частота отравлений таллием, преднамеренных и случайных, увеличилась, когда таллий (с его столь же токсичным соединением, сульфатом таллия) вводился для борьбы с крысами и другими вредителями. Поэтому использование пестицидов таллия запрещено с 1975 года во многих странах, включая США.

Нихоний является крайне нестабильным элементом и распадается с испусканием альфа-частиц . Из-за своей сильной радиоактивности он определенно был бы чрезвычайно токсичен, хотя значительные количества нихония (более нескольких атомов) еще не были получены. [ 61 ]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ название икосагены для группы 13, Иногда использовалось [ 2 ] в отношении икосаэдрических структур, характерно образованных его элементами.
  2. ^ На сегодняшний день ни одно соединение нихония не синтезировано (за исключением, возможно, NhOH), а все остальные предложенные соединения являются полностью теоретическими.
  1. ^ Перейти обратно: а б Коц, Джон К.; Трейчел, Пол и Таунсенд, Джон Рэймонд (2009). Химия и химическая реакционная способность . Том. 2. Белмонт, Калифорния, США: Thomson Books. п. 351. ИСБН  978-0-495-38712-1 .
  2. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 227. ИСБН  978-0-08-037941-8 .
  3. ^ Фармакология и диетическое вмешательство при лечении заболеваний под редакцией Фаика Атроши, стр. 45.
  4. ^ Доббс, Майкл (2009). Клиническая нейротоксикология: синдромы, вещества, среды . Филадельфия, Пенсильвания: Сондерс. стр. 276–278. ISBN  978-0-323-05260-3 .
  5. ^ Перейти обратно: а б с Хардинг А., Чарли; Джонсон, Дэвид; Джейнс, Роб (2002). Элементы блока p . Кембридж, Великобритания: Открытый университет. п. 113. ИСБН  0-85404-690-9 .
  6. ^ Рагхаван, PS (1998). Понятия и проблемы неорганической химии . Нью-Дели, Индия: Издательство Discovery. п. 43. ИСБН  81-7141-418-4 .
  7. ^ Коул, ML; Хиббс, Делавэр; Джонс, К.; Смитис, Северная Каролина (2000). «Фосфиновые и фосфидо-индийгидридные комплексы и их использование в неорганическом синтезе». Журнал Химического общества, Dalton Transactions (4): 545–550. дои : 10.1039/A908418E .
  8. ^ Перейти обратно: а б Даунс , стр. 197–201.
  9. ^ Дэйнтит, Джон (2004). Оксфордский химический словарь . Книги Маркет Хауса. ISBN  978-0-19-860918-6 .
  10. ^ Bleshinsky, S. V.; Abramova, V. F. (1958). Химия индия (на русском языке). Листья. п. 301.
  11. ^ Даунс , стр. 195–196.
  12. ^ Хендерсон , с. 6
  13. ^ Джеллисон, GE; Панек, ЛВ; Брей, Пи Джей; Роуз, Великобритания (1977). «Определения структуры и связи в стекловидном теле B 2 O 3 с помощью B 10 , Б 11 и О 17 ЯМР» . Журнал химической физики . 66 (2): 802. Бибкод : 1977JChPh..66..802J . doi : 10.1063/1.433959 . Проверено 16 июня 2011 г.
  14. ^ Хендерсон , с. 60
  15. ^ Янг, JP; Хайре, Р.Г.; Петерсон-младший; Энсор, Д.Д.; Товарищ, РЛ (1981). «Химические последствия радиоактивного распада. 2. Спектрофотометрическое исследование врастания берклия-249 и калифорния-249 в галогениды эйнштейния-253». Неорганическая химия . 20 (11): 3979–3983. дои : 10.1021/ic50225a076 .
  16. ^ Фрэнсис, Уильям (1918). «Химический вестник, или Журнал практической химии» . XVI . Бостон, Массачусетс: 269. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  17. ^ Роза, Грег (2010). Галогенные элементы: фтор, хлор, бром, йод, астат . Нью-Йорк, Нью-Йорк, США: The Rozen Publishing Group, Inc. с. 33. ISBN  978-1-4358-3556-6 .
  18. ^ Жирар, Джеймс Э. (2010). Криминалистика: судебная медицина, преступность и терроризм . Джонс и Бартлетт Обучение. п. 221. ИСБН  978-0-7637-7731-9 .
  19. ^ Хендерсон , с. 57
  20. ^ Барретт, Джек (2001). Структура и связь . Кембридж, Великобритания: Королевское химическое общество. п. 91. ИСБН  0-85404-647-Х .
  21. ^ Протченко Андрей Владимирович; Данге, Дипак; Хармер, Джеффри Р.; Тан, Кристина Ю.; Шварц, Эндрю Д.; Келли, Майкл Дж.; Филлипс, Николас; Тирфоин, Реми; Бирджкумар, Кришна Хасомал; Джонс, Кэмерон; Кальцояннис, Николас; Маунтфорд, Филип; Олдридж, Саймон (16 февраля 2014 г.). «Стабильные радикалы GaX 2 , InX 2 и TlX 2 ». Природная химия . 6 (4): 315–319. Бибкод : 2014НатЧ...6..315П . дои : 10.1038/nchem.1870 . ПМИД   24651198 .
