Borowce

1.BOROWCE, pierwiastki chem. stanowiące 13 grupę (dawniej III grupę gł.) układu okresowego pierwiastków: bor (B), glin (Al), gal (Ga), ind (In), tal (Tl); bor jest niemetalem, o właściwościach chem. i fiz. zbliżonych do krzemu; pozostałe borowce są nieszlachetnymi, łatwo topliwymi metalami, których tlenki są amfoteryczne, przy czym od glinu do talu wzrastają ich właściwości zasadowe; charakterystyczny stopień utlenienia III, a gal, ind i tal -- także I (dla talu związki najtrwalsze); występują w przyrodzie, przy czym najbardziej rozpowszechniony jest glin.

2. Bor:

Bor (B) (Borum) - pierwiastek chem. z bloku p, grupy 13, trudno topliwy półmetal, brunatny proszek; mało aktywny chemicznie. Został odkryty przez: H. Davy, J.L. w Anglia, Francja w 1828r. Bor krystaliczny jest czarnoszary, bardzo twardy, bierny chemicznie. Bor bezpostaciowy jest brunatny lub oliwkowozielony, znacznie łatwiej wchodzi w reakcje chemiczne. Temperatura topnienia to 2300C a wrzenia to 2550oC. W związkach chemicznych występuje na +3 stopniu utlenienia. Nie rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach ani roztworach zasad. Z tlenem tworzy silnie higroskopijny, bezbarwny tlenek B2O3 o własnościach amfoterycznych. Posiada trzy odmiany alotropowe. W stanie pary występuje w cząsteczkach dwuatomowych B2, które są paramagnetyczne.

a) zastosowanie:
służy jako dodatek stopowy podwyższający twardość stali
wykazuje dużą zdolność pochłaniania neutronów i z tego względu stosuje się go w energetyce jądrowej.
Stosowany jako dodatek do szkła laboratoryjnego
w produkcji środków bakteriobójczych
jest stosowany jako środek odtleniający w procesach metalurgicznych

b) występowanie
jest niezbyt często występującym pierwiastkiem w przyrodzie
w przyrodzie występóje głównie w postaci boranów : sassolinu H3BO3, boraksu Na2B4O7*10H2O i kernitu Na2B4O7*4H2O.
Zajmuje on pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej 21 miejsce zawartość w skorupie ziemskiej
(litosfera + atmosfera + hydrosfera) 0,0009%

c) reakcje boru
kwas ortoborowy H3BO3 - powstaje podczas hydrolizy halogenków boru lub utleniania boru stężonym kwasem azotowym
kwas metaborowy HBO2, powstający wskutek odwodnienia kwasu ortoborowego.

Znane są sole kwasu nadborowego H2B4O7 i innych nadtlenowych kwasów boru. Z metalami tworzy twarde i trudno topliwe borki. Borowodorek sodu NaBH4 jest ważnym reduktorem. Inne, ważne związki boru to: borazol B3N3H6, boraks Na2B4O7·10H2O, borek węgla B4C, azotek boru BN (borazon), siarczek boru B2S3. Bor jest stosowany jako środek odtleniający w procesach metalurgicznych oraz jako dodatek zwiększający twardość stali. Bor i jego stopy wykorzystywane są w technice jądrowej do wytwarzania osłon pochłaniających strumienie neutronów.

d) znaczenie biologiczne
Bor jest niezbędny do życia roślinom.
- odpowiada za transport związków organicznych w łyku (głównie cukrów)
- wpływa na prawidłowy wzrost łagiewki pyłkowej (jego brak powoduje zahamowanie jej wzrostu)
- wpływa na wytorzenie elementów płciowych u roślin

2.Glin:

Glin 13Al - (aluminium) pierwiastek chem. z bloku p, grupy 13; srebrzystobiały metal, lekki, miękki, kowalny, ciągliwy, b. dobry przewodnik ciepła i elektryczności; wykazuje właściwości amfoteryczne (zarówno zasadowe jak i kwasowe). Został odkryty przez: Hansa Christiana Oersteda w Dani w 1825r. W temperaturze 900 K staje się kruchy i daje się sproszkować. Odporny na korozję; pokrywa się cienką warstewką tlenku nie dopuszczając do głębszego zniszczenia. Glin jest otrzymywany w wyniku elektrolizy roztworu trójtlenku glinowego Al2O3 (wyodrębnionego uprzednio z boksytu) w stopionym kriolicie. Glin ulega działaniu kwasu solnego, gorących i rozcieńczonych kwasów: azotowego i octowego, gorącego stężonego kwasu siarkowego. Kwas fosforowy i kwasy organiczne nie atakują glinu. Temperatura topnienia to 630,37oC, a wrzenia to 2467oC.

