II II II.. S S KK UU PP II NN AAII II II.. S S KK UU PP II NN AA

II II II. S. S KK UU PP II NN AA

PrvekPrvek XX II b.b. t.t. ((K)K) b.b. v.v. ((K)K)

BB 2,04 718 2570 2820

AlAl 1,47 573 930 2770

GaGa 1,82 578 303 2340

InIn 1,49 559 429 2370

TlTl 1,44 588 577 1660

III.III. skupina – 33 elektronyIII.III. skupina – 33 elektrony konfigurace ss22pp11konfigurace ss22pp11

Oxidační čísla prvků III. skupinyOxidační čísla prvků III. skupiny

–3 BB +3 --- Si

AlAl +3

GaGa +3

InIn +3

TlTl +1 (+3) --- Tl+ (alkalické kovy)

BB OO RR BB BB OO RR BB

BB –– 1,6 · 10–3 ,

sassolin H3BO3

borax Na2B4O5 · (OH)4 · 8 H2O

Příprava boru:Příprava boru:

B2O3 + (Na/Al) BB (AlB12)

800 °C2 BCl3 + 3 Zn 2 BB + 3 ZnCl2

1300 °C2 BBr3 + 3 H2 2 BB + 6 HBr

2 BI3 2 BB + 3 I2

Struktura elementárního Struktura elementárního borboruu

BB1212 –– ikosaedr ikosaedr

Vlastnosti boruVlastnosti boru

ChemickChemickéé vlastnosti vlastnosti

4 B + 3 O2 2 B2O3 t > 800 °C

2 B + N2 2 BN

2 B + 3 X2 2 BX3

H2O + B + HNO3 H3BO3 + NO

2 B + 6 NaOH 2 Na3BO3 + 3 H2

2 B + Fe2O3 B2O3 + 2 Fe

Binární sloučeninyBinární sloučeniny BX3 , B2O3 , B2S3

s kovy – boridy , s vodíkem – borany

HalogenidyHalogenidy boru boru

BFBF33 – g – b. v. 172 K

3 CaF2 + 3 H2SO4 + B2O3 BF3 + CaSO4 + 3 H2O

BF3 + HF HBF4 (ClO4–)

BXBX33 sp2

BBClCl33 – b. v. 285 K

AlCl3 (AlBr3) + BF3 BCl3 (BBr3)

B2O3 + 3 C + 3 Cl2 2 BCl3 + 3 CO

3 H2O + BCl3 B(OH)3 + 3 HCl

BBBrBr33 – b. v. 364 K BBII33

– b. t. 316 K

HalogenidyHalogenidy boru boru

2 BCl3 + Hg B2Cl4 + HgCl2

BB22ClCl44BB22ClCl44Cl Cl

BB BB

Cl Cl

Cl Cl

BB BB

Cl Cl

BB44ClCl44BB44ClCl44

HalogenidyHalogenidy boru boru

SloučenidySloučenidy boru boru s kyslíkem s kyslíkem

H3BO3 HBO3 BB22OO33

boraxová perlička CuO + B2O3 Cu(BO2)2 HBOHBO

22 ; H H33BOBO

33 + estery

.

H3BO3 + H2O B(OH)4– + H+

OxidyOxidyOxidyOxidy

BB22OO33

HH33BOBO33

BoraxBorax

Na2B4O7 · 10 H2ONa2B4O7 · 10 H2O

2 –

BB OO RR II DD YYBB OO RR II DD YY

(a) (a) (b)  (b)   (c)(c) (d)(d) (e)(e) (f)(f)

MM33BB MM33BB22 MBMB RuRu1111BB88 M M

33BB44 MBMB22

Idealizované obrazce řetězení atomů boruřetězení atomů boruv boridech bohatých na kovbohatých na kov

BORIDY BORIDY –– příklady řetězenípříklady řetězení

aa)) Izolované atomy Izolované atomy BB::Mn4B; M3B (Tc, Re, Co, Ni, Pd); Pd5B2;

M7B3 (Tc, Re, Ru, Rh); M2B (Ta, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni).

bb)) IIzolované dvojice zolované dvojice BB22:: Cr5B3; M3B2 (V, Nb,Ta).

