nhóm III A-hệ thống tuần hoàn hóa học

• Vì ngọn lửa màu lục đặc biệt của nó, bo vô định hình được sử dụng trong pháo hoa • Axít boric là hợp chất quan trọng sử dụng trong các sản phẩm may mặc.. Borac hay hàn theborac đềcahi

BỘ MÔN HÓA VÔ CƠ

BÀI THUYẾT TRÌNH:

THỰC HiỆN:

Vị trí nhóm trong bảng tuần hoàn hóa học

Al Ga In Tl

[Ne] 3s 2 3p 1 [Ar] 3d 10 4s 2 4p 1 [Kr]4d 10 5s 2 5p 1

[Xe] 4f 1 5d 10 6s 2 6p 1

Số oxi hoá chung là 3 + ,(trừ B) tính chất chúng

không giống nhau nhiều

∗B:có năng lượng Ion hóa lớn nên B không thể

mất e để tạo ion B 3+ → B là phi kim

∗Al: lớp e ngoài cùng ngay sau vỏ khí hiếm,

khoảng cách s và p gần→ dễ tách 3 e, nên số oxi

hóa là +3 bền.năng lượng hydrat hóa của Al 3+ rất thấp → Al là kim loại hoạt động mạnh

B

[He] 2s 2 2p 1

∗ Ga và In: sau lớp vỏ khí hiếm còn có 10 e của (n-1)d,lại bị ảnh hưởng của sự co d →

khó tách e

∗ Tl: sau lớp vỏ khí hiếm còn có 14 e của (n-2)f và 10 e của (n-1)d, lại bị ảnh hưởng của sự co f → khó tách cả

3 e nên số oxi hóa là +1 là bền,trong các dãy hc tạo

thành tồn tại cả muối Tali(III) và Tali(I)

Kim lo i ạ B Al Ga In Tl

Tính kim loại của các nguyên tố nhóm IIIA biến thiên

tuyến tính chứ không tăng dần từ trên xuống dưới như

KL kiềm thổ

∗Từ Al đến Ga: tính kim loại hơi giảm xuống do tổng I hơi tăng (vì ga dứng sau các KL chuyển tiếp nên chịu ảnh hưởng của sự co d)

∗Từ Ga đến In tính kim loại tăng do I giảm, từ In đến Tl thì lại giảm do I tăng( vì Tl đứng sau các kl nhóm lantanoit nên chịu ảnh hưởng của sự co f)

Kim lo i ạ Al Ga Ga Tl

E 0 (V) (M 3+ + 3e M)

Kim lo i ạ Al Ga In Tl

i n tích hi u d ng

E 0 (V) (M 1+ + 1e M)

-0,25 -0,34

∗ Nguyên tử Tl giữ chặt các e hóa trị nên điện tích hiệu dụng của nó cao hơn hẳn ( 13 Al, 31 Ga, 49 In,

81 Tl ).Vì vậy số oxi hóa +1 là bền với Tl

∗Các ion hidrat hóa của các ion In 1+ và Tl 1+ dễ

hình thành trong dd ( thế điện cực chuẩn của quá trình M 1+ + 1e → M khá âm).

Nhôm rất phổ biến chiếm thứ 4 trên trái đất

trong các khoáng alumo silicat.Chỉ có một đồng

vị bền duy nhất 27 Al

Gali,Indi và Tali có rất ít,phân tán,có dạng tạp chất trong các quặng Al,Zn,Fe,Cu được phát

hiện bằng pp phân tích phổ

Bo là nguyên tố tương đối phổ biến trong trong

hiên nhiên,khoáng vật chính là obrac

Na2 B4O710H2O

• Là nguyên tố phi kim.

nâu sẫm

tạp chất có màu đen xám,ánh

kim,cứng gần bằng kim cương

Ở điều kiện thường:trơ về mặt hóa học

Khi đun nóng:vừa có tính oxi hóa,vừa có tính khử.

