انت هنا الان : شبكة جامعة بابل > موقع الكلية > نظام التعليم الالكتروني > مشاهدة المحاضرة

ثاني اللاعضوية ف2-5

الكلية كلية العلوم للبنات     القسم قسم الكيمياء     المرحلة 2
أستاذ المادة محمد حامد سعيد الدهيمي       27/03/2018 09:43:36
الكيمياء اللاعضوية
المرحلة الثانية / الفصل الثاني
المحاضرة الخامسة 2017/ 2018 د. محمد حامد سعيد
عناصر مجموعة البورون (IIIb)

ت العنصر رمز العنصر الترتيب الالكتروني
1 البورون B [He]2s22P1
2 الالمنيوم Al [Ne]3s23P1
3 الجاليوم Ga [Ar]4s24P1
4 الانديوم In [Kr]5s25P1
5 الثاليوم T? [Xe]6s26P1

تمتلك عناصر Ga , In, T?صفات فيزيائية تختلف تماما عن B, Alوخاصة بالنسبة لدرجة الانصهار والكثافة ,كما تتميز العناصر الثلاثة Ga , In, T?بصفات فلزية اكثر مما هو الحال في B, Al.التكافؤ الشائع لعناصر هذه الزمرة هواما (+1) او (+3) هذا يختلف باختلاف العنصر فمثلا حالة الاكسدة الشائعة للبورون والالمنيوم هي (+3) اما العناصر الأخرى وخصوصا كلما اتجهنا الى الأسفل يلاحظ ان حالة الاكسدة الشائعة هي (+1) ويرجع السبب في ذلك الى الفرق في الطاقة بين الكتروني ns2 والكترون np1 يزداد في عناصر هذه المجموعة كلما اتجهنا الى الأسفل ولهذا فان حالة الاكسدة الشائعة للبورون والالمنيوم هي (+3) حيث تكون طاقة الكترونات ns2 وnp1 متساوية تقريبا اما في حالة الانديوم والثاليوم فتكون (+1) هي الشائعة بسبب كبر فرق الطاقة بين الكترونات ns2 وnp1 . تتغير الصفات الفلزية في هذه المجموعة من اعلى الى اسفل المجموعة فالبورون ذو صفات لافلزية نظرا لصغر حجمة ولكون شحنة نواته ذات تركيز عالي فتكون معظم المركبات التي يكونها البورون ذات صفات تساهمية اما باقي عناصر المجموعة فهيه عناصر فلزية فعالة وتزداد فلزيتها كلما اتجهنا الى الأسفل , عنصر الالمنيوم رغم تكوينه بعض المركبات ذات الطبيعة التساهمية الا انه ذا سالبية كهربائية اقل بكثير من البورون لذا فانه ذو صفة فلزية .
Electro- negativity Sum of first three ionization potentials
M? M3+ eV Ionic radius M3+ A° Abundance in earth’s crust p.p.m. Symbol
2.0 70.1 0.20 3.0 B
1.5 53.0 0.52 81.3 Al
1.6 57.0 0.60 15.0 Ga
1.7 52.5 0.81 0.1 In
1.8 56.1 0.95 ?2.0 Tl

الخواص الفيزيائية :-
تختلف الخواص الفيزيائية للبورون عن باقي الخواص الفيزيائية لعناصر هذه المجموعة يظهر البورون المتبلور على شكل مادة سوداء ذات بريق فلزي لكنة ضعيف التوصيل للكهربائية وينتج عادة على شكل مسحوق دقيق بني اللون وتمتلك بقية عناصر هذه المجموعة خواص فلزية نموذجية باستثناء البورون . تكون عناصر هذه المجموعة هشة نسبيا وفي الحقيقة ينصهر الجاليوم عند درجة حرارة اعلى قليلا من درجة حرارة الغرفة ويبقى سائلا تحت درجة حرارة الانصهار لفترة طويلة جدا قبل حدوث التبلور . يوجد عنصر البورون في اشكال بلورية عديدة اكثرها شيوعا الشكل المعيني حيث يحتوي على تجمعات منذرات البورون تقع على زوايا عشرواني السطوح منتظم تقريبا اذا تترتب هذه التجمعات في بنية الرص المحكم المشوه قليلا من ناحية أخرى بنيات الالمنيوم والجاليوم والانديوم من نوع الرص المحكم المميز للفلزات علما ان بنية الانديوم منحرفة قليلا. يظهر الجاليوم الصلب بنية معقدة غير اعتيادية تختلف قيم حيود الاشعة السينية لسائل الجاليوم عن القيم التي تعطيها بنية الرص المحكم البسيطة لسائل الزئبق وقد افترض ان بنية الجاليوم مشابهه لبنية العنصر الصلب ومع ان الجاليوم يكون السبائك بسهولة مع العديد من الفلزات لكن قابلية ذوبانه في الزئبق تساوي 1.3% فقط عند درجة حرارة الغرفة .

