2.2.6. III группа (подгруппа III а) Подгруппа алюминия

Элемент	Название	Кем открыт	Год открытия
B	Бор ("бура")	Гей-Люссак, Дэви	1808
Al	Алюминий ("кислый")	Эрстед, Холл	1825
Ga	Галлий ("Галлия")	Лекок де Буабодран	1825
In	Индий ("синий" – спектр)	Рейх	1863
Tl	Таллий ("зеленая ветвь")	Крукс	1861

В ряду B – Al – Ga – In – Tl

а) бериллий – неметалл, алюминий, галлий, индий – амфотерные элементы, таллий – металл.

б) все элементы – твердые вещества.

Бор

Чистый бор – бесцветное твердое вещество. Технический бор – порошок от темно-бурого до серовато-черного цвета.

Из соединений бора наиболее известны негорючие вещества: борная кислота Н₃ВО₃ и бура Na₃В₄О₇. При температуре 1350⁰С и давлении 62000 ат бор реагирует с азотом с образованием нитрида бора В₃N. Это соединение, а также карбид бора В₄С имеют такую твердость, что могут царапать алмаз. Добавки бора к сплавам (борирование) позволяет увеличить их износоустойчивость.

Наиболее пожароопасными являются водородные соединения бора – бораны ВН₃, В₂Н₆. Эти соединения могут самовоспламеняться на воздухе при комнатной температуре. Высокая температура горения позволяет использовать бораны как ракетное топливо.

В₂Н₆ + 3О₂  В₂О₃ + 3Н₂О

Бораны при взаимодействии с водой образуют водород:

В₂Н₆ +6Н₂О  2Н₃ВО₃ + 6Н₂

Алюминий

Алюминий – самый распространенный металл на Земле. Входит в состав глин, и поэтому в России одно время носил название "глиний". Однако в чистом виде был выделен сравнительно поздно в 1825 году, а промышленный способ получения алюминия был разработан лишь в 1886 году. Алюминий получают электролизом расплавов солей.

1. Алюминий – металл активный, но на воздухе покрывается тонкой пленкой оксида алюминия Al₂О₃, которая предохраняет металл от дальнейшего окисления. Однако порошкообразный алюминий – чрезвычайно опасное вещество, т.к. способен к окислению даже при низких температурах. Подобный процесс может иметь характер взрыва. При сгорании порошкообразного алюминия, особенно в кислороде и фторе, выделяется большое количество тепла, поэтому его используют как присадку к ракетному топливу.

2. Широко используются легкие сплавы алюминия. Наиболее известны дуралюмины или дюраль (по названию города Дюрена, где было начато промышленное производство этого сплава). В России этот сплав был получен в 20-е годы прошлого века инженером Буталовым в городе Кольчугино Владимирской области и долгое время назывался "кольчугалюминий". Именно из этого сплава был изготовлен первый советский металлический самолет АНТ-2 конструкции Туполева. В состав этого сплава на основе алюминия входят 1,4 – 13 % меди, 0,4 – 2,8 % магния, 0,2 – 1,0 % марганца, иногда

0,5 – 6 % кремния, 5 – 7 % цинка, 0,8 – 1,8 % железа, 0,02 – 0,35 % титана. Дюрали отличаются высокой прочностью, но низкой коррозионной стойкостью. Для них характерен "эффект старения" – сплав рассыпается.

3. При контакте порошкообразных алюминия и оксида железа протекает реакция, сопровождающаяся выделением огромного количества тепла.

8 Al + 3 Fe₃O₄  4 Al₂O₃ + 9 Fe

Смесь этих веществ носит название "термит". Температура в зоне реакции настолько высока, что ее используют, например, для сварки рельс.

4. Алюминий входит в состав соединений, которые используют для создания огнезащитных покрытий – антипиренов. К таким соединениям относятся алюмокалиевые квасцы KAl(SO₄)₂12H₂O.

Есть упоминание о том, что римский полководец Архелай во время войны с персами приказал обмазать деревянные башни концентрированным раствором квасцов, что защитило их от огня.

5. Алюминий входит в состав взрывчатых веществ - аммоналов (смеси аммонийной селитры и алюминия).

3 NH₄NO₃ + 2Al  3N₂ + 6H₂O + Al₂O₃