Ở t o cao tác dụng được với hơi nước

2B + 3H 2 O (k) → B 2 O 3 +3H 2

Chỉ tan trong axit có tính oxh mạnh

B + 3HNO 3 đặc nóng → B(OH) 3 + 3NO 2

Ở t o cao B khử được phi kim mạnh hơn nó như O 2 ,halogen,S,C,N 2

2B + 3O 2 → B 2 O 3

Ở t o cao khử được một số oxit

3Mg +2B → Mg 3 B 2 (đun nóng chảy)

Ứng dụng

• Hợp chất có giá trị kinh tế nhất của Bo là tetraborat decahydrat natriNa2B4O7·10H2O, hay borax, được

sử dụng để làm lớp vỏ cách nhiệt cho cáp quang hay

chất tẩy trắng perborat natri

• Vì ngọn lửa màu lục đặc biệt của nó, bo vô định

hình được sử dụng trong pháo hoa

• Axít boric là hợp chất quan trọng sử dụng trong các

sản phẩm may mặc Các sợi bo là vật liệu nhẹ có độ cứng cao, được sử dụng chủ yếu trong các kết cấu tàu vũ trụ

Borac hay hàn the

borac đềcahiđrat (Na2B4O7.10H2O)

• Borac được sử dụng rộng rãi trong các loại chất tẩy

rửa, chất làm mềm nước, xà phòng, chất khử trùng

và thuốc trừ sâu Một trong các ứng dụng được

quảng cáo nhiều nhất là sử dụng làm nước rửa tay

cho công nhân trong công nghiệp Nó cũng được sử

dụng làm men thủy tinh men gốm, thủy tinhvà làm cứng đồ gốm sứ borac pentahiđratđược sử dụng trong sản xuất sợi thủy tinh và xelulôza cách nhiệt

như là chất làm chậm cháy và hợp chất chống nấm

Một lượng lớn sử dụng trong sản xuất peborat natri

mônôhiđratđể sử dụng trong bột giặt

Sử dụng tại Việt Nam

• Hàn the có tính sát khuẩn nhẹ, lại làm cho sản phẩm tinh bột, cá, thịt, trở nên dai nên hay được các nhà sản xuất ở Việt Nam cho sử dụng trong các loại thực phẩm như giò, chả, nem chua, bún, bánh phở…để

sản phẩm chế biến ra dai và kéo dài thời gian bảo

quản và sử dụng

• Tuy nhiên hàn the có thể gây ngộ độc Liều từ 5

gam trở lên đã gây ngộ độc cấp tính, có thể dẫn đến

tử vong Dùng với liều lượng thấp có thể gây ngộ

độc mạn tính, ảnh hưởng đến gan, thận, gây biếng

ăn và suy nhược cơ thể Khi vào cơ thể, hàn the khó

bị đào thải mà tích tụ trong gan, đến khi lượng tích

tụ đủ lớn sẽ gây tác hại mạn tính

Ứng dụng trong y học

• Các hợp chất bo được sử dụng như thành phần trong các

màng thấm đường, phần tử nhạy cacbonhiđrat và tiếp hợp

sinh học Các ứng dụng sinh học được nghiên cứu bao gồm liệu pháp giữ nơtron bằng bo và phân phối thuốc trong cơ thể Các hợp chất khác của bo có hứa hẹn trong điều trị

bệnh viêm khớp,Ung thư

• Bo nguyên tố và các borat là không độc vì thế không có yêu cầu đặc biệt nào khi làm việc với chúng Tuy nhiên, một số hợp chất chứa hiđrô của bo là độc và có yêu cầu đặc biệt khi tiếp xúc Natri orthoborat có thể gây hại cho gan

Cấu hình nguyên tử nhôm

I VỊ TRÍ TRONG BẢNG TUẦN HOÀN, CẤU HÌNH

ELECTRON NGUYÊN TỬ

- Ô số 13, nhóm IIIA, chu kì 3.

- Cấu hình electron: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 hay [Ne]3s 2 3p 1

- Dễ nhường cả 3 electron hóa trị nên có số oxi hố +3 trong các hợp chất.

A.NHÔM

-Màu trắng bạc, t nc = 660 0 C, khá mềm, dễ kéo sợi, dễ dát mỏng.

- Là kim loại nhẹ (d = 2,7g/cm 3 ), dẫn điện tốt và dẫn nhiệt tốt

TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Nhôm là kim loại có tính khử mạnh, chỉ sau kim loại kiềm

và kim loại kiềm thổ,nên dễ bị oxi hoá thành ion dương.