البورون :-
البورون مسحوق اسود بلوري , يوجد في الطبيعة بشكل بوراكس (Borax) والذي يستعمل بصورة واسعة التنظيف تقترب نسبة وجودة في القشرة الأرضية من (5×10-4 %) في أماكن قليلة من العالم يحضر من تسخين ثلاثي أوكسيد ثنائي البورون (B2O3) مع مسحوق المغنسيوم . اهم مركباته هي البوراكس (Na2B4O7.10H2O) وحامض البوريك (H3BO3) للبوراكس استعمالات عديدة منها
1- عامل مطهر , لما كان البوراكس ملح لقاعدة قوية وحامض ضعيف فانة يتحلل مائيا حسب المعادلة التالية
Na+ + BO2- + H2O Na+ + OH- +HBO2
مكونا ايون الهيدروكسيل الذي يعطي البوراكس قابلية التطهير
2- إزالة العسرة الدائمة في الماء Water Softener ان الاملاح الكالسيوم والمغنسيوم لحمض البوريك عديمة الذوبان في الماء ولهذا يضاف البوراكس الى المياه الدائمة العسرة والتي تحتوي على ايونات الكالسيوم والمغنسيوم لترسيبها
Ca2+ + 2NaBO2 2Na+ + Ca(BO2)2

3- مادة مساعدة في لحام الفلزات (Solder flux) ان هذه الصفة تعتمد على وجود (B2O3) في الصيغة الكيميائية للبوراكس الذي يتفاعل مع اكاسيد الفلزات ذات الصفة القاعدية مكونة املاح يمكن ازالتها بسهولة من سطح الفلز المراد لحامة والحصول على سطح جديد جاهز للحام
CuO + B2O3 Cu(BO2)2
Fe2O3 +3 B2O3 2Fe(BO2)3
حامض البوريك :- ويسمى حامض الاورثو بوريك يمكن تحضيرة من تفاعل هاليدات البورون مع الماء وتتكون صفائح زجاجية شفافة عديمة اللون لهذا الحامض عند إضافة حامض الكبريتيك لملح البوراكس
Na2B4O7 + H2SO4 +5H2O Na2SO4 + 4H3BO3
يتكون الحامض من وحدات B(OH)3 متصلة مع بعضها باواصر هيدروجينية وهو حامض ضعيف على الرغم من وجود ثلاث ذرات من الهيدروجين في تركيبة فانة يعتبر احادي القاعدية حيث يسلك في تفاعلاته على تقبل الهيدروكسيل وليس كواهب للبروتون
B(OH)3 + H2O B(OH)4- + H+ pka=9
يتفاعل حامض البوريك مع بعض القواعد العضوية مثل الكحول بوجود حامض الكبريتيك المركز مكون الاستر
B(OH)3 +3CH3OH H2SO4 B(OCH3)3 + 3 H2O
الالمنيوم :-
لايوجد في الطبيعة بصورة حرة مركباته منتشرة انتشارا واسع في الطبيعة منها الطين (clay) والصخور (rocks) والبلاط (slate) والحجر الرخو (shale) يوجد أوكسيد الالمنيوم بصور متعدد في الطبيعة منها الياقوت (corundum) او ما يسمى بأوكسيد الالمنيوم المتبلور السنباذج (emery) ويحتوي الخام الطبيعي للالمنيوم ( البوكلساتيت bauxite ) على أوكسيد الالمنيوم Al2O3 يوجد أوكسيد الالمنيوم على صورتين هما ?- Al2O3 و ?- Al2O3 ففي ?- Al2O3 تتوزع ايونات الاوكسيد في نظام سداسي محكم الرص بينما تتوزع ايونات الالمنيوم بانتظام في فجوات الشكل الثماني السطوح وهو لا يتحلل بالحرارة العالية ويوجد في الطبيعة على شكل الياقوت ويمكن تحضير من تسخين ?- Al2O3 او أي أوكسيد مائي لدرجة حرارة تزيد على 100م0 ويعتبر ?- Al2O3 صلد للغاية ولا يتمياء ولا يتأثر بالأحماض . اما ?- Al2O3 فيطلق على تركيبة (defect spend structure) حيث ان تركيبة يعاني نقصا بعدد الايونات الموجبة . يمكن الحصول على ?- Al2O3 من تسخين الاكاسيد المائية لدرجة حرارة تقترب من 450م0 وهذا الاوكسيد يتمياء بسرعة ويذوب في الماء .
يمكن تحضير هيدروكسيد الالمنيوم Al(OH)3 على شكل بلورات بيضاء بامرار ثنائي أوكسيد الكاربون في محلول الومينات الصوديوم القاعدية . ان هيدروكسيد الالمنيوم مادة ذات طبيعة امفوتيرية أي انها تتفاعل كحامض ضعيف اوكقاعدة ضعيفة ويتوقف هذا التفاعل على الوسط الذي تتواجد فيه .
Al(OH)3(s) AlO21- + H2O +H1+ Ka=4×10-13
Al(OH)3(s) Al3+ + 3OH1- Kb=5×10-33
ولهذا نرى ان هيدروكسيد الالمنيوم يذوب في الاحماض مكونا ايونات الالمنيوم المائية [Al(H2O)6]3+ كذلك يذوب في هيدروكسيدات الفلزات القلوية مكونا ايون الالومينات AlO21-
HAlO2.H2O + NaOH NaAlO2 + H2O حامض ضعيف
Al(OH)3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 +6 H2O قاعدة ضعيفة