cc)) PPilovitě uspořádané řetězce atomů ilovitě uspořádané řetězce atomů BB:M3B4 (Ti, V, Nb, Ta, Cr, Mn, Ni);

MB (Ti, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni).

dd)) Rozvětvené řetězce atomů Rozvětvené řetězce atomů BB: : Ru11B8.

ee)) Dvojité řetězce atomůDvojité řetězce atomů BB:: M3B4 (V, Nb, Ta, Cr, Mn).

ff)) PPilovitě uspořádané řetězce atomů ilovitě uspořádané řetězce atomů BB:MB2 (Mg, Al, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W,

Mn, Tc, Re, Ru, Os, U, Pu); M2B5 (Ti, Mo, W)

BoridyBoridy

Idealizované okolí boru v boridech bohatých na Idealizované okolí boru v boridech bohatých na kovkov – –atomy BB jsou často ve středech trojbokých hranolů atomů kovů.

Atomy boru jsou často obklopenyAtomy boru jsou často obklopeny trojbokými hranoly atomů kovů: trojbokými hranoly atomů kovů:

BoridyBoridy bohat bohatéé borem borem

rozmanité stechiometrierozmanité stechiometrie

MBMB66: oktaedry BB66

M10B11

. MBMB1212: ikosaedry BB1212

MBMB6666: propojeno 66 ikosaedrů

nestechiometrickénestechiometrické

Boridy Boridy –– příklady strukturpříklady strukturTiB2 Cr3B4

CaB6

ZrB12

BoridyBoridy

Vlastnosti a využití boridůVlastnosti a využití boridů

Pozoruhodné vlastnostiPozoruhodné vlastnosti

TiTi b. t. ~ 1 800 °C

TiBTiB22 b. t. ~ 3 000 °C elektrická vodivost

55 větší než u Ti

TiBTiB2 2 , ZrB, ZrB2 2 , CrB, CrB22 – turbínové lopatky,

raketové trysky.

BeBBeB22 –– B B44CC neprůstřelné vesty, štíty letadel

Karbid boruKarbid boru

4 BCl3 + 6 H2O + C (vlákna) BB44CC + 12 HCl

vlákna.

Letecký průmyslLetecký průmysl – Airbus, Boeing

Boridy Boridy –– MgBMgB22

BoridyBoridy

BB OO RR AA NN YYBB OO RR AA NN YY

StockStock 1914 – 1920StockStock 1914 – 1920

MgMg33BB22

+ HCl BB22HH66 , B4H10 , B5H9 ,

B5H11 , B6H10 , B10H14

6 LiH + 8 Et2O · BF3 6 LiBF4 + BB22HH66 + 8 Et2O

2 B5H11 + 2 H2 2 B4H10 + BB22HH66

B2H6 + 2 NaH 2 Na[BHNa[BH44]]

Nejjednodušší boran – BHBH44––

– jen aniont Na[BH4]

BORANY BORANY –– klasifikaceklasifikace

1)1) BBnnHHnn++22– closocloso – uzavřené polyedry

BBnnHHnn22–– – většinou aniontová forma

– stabilní B6H62–

, B12H122–

.

22)) BBnnHHnn++44– nidonido – otevřené, chybí 11 vrchol

– stabilní BB22HH66 (g) ,

B5H9 , B6H10 , B8H12 (l) , B10H14 (s)

.

33)) BBnnHHnn++66– arachnoarachno – chybí 22 vrcholy– nenestabilní BB44HH1010 (l).

44)) BBnnHHnn++88

– hyphohypho – chybí 33 vrcholy

– velmi nenestabilní.

55)) – conjunctoconjuncto – spojení předchozích typů

BoranyBorany

B5H9 po zahřátí rozklad 420 K

+ HH22OO B5H11 za studena rozklad 300 K

Porovnání stability Porovnání stability nidonido- a - a arachnoarachno- boranů- boranůpři reakci s vodoupři reakci s vodou:

Borany Borany –– strukturastrukturatetraedrtetraedr

BHBH44––

BB22HH66BB22HH66

Třístředová vazba v boranechTřístředová vazba v boranech B B

H

TMOTMO B2H6

proti-vazebný 2 BB HH nevazebný

vazebný

Třístředová vazba v boranechTřístředová vazba v boranech

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1 + 2

1 – 2

1 2 3

B B

B

B B

H

Borany Borany –– closo-closo-

BB66HH6622––BB66HH6622––

BB1212HH121222––BB1212HH121222––

Borany Borany –– closocloso--

BB2020HH1616BB2020HH1616

Borany Borany –– nido-nido-

BB66HH1010BB66HH1010

BB1010HH1414BB1010HH1414

Borany Borany –– arachnoarachno- a - a nido-nido-

arachnoarachno-B-B55HH1111arachnoarachno-B-B55HH1111

nidonido-B-B55HH99nidonido-B-B55HH99

KarboranyKarborany

PřípravaPříprava:

B10H14 + 2 Et2S B10H12(Et2S)2 + H2

B10H12(Et2S)2 + C2H2 C2B10H12 + 2 Et2S + H2

1,2-C1,2-C22BB1010HH1414 2,3-C2,3-C22BB44HH88

Sloučeniny boru a dusíkuSloučeniny boru a dusíku

B + N BBNN borazolborazol

Sloučeniny boru a dusíkuSloučeniny boru a dusíku

Sloučeniny boru a dusíkuSloučeniny boru a dusíku

[rBN = 1,446 Å][rBN = 1,446 Å] hexagonálníhexagonální

Sloučeniny boru a dusíkuSloučeniny boru a dusíku

(aa)(aa) (cc)(cc)

(bb)(bb) (dd)(dd)

Sloučeniny boru a dusíkuSloučeniny boru a dusíku

[rBN = 1,56 Å][rBN = 1,56 Å]kubickýkubický

(struktura diamantu)

HH LL II NN ÍÍ KK AlAl HH LL II NN ÍÍ KK AlAl

AlAl –– 7,45 % , bauxit (převážně hydratovaný Al2O3)

4 Al + 3 O2 2 Al2O3

2 Al + 3 H2SO4 Al2(SO4)3 + 3 H2

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2

Al2O3 + NaOH Na[Al(OH)4]

VýrobVýrobaa: 160 °C, 50 atm.

bauxit + NaOH NaAlONaAlO22TiO2 , Fe2O3

zředění Al2O3 

Al2O3 + Na3AlF6 + C Al + CO + ( F2 , HF )

Hydridy hliníkuHydridy hliníku

LiAlHLiAlH44

4 LiH + AlCl3 Li[AlH4] + 3 LiCl

3 Li[AlH4] + AlCl3 3 LiCl + AlH3

Li[AlH4] + 4 H2O Li[Al(OH)4] + 4 H2

AlHAlH33 – polymerní struktura,

– třístředová vazba

Sloučeniny hliníkuSloučeniny hliníku

HalogenidyHalogenidy

AlFAlF33 – koordinační číslo 66 ; [Al(H2O)6]Cl3

AlAlClCl33

AlAlClCl44

––

AlAl22ClCl

66

Al2(SO4)3 MIAl(SO4) · 12 H2O

Ga, In, Tl

Aqua a hydroxokomplexy hliníkuAqua a hydroxokomplexy hliníku

[Al(OH)(H2O)5]2+ [Al(OH)(H2O)5]

2+ [[AlAl22(OH)(OH)

22((HH22O)O)88]]

4+4+

Al

H2O

H2O OH

OH2

H2O

H2O

+ Al

H2O OH2

OH2

H2O

H2O

Al

H2O

H2O

H2O

H2O

AlO

O OH2

OH2

H2O

H2O

H

H

HO– 2 H2O

3

32

OH

OH Al

3

6(OH) Al

4

22

OH

OH Al

2OH

OH5

2 Al

– H+

+ H+

– H+

+ H+

– H+

+ H+

3

62O)(H Al

2OH

OH 52 Al

2

42

OH

OH Al – H+

+ H+

– H+

+ H+

– H+

+ H+

pHpH ≤ 6 3 – 7 4 – 8

pHpH  5 – 9 > 6 velké velmi velké

Struktura aqua a hydroxokomplexů hliníkuStruktura aqua a hydroxokomplexů hliníku

[Al(H2O)6]3+ [Al2(OH)2(H2O)8]

4+

[Al3(OH)4(H2O)9]5+ [Al13O4(OH)24(H2O)12]

7+