a)zastosowanie
Glin w postaci stopów (aluminium) znalazł bardzo szerokie zastosowanie. Są one bardzo ważnym materiałem konstrukcyjnym.
folie aluminiowe stosuje się do pakowania żywności
wykonuje się kotły, naczynia kuchenne, przewody elektryczne i armaturę przemysłową
pył aluminiowy znalazł zastosowanie do produkcji ochronnej farby (srebrnej) oraz jako dobry reduktor w syntezie chemicznej
w teleskopach wykorzystuje się zwierciadła z napyloną warstwą aluminium
części statków kosmicznych
służy do produkcji przedmiotów codziennego użytku
za pomocą glinu można wydzielać inne metale z ich związków (aluminotermia)
glinokrzemiany są podstawowymi składnikami wyrobów ceramicznych
zabarwione kryształy korundu znane są jako kamienie szlachetne (kamienie ozdobne) - rubiny, szafiry - wykorzystywane technicznie w konstrukcji laserów
b) występowanie
jest jednym z najczęściej występujących pierwiastków w przyrodzie
występuje głównie w postaci glinokrzemianów potasu, sodu i wapnia
spotkać też można tlenek glinu Al2O3 zwany korundem
minerał ten zabarwiony na czerwono przez domieszkę Cr2O3 jest kamieniem szlachetnym nazywanym rubinem
zajmuje pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej 3 miejsce (litosfera + atmosfera + hydrosfera) 8,22%
występuje w minerałach: kaolinicie [Al2(OH)4][Si2O5], silimanicie Al2SiO5, albicie Na[AlSi3O8], ortoklazie K[AlSi3O8], boksycie AlO(OH), kriolicie Na3[AlF6], korundzie Al2O3, gibbsycie Al(OH)3, i w wielu innych
c) reakcje glinu
Glin i jego wodorotlenki rozpuszczają się w alkaliach dając czterohydrokso- i sześciohydroksogliniany. W reakcji wodorotlenków glinu z kwasami powstają sole. Najbardziej znanym połączeniem glinu z tlenem jest otrzymywany w wysokich temperaturach, trudnotopliwy i bardzo twardy korund, krystalizujący w układzie heksagonalnym. Oprócz niego występuje wiele innych, często uwodnionych odmian Al2O3, otrzymywanych z wodorotlenków glinu w niższych temperaturach. Spiekanie Al2O3 z tlenkami metali dwuwartościowych prowadzi do powstania spineli. Z wodorem glinu tworzy (pośrednio) silnie spolimeryzowany wodorek. Glin łatwo reaguje z fluorowcami.
d) znaczenie biologiczne
Glin nie ma znaczenia biologicznego, jendak niektórzy ludzie są uczuleni na ten metal.
3.Gal:
Gal (Ga) (gallium) - pierwiastek chem. z bloku p, grupy 13; srebrzysty metal. Został odkryty przez: Paul Emile Lecoq de Boisbaudran w miejsce Francja w 1875r. Jest srebrzystobiałym metalem o niebieskim połysku, lekkim i miękkim. Ma bardzo niską temperaturę topnienia. Występuje w cząsteczkach dwuatomowych Ga2 . W stanie ciekłym zwilża szkło. Gal jest otrzymywany jako produkt uboczny przy produkcji cynku i aluminium . Gal jest srebrzystoniebieskim metalem, temperatura topnienia 29,8C. Stopiony gal wykazuje skłonność do przechłodzenia.
a) Zastosowanie
stosuje się do wyrobu termometrów kwarcowych, przeznaczonych do pomiaru wysokich temperatur
tworzy stopy użytkowe z licznymi metalami
służy do produkcji zaworów w automatycznych urządzeniach przeciwpożarowych
w elektronice stosuje się arsenek galu GaAs o właściwościach półprzewodzących
stopy galu służą do lutowania na zimno
warstwy z arsenku galu stosuje się w ultraszybkich procesorach
jest stosowany jako jedna z warstw w diodach elektroluminescencyjnych oraz elementach piezoelektrycznych
izotop 68Ga używany jest do scyntygraficznego diagnozowania nowotworów układu limfatycznego i tkanek miękkich
służy do produkcji baterii słonecznych
w farbach świecących spełnia rolę aktywatora
b) występowanie
jest niezbyt często występującym pierwiastkiem w przyrodzie