الجاليوم :- فلز رمادي اللون يكون (5×10-4 %) من القشرة الأرضية وهو يعتبر عنصر فريد من نوعه حيث ينصهر في 30 م0 ومع ذلك فهو لايتطاير في درجة الاحمرار ان هذه الصفة ذو قيمة عالية في صناعة المحارير المستعملة في قياس درجات الحرارة العالية كما انه يقاوم التبريد أيضا .اما في الحالة الصلبة فيكون اكثر صلادة من تلك العناصر ذات درجات الانصهار الواطئة وتكافؤ الجاليوم الأساسي هو (+3) حيث يكون املاح مشابه لأملاح الالمنيوم GaCl3 ,Ga2O3 ,Ga2S3 ,Ga2(SO4)3 كما يكون املاحا يكون فيها ثنائي التكافؤ مثل GaCl2 .
الانديوم :- فلز ابيض فضي اللون لين اكثر ليونة من الرصاص لايتاثر بالهواء او الماء لكنة يكون In2O3 عند حرقة ويعتبر عنصر نادر جدا حيث يكون (1×10-5) من القشرة الأرضية يستعمل مع الفلزات غير الحديد لعمل سبائك وذلك لزيادة مقاومة التاكل ولتقليل درجات انصهار تلك الفلزات فمثلا سبيكة مكونة من الانديوم والجاليوم والبزموث والرصاص والقصدير تنصهر في درجة حرارة اقل من 50 م0 كما يستعمل فلز الانديوم في صناعة القوالب للأطراف المكسورة وطلاء المضخات الكيمياوية والاستعاضة عن الكروم في صناعة الأدوات البراقة كما يستعمل في صناعة المجوهرات والمواد الصيدلانية وفي صنع الموصلات الكهربائية والسبائك في حشوة الاسنان وتلوين الزجاج ولتثبيت اللون , يحضر فلز الانديوم بواسطة التحلل الكهربائي لا ملاحة المذابة في الماء
الثاليوم :- فلز رمادي اللون اكثر ليونة من الرصاص ذو قابلية طرق عالية وصلابة واطئة .ان خاماته نادرة ويكون (1×10-5) من القشرة الأرضية ان املاح الثاليوم سامة جدا تلون اللهب باللون الأخضر البراق ان تناول كمية قلية جدا منه تسبب تساقط الشعر . لاتوجد لهذا الفلز استعمالات مهمة ولكن أملاحه وخاصة كبريتاته تستعمل لصناعة سموم الفئران وفي بعض التحضيرات الطبية والكيميائية التحليلية كما تستعمل في صناعة الإشارات الضوئية الخضراء للثاليوم مركبات يكون فيها حالتي تأكسد (+1 و +3) يحضر بطريقة التحلل الكهربائي لمحاليل أملاحه في الماء . وهو عنصر فعال لكنة يذوب ببطء في حامض الهيدروكلوريك والكبريتيك بسبب كون أملاحه أحادية التكافؤ قليلة الذوبان جدا في الماء ويتفاعل الفلز مع الهلوجينات والعناصر اللافلزية مثل الكبريت بسرعة في درجة حرارة الغرفة وبدرجات حرارة مرتفعة .




المادة المعروضة اعلاه هي مدخل الى المحاضرة المرفوعة بواسطة استاذ(ة) المادة . وقد تبدو لك غير متكاملة . حيث يضع استاذ المادة في بعض الاحيان فقط الجزء الاول من المحاضرة من اجل الاطلاع على ما ستقوم بتحميله لاحقا . في نظام التعليم الالكتروني نوفر هذه الخدمة لكي نبقيك على اطلاع حول محتوى الملف الذي ستقوم بتحميله .