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32 Cards in this Set
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Gruppe 13
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B
Al Ga In Tl |
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Borsäure
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H3BO3
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Überblick über die Eigenschaften der einzelnen Gruppenmitglieder
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Bor: einziges Nichtmetall
Al: kubisch dichteste Packung, also typische Metallstruktur Ga: mehrere Modifikationen, u.a. Schichtstruktur, Ga2-Hanteln In: innenzentrierte Packung, also relativ typisches Metall Tl: hexagonal dichteste Packung, also typisches Metall |
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Elektronegativität Gallium
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größer als die von Al!
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Anwendungen Ga und In
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- in LEDs
- ITO (indium tin oxide) in Touchscreens (Transparenz, hohe elektrische Leitfähigkeit) |
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besondere Eigenschaften des Bors
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- einziges Hauptgruppenelement mit weniger als 4 VEs, das nicht im Kristallgitter kristallisiert
- bevorzugt kovalente Bindung - Grund: hohe Ionisierungsenergie, relativ große EN - komplizierte Strukturen der Bor-Modifikationen, da nur 3 VE in 4 Valenzorbitalen - max. 4-bindig in binären Verbindungen z.B BF4- vs. AlF6 3- |
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Modifikationen des Bors
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mehrere kristalline Modifikationen, Strukturgrundmotiv immer B12-Ikosaeder
alpha-rhomboedrisches Bor: annähernd kubisch flächenzentrierte (=kubisch dichteste) Packung der B12-Ikosaeder, 6 Bs haben KZ=7, die anderen 6 Bs KZ=6 1200°C beta-rhomboedrisches Bor: thermodynamisch stabil, komplizierte Struktur alpha-tetragonales Bor: einzelne B-Atome von vier B12-Ikosaedern umgeben B12-Ikosaeder von zwei einzelnen B-Atomen umgeben |
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Thermitverfahren fürs Schweißen
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3 Fe3O4 + 8 Al -> 4 Al2O3 + 9 Fe
Temperaturen bis 2400°C, so dass flüssiges Eisen entsteht |
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wichtiges Bor-Mineral
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Borax
Na2[B4O5(OH)4] • 8 H2O |
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Darstellung von kristallinem hochreinem Bor
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2 BCl3 + 3 H2 -> 2 B + 6 HCl
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Darstellung von amporphem Bor mit geringer Reinheit
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B2O3 + 3 Mg -> 2 B + 3 MgO
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Aluminium an Luft
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sollte nach Stellung in Spannungsreihe leicht oxidiert werden, aber an Luft beständig, da es durch Bildung einer fest anhaftenden dünnen Oxidschicht (Al2O3) vor weiterer Oxidation geschützt wird
= Passivierung |
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Eloxal-Verfahren
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Elektrochemisch oxidiertes Aluminium
Schutzwirkung nach Prinzip der Passivierung noch verbessert durch Erzeugung einer harten dickeren Oxidhaut durch elektrochemische, anodische Oxidation |
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Aluminium zur Metalldarstellung
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aluminothermisches Verfahren
Ausnutzen der großen Bildungsenthalpie von Al2O3 Al kann alle Metalloxide Me2O3 reduzieren, deren Bildungsenthalpien kleiner sind als die von Al2O3 Cr2O3 MnO2 Fe2O3 Fe3O4 |
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Gewinnung von Aluminium
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Bayer-Verfahren
aus Bauxit AlO(OH), der aber Verunreinigungen wie Fe2O3 enthält für Reinigung Ausnutzung des amphoteren Charakters Al(OH)3 + NaOH -> Na[Al(OH)4] Abtrennung von Fe(OH)3 Filtration, dann Glühen fürs Entwässern zum Oxid 2 Al(OH)3 -> Al2O3 + 3 H2O Schmelzpunktserniedrigung von Al2O3 durch Lösen in Kryolith Na3AlF6, es bildet sich ein Eutektikum Schmelzflusselektrolyse des Eutektikums: Kohle als Anode Al2O3 -> 2 Al + 3/2 O2 3/2 O2 + 3 C -> 3 CO Al2O3 + 3 C -> 2 Al + 3 CO |
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Eutektikum
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Lewis-Formel BF3
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Diboran
- Formel - Struktur und Bindung - Aggregatzustand |
BH3 ist nicht beständig -> zwei Moleküle reagieren zum Diboran B2H6
B-H-B Bindung ist 3-Zentren-2-Elektronen-Bindung, also 3 Atomkerne, ein Bindungselektronenpaar (eine derartige Bindung ist somit zweimal im Diboran vorhanden bei Normalbed. Gas |
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Technische Synthese Diboran
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2 BF3 + 6 NaH -> B2H6 + 6 NaF
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Labordarstellung Diboran
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NaBH4 + I2 -> B2H6 + 2 NaI + H2
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B2H6 mit Wasser
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hydrolyseempfindlich
B2H6 + 6 H2O -> 2 B(OH)3 + 6 H2 |
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B2H6 mit Sauerstoff
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B2H6 + 3 O2 -> B2O3 + 3 H2O
sehr exotherm |
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Wade-Regel
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Geometrie des Gerüsts von Boranen, Boran-Anionen und Carbaboranen ist durch Verhältnis Anzahl Gerüstelektronen zu Gerüstatomen bestimmt
Anzahl Gerüstelektronen = Summe der VEs der Gerüstatome + VEs der H-Atome + Anzahl Elektronenladungen - zwei Elektronen pro Hauptgruppen-Gerüstatom (nicht H) 2n + 2 closo (keine Ecke fehlt) 2n + 4 nido (eine Ecke fehlt) 2n + 6 arachno (zwei Ecken fehlen) 2n + 8 hypho (drei Ecken fehlen) |
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Boranat
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BH4-
LiBH4, NaBH4: fest, Hydrierungsmittel/Hydroborierung |
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B2H6 + 2 NaH
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-> 2 NaBH4
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ortho-Borsäure
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H3BO3
fest sehr schwache einbasige Säure Lewis-Säure, da OH- Akzeptor |
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Borsäuretrimethylester
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B(OCH3)3
färbt Flamme grün |
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B2O3 + 3 CaF + 3 H2SO4
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-> 2 BF3 + 3 CaSO4 + 3 H2O
Bortrifluorid ist ein farbloses, stechend riechendes Gas |
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BN
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Bornitrid
zwei Modifikationen, wie Graphit und Diamant |
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Lithiumaluminiumhydrid
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LiAlH4
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Aluminiumhydrid
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AlH3
polymer |
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Borazin
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B3N3H6
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