7. Елементи третьої групи

7.1. P-елементи III ґрупи

Загальна характеристика елементів. Будова атомів. Зміна атомних радіусів і енергії йонізації по ґрупі. Валентність і ступені оксидації атомів. Зміна стійкості сполук у вищих ступенях оксидації атомів по ґрупі. Типи хімічних зв'язків в сполуках. Здатність до утворення катіонної і аніонної форм, комплексоутворення. Зміна температур плавлення і кипіння в ряду алюміній - талій.

7.1.1. Бор

Історія відкриття та походження назви. Загальна характеристика Бору. Будова атома. Особливі властивості Бору. Трицентрові дволектронні зв’язки В-В-В.

Розповсюдженість та знаходження в природі. Боратні мінерали. Ізотопи.

Виділення та очищення простої речовини бору з бури. Отримання бору високої чистоти (напівпровідникового бору).

Фізичні властивості. Кристалічна та аморфна модифікації. Структура кристалічного бору.

Хімічні властивості бору. Хімічна інертність кристалічного бору. Хімічна активність аморфного бору. Відношення до кисню, води, кислот, лугів.

Гідриди Бору (борани). Їх склад. Класи боранів (клозо, нідо, арахно, гіфо, конжункто). Диборан. Форми і будова молекул. Особливості хімічних зв'язків в молекулі диборану (трицентровий двоелектронний зв'язок). Гомологічні ряди гідридів Бору: В_nH_n+4 і B_nH_n+6 (нідоборани та арахноборани). Фізичні властивості. Стійкість і реакційна здатність гідридів Бору. Отримання і застосування боранів. Тетрагідроборати. Їх відновні властивості. Застосування. Карборани. Металокарборани.

Оксид і гідроксид Бору. Бор оксид. Полімерна будова. Властивості. Аморфний і кристалічний В₂О₃. Відношення до води, лугів. Орто-, мета-, поліборатні кислоти. Їх склад. Особливості будови. Орто-, мета- і поліборати. Склад водних розчинів боратів. Бура, її гідроліз. Переробка бури в боратну кислоту. Естери боратної кислоти. «Перли» бури.

Галоґеніди Бору. Будова молекул. Фізичні властивості. Отримання. Хімічні властивості. Тригалоґеніди бору – сильні кислоти Льюїса (акцептори електронів). Реакції приєднання. Гідроліз. Неорґанічні полімери на основі сполук Бору. Тетрафлуороборатна кислота. Флуороборати.

Сполуки Бору з металами (бориди). Структури боридів. Основні методи синтезу боридів. Стехіометрія. Фізичні та хімічні властивості. Застосування.

Сполуки Бору з Нітроґеном і Карбоном. Бор нітрид ВN – гексагональний (графітоподібна модифікація) і кубічний (алмазоподібна модифікація – боразон), застосування. Боразол В₃N₃H₆ – аналог бензолу. Особливості будови молекули. Бор карбід В₄С – конкурент алмазу.

Застосування сполук Бору. Нейронозахоплююча терапія з використанням ¹⁰В.

7.1.2. Алюміній

Історія відкриття та походження назви. Загальна характеристика Алюмінію. Діагональна схожість властивостей сполук Берилію і Алюмінію. Розділення сумішей берилію і алюмінію.

Розповсюдженість та форми знаходження Алюмінію в природі. Ізотопи. Мінерали Алюмінію: боксити, нефелін та ін. Суть процесів переробки бокситу на алюміній оксид, принципи виробництва металевого алюмінію. Стопи Алюмінію. Корунд. Сапфір. Рубін.

Промисловий метод отримання алюмінію електролізом розтопу глинозему.

Фізичні властивості. Кристалічна ґратка.

Хімічна активність. Відношення до кисню, води, кислот, лугів. Алюмотермія. Терміт.

Алюмінію гідрид (алан). Отримання. Особливості будови. Взаємодія з водою. Гідридоалюмінати. Їх відновні властивості. Синтези за участю LiAlH₄.

Алюмінію оксид (III): - і -Al₂O₃. Штучні рубіни. Хімічні властивості. Отримання. Алюмогель. Можливість переведення в розчинні сполуки. Загальний принцип переведення нерозчинних у воді оксидів в розчинні сполуки. Шпінелі. Алюміній (І) оксид.

Гідратні форми оксидів Алюмінію. Алюмінію (ІІІ) гідроксид. Основні структурні типи. Склад і особливості будови. Відношення до кислот і лугів. "Старіння" за рахунок процесів оляції і оксоляції. Стійкість і кислотно-основні властивості у ряді гідроксидів Алюмінію – Талію.

Солі. Солі Алюмінію в катіонній і аніонній формах. Безводі солі і кристалогідрати. Отримання і будова безводних галоґенідів Алюмінію. Основні солі. Комплексні сполуки. Аміакати. Подвійні солі. Галуни. Двояке трактування алюмінатів – як солей і подвійних оксидів. Будова і властивості алюмінатів, отриманих твердофазним синтезом і у водних розчинах. Кріоліт. Натрій поліалюмінат. -глинозем – суперйонний провідник. Гідроліз солей Алюмінію і алюмінатів. Портландцемент. Цемент.

Галоґеніди. Загальна характеристика, форми існування і будова молекул. Димеризація тригалоґенідів. Моногалоґенід. Методи отримання галоґенідів, характерні властивості. Гідроліз галоґенідів. Безводний AlCl₃.

Халькоґеніди. Форми існування і будова. Гідроліз халькоґенідів.

Комплексні сполуки. Гідридні і галоґенокомплекси. Гідроксокомплекси.

Субсполуки Алюмінію. Реакції диспропорціювання і конпропорціювання. Отримання надчистого алюмінію із субсполук.

Застосування металічного алюмінію та його стопів (дуралюміну, силуміну та ін.). Волокна з оксидів Алюмінію та Цирконію. Спектроскопія ЯМР на ядрах ²⁷Аl.