Al – 3e - → Al 3+

1 Tác dụng với phi kim

a)Tác dụng với halogen

Al + 4HNO 3(loãng) → Al(NO 3 ) 3 + NO + 2H 2 O

2Al + 6H 2 SO 4 (loãng) → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O

Chú ý: Nhôm bị thụ động hoá bởi dung dịch HNO 3 đặc, nguội hoặc

H 2 SO 4 đặc nguội

3)Tác dụng với oxit kim loại

Ở t o cao,Al phản ứng với các oxit kim loại đứng sau nó trong dãy điện thế

4 Tác dụng với nước

-Phá bỏ lớp oxit trên bề mặt Al (hoặc tạo thành hỗn hống Al-Hg thì Al

sẽ phản ứng với nước ở niệt độ thường)

2Al + 6H 2 O → 2Al(OH) 3↓ + 3H 2↑

- Nhôm không phản ứng với nước ở nhiệt độ cao vì tr ên bề mặt của

nh ôm được phủ kín một lớp Al 2 O 3 rất mỏng, bền v à mịn, không cho

nước v à khí thấm qua

5 Tác dụng với dung dịch kiềm

- Trước hết, lớp bảo vệ Al2O3 bị hoà tan trong dung dịch kiềm:

Các phản ứng (2); (3) xảy ra xen kẽ nhau cho đến khi nhôm bị hoà tan hết.

2Al + 2NaOH + 2H 2 O → 2NaAlO 2 + 3H 2↑

TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

-Chế tạo hợp kim của nhôm để sản xuất máy bay, phi thuyền, vật liệu xây dựng, dụng cụ gia đình.

ỨNG DỤNG

Luyện kim.

Làm dây dẫn điện trên cao và

tạo các lá mỏng dùng trong vô tuyến.

Dùng đóng gói thực phẩm

Trạng thái thiên nhiên

Đất sét mica Quặng criolit

Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O K 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2,

Quặng Boxit

Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất bằng phương pháp điện phân Al2O3 nóng chảy

Điện phân nhôm oxit nóng chảy

 Chuẩn bị chất điện li nóng chảy: Hoà tan Al2O3 trong criolit nóng chảy nhằm hạ nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp xuống 900 0 C và dẫn điện tốt, khối lượng riêng

nhỏ.

 Quá trình điện phân

Al 2 O 3 → 2Al 3+ + 3O

2- Khí oxi ở nhiệt độ cao đốt cháy cực dương cacbon,

điện phân phải hạ thấp dần dần cực dương

SẢN XUẤT NHÔM

Quá trình tinh chế Al theo Bayer

Đá saphia (chứa Fe3+ và Ti4+)

Có màu xanh tím

Ngọc ruby (chứa Cr3+)

Có màu đỏ

Hoàng ngọc hay topaz

(chứa hợp chất của Fe)

Có màu vàng ánh đỏ

Al 2 O 3 + Na 2 CO 3 → 2NaAlO 2 +CO 2

Al 2 O 3 + 3K 2 S 2 O 7 → Al 2 (SO 4 ) 3 +3K 2 SO 4

*Td với một số muối ở đk nóng chảy

Al2O3

Ở nhiệt độ thường corundum rất trơ về mặt hóa học, không tan trong nước, dd axit,

kiềm.

• Ở 100 °C tương tác mạnh với hydroxit,

cacbonat hydrosunfat, disunfur kim loại kiềm

II NHÔM HIĐROXIT

Tính chất vật lí: Chất rắn, màu trắng,

kết tủa ở dạng keo.

Tính chất hoá học:

là hiđroxit lưỡng tính.

* Td với dung dịch axit

Al(OH)3 + 3 H2O+ → [Al(H2O)]3+

* Td với dung dịch kiềm

Al(OH)3 + OH - + 2H2O → [Al(OH)4(H2O)2] -

hydroxy aluminat

Al(OH)3

CÁC HỢP CHẤT CỦA NHÔM

CÁC HỢP CHẤT CỦA NHÔM

Al3+

Nhôm sunfat và nhóm phèn nhôm được dùng trong công nghiệp giấy, nhuộm, thuộc da và

làm trong nước do chúng thủy phân mạnh

trong nước tạo Al(OH)3

Phèn nhôm Kali phèn nhôm amoni phèn nhôm PAC

Không có vai trò sinh học, ngược lại đã thấy độc tính mạnh của Al ảnh hưởng đến não biểu hiện ở người cao tuổi.

-Nhiều hợp chất của Al không tan được dùng làm thuốc kháng axit dạ dày

* Al(OH)3:làm dung dịch keo đông (gel) để trung hòa

HCl của dịch vị trong t hợp tăng axit ở bệnh loét dạ dày.

*Cao lanh Al2O3.2SiO3.2H2O có khả năng hút thấm nên được dùng làm bột rắc hoặc bột nhão để chữa các bệnh ngoài da, loét bỏng.