  22. ^ Хейр, Ричард Г. (2006). «Трансактиниды и элементы будущего». В Морссе; Эдельштейн, Норман М.; Фугер, Жан (ред.). Химия актинидных и трансактинидных элементов (3-е изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer Science+Business Media . ISBN  1-4020-3555-1 .
  23. ^ Олдридж, Саймон; Даунс, Энтони Дж.; Даунс, Тони (2011). Металлы группы 13: алюминий, галлий, индий и таллий: химические закономерности и особенности . Джон Уайли и сыновья. п. ii. ISBN  978-0-470-68191-6 .
  24. ^ Даунс , стр. 19–24.
  25. ^ Джиролами, GS (2009). «Происхождение терминов пниктоген и пниктид». J Chem Educ . 86 (10): 1200–1201. Бибкод : 2009JChEd..86.1200G . дои : 10.1021/ed086p1200 .
  26. ^ Кребс, Роберт Э. (2006). История и использование химических элементов нашей Земли: Справочное руководство . Гринвуд Пресс. п. 176. ИСБН  978-0-313-33438-2 .
  27. ^ Перейти обратно: а б с Уикс, Мария Эльвира (1932). «Открытие элементов. XII. Другие элементы, выделенные с помощью калия и натрия: бериллий, бор, кремний и алюминий». Журнал химического образования . 9 (8): 1386. Бибкод : 1932JChEd...9.1386W . дои : 10.1021/ed009p1386 .
  28. ^ Даунс , с. 15
  29. ^ Перейти обратно: а б Уикс, Мария Эльвира (1932). «Открытие элементов. XIII. Некоторые спектроскопические открытия». Журнал химического образования . 9 (8): 1413. Бибкод : 1932JChEd...9.1413W . дои : 10.1021/ed009p1413 .
  30. ^ Энхаг, Пер (2004). Энциклопедия элементов: технические данные, история, обработка, применение . Уайли. п. 71. Бибкод : 2004eetd.book.....E . ISBN  978-3-527-30666-4 .
  31. ^ Перейти обратно: а б Эмсли , с. 192
  32. ^ Эмсли , стр. 158–159.
  33. ^ Уикс, Мария Эльвира (1932). «Открытие элементов. XV. Некоторые элементы, предсказанные Менделеевым». Журнал химического образования . 9 (9): 1605–1619. Бибкод : 1932JChEd...9.1605W . дои : 10.1021/ed009p1605 .
  34. ^ Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkoy, V.; Lobanov, Yu.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu.; Gulbekian, G.; Bogomolov, S. (2004). "Experiments on the synthesis of element 115 in the reaction 243 Являюсь( 48 Ка, хп) 291-х 115 дюймов (PDF) . Физический обзор C. 69 ( 2): 021601. Бибкод : 2004PhRvC..69b1601O . doi : 10.1103/PhysRevC.69.021601 .
  35. ^ Лаврова, Натали (2010). Словообразовательные стратегии в современном английском языке . Германия: GRIN Verlag. п. 95. ИСБН  978-3-640-53719-8 .
  36. ^ Бугарски, Ранко (2000). Томич, Ольга Мишеска; Милорад, Радованович (ред.). История и перспективы изучения языка . Амстердам, Нидерланды: John Benjamins Publishing Co. стр. 211. ISBN  90-272-3692-5 .
  37. ^ Уикс, Мария Эльвира (1932). «Открытие элементов. XIII. Некоторые элементы, предсказанные Менделеевым». Журнал химического образования . 9 (9): 1605–1619. Бибкод : 1932JChEd...9.1605W . дои : 10.1021/ed009p1605 .
  38. ^ Венецкий, С. (1971). "Индий". Металлург . 15 (2): 148–150. дои : 10.1007/BF01088126 .
  39. ^ Харпер, Дуглас. «таллий» . Интернет-словарь этимологии .
  40. ^ Уикс, Мария Эльвира (1932). «Открытие элементов. XIII. Дополнительное примечание к открытию таллия». Журнал химического образования . 9 (12): 2078. Бибкод : 1932JChEd...9.2078W . дои : 10.1021/ed009p2078 .
  41. ^ Перейти обратно: а б с д и Коц, Джон К.; Трейчел, Пол и Таунсенд, Джон Рэймонд (2009). Химия и химическая реакционная способность . Том. 2. Белмонт, Калифорния, США: Thomson Books. п. 979. ИСБН  978-0-495-38712-1 .
