Gruppo 3A della Tavola Periodica

Gli elementi del Gruppo 3A  o Gruppo 13 sono Boro, Alluminio, Gallio, Indio e Tallio che hanno una configurazione elettronica ns2,np1.

Sia l’energia di ionizzazione che l’elettronegatività diminuiscono dal boro all’alluminio, ma scendendo lungo il gruppo, tali proprietà periodiche mostrano piccole variazioni ed in particolare l’elettronegatività aumenta dal gallio al tallio. Inoltre l’alluminio e il gallio hanno raggi atomici quasi identici e anche i raggi ionici di Al3+ e Ga3+ differiscono di poco.

Contrariamente agli altri elementi del gruppo il cui numero di ossidazione più comune è +3, il tallio ha +1 come numero di ossidazione più comune il che implica che tende a perdere solo l’elettrone appartenente all’orbitale 6p.

Molte di queste anomalie possono essere comprese considerando la configurazione elettronica degli ultimi tre elementi del gruppo:

Ga: [Ar], 4s2, 3d10,4p1

In: [Kr], 5s2. 4d10, 5p1

Tl:[ Xe], 4f14, 6s2. 5d10, 6p1

In tutti e tre i casi l’orbitale d è pieno e, poiché gli elettroni di tipo d sono meno efficaci nello schermare la carica nucleare rispetto agli elettroni s e p, si verifica che gli elettroni esterni sono maggiormente attratti dal nucleo. Quindi i raggi atomici del gallio e dell’indio sono più piccoli di quanto ci si aspetterebbe: questa contrazione di dimensioni per gli elementi che seguono il blocco d ovvero il blocco dei metalli di transizione è detta contrazione del blocco d.

Analoghe considerazioni possono essere fatte per il tallio per il quale, vi sono anche gli elettroni 4f che schermano la carica nucleare in modo ancora meno efficace con la conseguenza che il raggio atomico del tallio è di poco maggiore rispetto a quello dell’indio.

Nonostante appartengano allo stesso Gruppo tali elementi mostrano proprietà diverse: il boro infatti è un semimetallo, non dà luogo alla formazione di composti ionici e mostra proprietà simili a quelle del silicio secondo la relazione diagonale.

Il boro infatti come il silicio mostra un’alta temperatura di fusione, è un semiconduttore e forma idruri infiammabili detti rispettivamente borani e silani.

Sia il boro che il silicio formano composti binari con gli alogeni che vengono idrolizzati per dare rispettivamente acido boricoacido ortosilicico secondo le reazioni:

BCl3 + 3 H2O → H3BO3 + 3 HCl

SiCl4 + 4 H2O → H4SiO4 + 4 HCl

Gli ossidi sia del boro che del silicio rispettivamente B2O3 e SiO2 sono entrambi ossidi acidi. Sia il boro che il silicio reagiscono con i metalli per formare boruri e siliciuri.

L’alluminio è un metallo che mostra, secondo la relazione diagonale proprietà simili a quelle del berillio. Sia l’alluminio che il berillio vengono passivati dall’acido nitrico concentrato con formazione di un ossido inerte superficiale.

In ambiente basico sia l’alluminio che il berillio formano alluminati [Al(OH)6]3-  e berillati [Be(OH)4]2- ed entrambi gli idrossidi hanno comportamento anfotero.

Entrambi i metalli formano i nitruri rispettivamente AlN e Be3N2 che in acqua liberano ammoniaca secondo le reazioni:

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Author: Chimicamo

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