Vai trò và ứng dụng y học-độc tính

Gali Indi Tali

Ga, In, Tl là những kim loại hoạt động hóa học mạnh

1)Tác dụng với phi kim

• Ga, In, Tl tác dụng mãnh liệt với Oxi và lưu huỳnh ở nhiệt độ cao 2Ga + O2 → 2GaO ; 4In + 3O2 → 2In2O3,

4Tl + 2O2 → Tl2O +Tl2O3

2Ga + 3S → Ga2S3 (In tương tự) ; 2Tl + S → Tl2S

• Ga, In, Tl phản ứng ngay với Clo, Brom, Iốt khi đun nóng

(t 0 khoảng 80-150 o c)

2Ga +3Cl2 → 2GaCl3 (In tương tự); 2Tl +Cl2 → 2TlCl2

2)Tác dụng với nước: chỉ có Ga và Tl phản ứng ở nhiệt độ cao

2Ga +6H2O → 2Ga(OH)3 +3H2 ; 4Tl + 2H2O + O2 → 4TlOH

3)Tác dụng với axit Tạo muối Ga(III),In(III),Tl(III) với ddHCl,HNO3

và Tl(II) với H2SO4

4)Tác dụng với kiềm: Ga tương tự như nhôm, In và Tl không phản ứng với kiềm nếu không có chất oxi hóa

Các hợp chất của Ga,Tl,In

Oxit của chúng thể hiện tính lưỡng tính như Al2O3,bị khử bởi

H2,C,CO,H2O2 ,tác dụng với một số phi kim

Tl2O Màu nâu thẫm,bay hơi

trong chân không Tl2O +CO → 2Tl +CO2

Hidroxit của chúng tồn tại ở dạng vô định hình,tan trong nước,phân hủy khi đun nóng,thể hiện tính lưỡng

2TlOH loãng +Zn(NO3)2 → Zn(OH)2 +2TlNO3

2TlOH đặc +Zn(OH)2 → Ti2[Zn(OH)4]

2TlOH + 4NaOH +2Cl2 → Tl2O3 +4NaCl +3H2O

• Muối của chúng có tính chất phụ thuộc vào gốc axit

• Gốc Cl - đa số dễ bay hơi,ít tan trong nước

• Gốc SO4 2- tan nhiều trong nước nóng,bền nhiệt

• Gốc NO3- tan nhiều trong nước,dễ phân hủy khi đun nhẹ

*Hợp chất của Ga,In,Tl dùng làm chất bán dẫn.

• In và các hợp chất của nó ứng dụng trong các phản ứng phóng xạ

• Tl dùng trong dùng làm các thiết bị quang học

sử dụng tia hồng ngoại, ví dụ các cửa sổ trước máy thu hồng ngoại,trong chế tạo vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao cho các ứng dụng như chụp

cộng hưởng từ, lưu giữ năng lượng từ, lực

đẩy từ, sản xuất điện năng và truyền điện

Ứng dụng trong thực tế

• Hợp kim có điểm eutecti lỏng thấp của gali, indi

thiếc được sử dụng rộng rãi trong một số nhiệt kế y học để thay thế cho nhiệt kế thủy ngân

• Các muối của gali như citrat gali và nitrat galiđã từng được dùng như là tác nhân dược phẩm phóng

xạ trong chiếu chụp y học hạt nhân.

*Hợp kim của Ga và Au được dùng làm đồ trang sức, làm răng

*In được dùng điều chế hợp kim nhằm tăng độ bền, độ sáng của kim loại như Ag, Cu hoặc phủ lên bề mặt của kim loại để kim loại khỏi bị ăn mòn

-Một số hợp chất của Ga3+ dùng điểu trị chống tăng Ca máu có liên quan đến ung thư.

-Tl là một trong các chất độc nhất và được hấp thụ qua ruột, qua da tương tự asenic nên hợp chất của nó được dùng làm chất diệt

trùng.Nếu bị lạm dụng để làm mỹ phẩm (thuốc làm rụng lông tóc) có thể gây chết

người

Ứng dụng trong y học và độc tính

Tài liệu được tham khảo tại

1)Tính chất lý hóa học các chất vô cơ (R.A.Lidin,V.A.Molosco,L.L.Andreeva) 2)Hóa vô cơ (tập 2)

Hoàng Nhâm

CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN

ĐÃ THEO DÕI

BÀI THUYẾT TRÌNH