  42. ^ Кляйн, Корнелис и Херлбат, Корнелиус младший (1985) Руководство по минералогии , Wiley, 20-е изд., стр. 343–347, ISBN   0-471-80580-7
  43. ^ Збайолу, Г.; Послу, К. (1992). «Добыча и переработка боратов в Турции». Обзор переработки полезных ископаемых и добывающей металлургии . 9 (1–4): 245–254. Бибкод : 1992MPEMR...9..245O . дои : 10.1080/08827509208952709 .
  44. ^ Эмсли , стр. 22–26.
  45. ^ Шань Сяо-цюань; Ван Вэнь и Вэнь Бэй (1992). «Определение галлия в угле и угольной золе методом электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии с использованием отбора проб шлама и химической модификации никеля». Журнал аналитической атомной спектрометрии . 7 (5): 761. doi : 10.1039/JA9920700761 .
  46. ^ Шварц-Шампера, Ульрих; М. Герциг; Питер; по геологическим наукам и природным ресурсам, Федеральный институт (2002 г.). Индий: геология, минералогия и экономика . Берлин, Германия: Springer Verlag. п. 161. ИСБН  3-540-43135-7 .
  47. ^ Перейти обратно: а б Роски, Х.В.; Этвуд, Дэвид А. (2003). Группа 13 химия III: промышленное применение . Берлин, Германия: Springer-Verlag. стр. 3–10. ISBN  3-540-44105-0 .
  48. ^ Грегори, JW (2004). элементы экономической геологии . Тейлор и Фрэнсис. п. 152.
  49. ^ Чаттерджи, К.К. (2007). Использование металлов и металлических минералов . Нью Эйдж Интернэшнл. п. 9. ISBN  978-81-224-2040-1 .
  50. ^ Чендлер, Гарри (1998). Металлургия для неметаллурга . АСМ Интернешнл. п. 59. ИСБН  0-87170-652-0 .
  51. ^ Министерство внутренних дел США (2007 г.). Ежегодник минералов: металлы и минералы; 2005 . Вашингтон, округ Колумбия: Типография правительства США. стр. 36–1. ISBN  978-1-4113-1980-6 .
  52. ^ Шварц-Шампера, Ульрих; М. Герциг, Питер; по геологическим наукам и природным ресурсам, Федеральный институт (2002 г.). Индий: геология, минералогия и экономика . Берлин, Германия: Springer Verlag. п. 169. ИСБН  3-540-43135-7 .
  53. ^ Магер, Жанна (1998). Энциклопедия охраны труда и техники безопасности . Женева, Швейцария: Публикации Международной организации труда. п. раздел 63.40. ISBN  978-92-2-109816-4 .
  54. ^ Рейли, Конор (2004). Пищевые микроэлементы . Эймс, Айова: издательство Blackwell Publishing. п. 217. ИСБН  1-4051-1040-6 .
  55. ^ Эксли, Кристофер (2013), «Алюминий в биологических системах» , Крецингер, Роберт Х.; Уверский Владимир Н.; Пермяков, Евгений А. (ред.), Энциклопедия металлопротеинов , Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer, стр. 33–34, doi : 10.1007/978-1-4614-1533-6_105 , ISBN  978-1-4614-1533-6 , получено 17 апреля 2022 г.
  56. ^ Крайтон, Роберт Р. (2008). Биологическая неорганическая химия: введение . Великобритания. п. 9. ISBN  978-0-444-52740-0 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  57. ^ Фангсен, Сюй (2007). Достижения в области борного питания растений и животных . Дордрехт, Нидерланды: Springer. п. 84. ИСБН  978-1-4020-5382-5 .
  58. ^ Ловатт, Кэрол Дж.; Бейтс, Лоретта М. (1984). «Раннее влияние избытка бора на фотосинтез и рост». Журнал экспериментальной ботаники . 35 (3): 297–305. дои : 10.1093/jxb/35.3.297 .
  59. ^ РОЛЬДАН, Марта; Бельвер, Андрес; Родригес-Росалес, Пилар; ФЕРРОЛЬ, Нурия; Донэйр, Хуан Педро (январь 1992 г.). «Влияние бора in vivo и in vitro на протонный насос плазматической мембраны корней подсолнечника». Физиология Плантарум . 84 (1): 49–54. дои : 10.1111/j.1399-3054.1992.tb08763.x .
  60. ^ Ганати, Фазех; Морита, Акио; Ёкота, Хироми (июнь 2002 г.). «Индукция суберина и увеличение содержания лигнина избытком бора в клетках табака». Почвоведение и питание растений . 48 (3): 357–364. Бибкод : 2002SSPN...48..357G . дои : 10.1080/00380768.2002.10409212 . S2CID   84906176 .
  61. ^ Доббс, Майкл (2009). Клиническая нейротоксикология: синдромы, вещества, среды . Филадельфия: Сондерс. п. 277. ИСБН  978-0-323-05260-3 .

Библиография

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 20c32329069c9467a777a7e367cd5e48__1719531960
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/20/48/20c32329069c9467a777a7e367cd5e48.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Boron group - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)