występuje w postaci minerału germanicie Cu2GeS3, boksycie AlO(OH) i sfalerycie ZnS
towarzyszy rudom cynku w Afryce Południowej
Zajmuje on pod względem rozpowszechnienia w skorupie ziemskiej 45 miejsce zawartość w skorupie ziemskiej (litosfera + atmosfera + hydrosfera) 0,0019%
c) reakcje galu
Gal w temperaturze pokojowej nie ulega działaniu powietrza. Nie ulega działaniu kwasów nieutleniających. Reaguje z kwasem azotowym na gorąco i gorącym, stężonym kwasem siarkowym (redukując go do dwutlenku siarki SO2). Rozpuszcza się w roztworach zasad. W temperaturze pokojowej reaguje z chlorem i bromem tworząc halogenki GaX3 a z jodem, siarką i azotem reaguje w temperaturze czerwonego żaru dając jodek GaI3, siarczek Ga2S3 i azotek GaN.
d) znaczenie w przyrodzie - nie posiada żadnego
4.Ind (In) (Indium) - pierwiastek chem. z bloku p, grupy 13, rzadko spotykany miękki metal. Jest srebrzystobiałym metalem, lekkim i miękkim. Ma bardzo niską temperaturę topnienia. Posiada charakterystyczną linię widmową 451.13 nm (prążek obserwowany w widmie promieniowania elektromagnet. (opt. lub rentgenowskiego) ciała). Ind jest otrzymywany jako produkt uboczny z blendy cynkowej. Znane są 32 izotopy indu, w tym 2 trwałe.
a) zastosowanie
niektóre związki indu (np. InSb, InAs) znajdują zastosowanie jako półprzewodniki
składnik latwotopliwych stopów i powłok antykorozyjnych
używany w produkcji tranzystorów
Izotop 111In używany jest do znakowania monoklonalnych antyciał w badaniach immunoscyntygraficznych
b) występowanie
występuje w niewielkich ilościach w minerałach zawierających cynk , żelazo , ołów i miedź
zawartość w skorupie ziemskiej (litosfera + atmosfera + hydrosfera) 0,000021%
c) reakcje indynu
Ind wykazuje odporność na działanie powietrza. Na gorąco reaguje z fluorowcami. Ulega rozpuszczeniu w kwasach: azotowym, siarkowym i solnym. In2O3 i In(OH)3 mają własności amfoteryczne. Do bardziej pospolitych związków indu należą: In2O3, InO, In2S3, InCl3, In2(SO4)3·9H2O.
5. Tul
Tul (Tm) (thallium) - pierwiastek chem. z bloku f, grupy 3, lantanowców; miękki srebrzysty metal. Jego połysk zanika pod działaniem powietrza. Z tego powodu przechowuje się go w glicerynie. Tal otrzymuje się jako produkt uboczny przy przeróbce pirytów, metaliczny powstaje w wyniku elektrolizy Tl2SO4.
a) zastosowanie
emituje promienie g zbliżone długością fali do promieni rentgenowskich i jest używany w przenośnych urządzeniach wykorzystujących te promienie m.ni. w przemyśle papierniczym do pomiarów grubości papieru
znajduje zastosowanie jako składnik stopów, szkieł optycznych, elementów półprzewodnikowych, katalizatorów, związków akrylowo-talowych (używanych w syntezach organicznych), pestycydów (głównie środków gryzoniobójczych), termometrów

b) występowanie
w przyrodzie występuje w niewielkich ilościach w minerałach zawierających cynk, ołów, żelazo, miedź i chrom.
własne minerały talu: crookesyt (Tl, Cu, Ag)2Se, lorandyt TlAsS2, są rzadkie
c) reakcje tala
W związkach chemicznych występuje na +1 i +3 stopniu utlenienia. Związki talu są silnie toksyczne. Ogrzewany tal ulega działaniu tlenu (powstaje mieszanina tlenków Tl2O i Tl2O3) i chloru (TlCl3). Z fluorem, fluorowodorem, kwasem solnym, azotowym i siarkowym reaguje już w temperaturze pokojowej. Silnie ogrzany wchodzi w reakcje z siarką i parą wodną. Jest odporny na działanie wodoru, azotu, dwutlenku węgla i alkaliów. Tworzy jony kompleksowe, mieszane tlenki z innymi metalami, np. NaTlO2, związki metaloorganiczne. Do ważniejszych związków talu należą: TlOH, Tl(OH)3, TlNO3, Tl2SO4, Tl2CO3.