आवर्त सारणी के समूह 3 की सामान्य विशेषताएँ। समूह III के मुख्य उपसमूह के तत्वों के भौतिक गुण

बोरॉन उपसमूह समूह III का मुख्य उपसमूह है। नए IUPAC वर्गीकरण के अनुसार: डी.आई. मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी के तत्वों का 13 समूह, जिसमें बोरॉन बी, एल्यूमीनियम अल, गैलियम गा, इंडियम इन और थैलियम टीएल शामिल हैं। बोरान को छोड़कर इस उपसमूह के सभी तत्व धातु हैं।

समूह III में बोरॉन, एल्यूमीनियम, गैलियम, इंडियम, थैलियम (मुख्य उपसमूह), साथ ही स्कैंडियम, येट्रियम, लैंथेनम और लैंथेनाइड्स, एक्टिनियम और एक्टिनाइड्स (साइड उपसमूह) शामिल हैं।

मुख्य उपसमूह के तत्वों के बाहरी इलेक्ट्रॉनिक स्तर पर तीन इलेक्ट्रॉन (s 2 p 1) होते हैं। वे आसानी से इन इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देते हैं या एक इलेक्ट्रॉन के पी-स्तर पर संक्रमण के कारण तीन अयुग्मित इलेक्ट्रॉन बनाते हैं। बोरॉन और एल्युमीनियम को केवल +3 की ऑक्सीकरण अवस्था वाले यौगिकों द्वारा पहचाना जाता है। गैलियम उपसमूह (गैलियम, इंडियम, थैलियम) के तत्वों में भी बाहरी इलेक्ट्रॉनिक स्तर पर तीन इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो एस 2 पी 1 कॉन्फ़िगरेशन बनाते हैं, लेकिन वे 18-इलेक्ट्रॉन परत के बाद स्थित होते हैं। इसलिए, एल्यूमीनियम के विपरीत, गैलियम में स्पष्ट रूप से गैर-धात्विक गुण होते हैं। Ga, In, Tl श्रृंखला में ये गुण कमजोर हो जाते हैं और धात्विक गुण बढ़ जाते हैं।

एक्टिनाइड वैलेंस परत की इलेक्ट्रॉनिक संरचना कई मायनों में लैंथेनाइड वैलेंस परत की इलेक्ट्रॉनिक संरचना के समान है। सभी लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स विशिष्ट धातुएँ हैं।

समूह III के सभी तत्वों में ऑक्सीजन के लिए बहुत मजबूत संबंध है, और उनके ऑक्साइड का निर्माण बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ होता है।

समूह III के तत्वों का व्यापक प्रकार से उपयोग होता है।

बोरोन की खोज 1808 में जे. गे-लुसाक और एल. थेनार्ड ने की थी। पृथ्वी की पपड़ी में इसकी सामग्री 1.2·10-3% है।

धातुओं (बोराइड्स) के साथ बोरान यौगिकों में उच्च कठोरता और गर्मी प्रतिरोध होता है। इसलिए, उनका उपयोग सुपर-कठोर और गर्मी प्रतिरोधी विशेष मिश्र धातुओं का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। बोरोन कार्बाइड और बोरोन नाइट्राइड में अत्यधिक ताप प्रतिरोध होता है। उत्तरार्द्ध का उपयोग उच्च तापमान वाले स्नेहक के रूप में किया जाता है। सोडियम टेट्राबोरेट Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O (बोरेक्स) के क्रिस्टलीय हाइड्रेट की एक स्थिर संरचना होती है, इसके समाधान का उपयोग विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में एसिड समाधान की एकाग्रता निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

समूह VI तत्वों (सल्फर, सेलेनियम, टेल्यूरियम) के साथ गैलियम के यौगिक अर्धचालक हैं। उच्च तापमान वाले थर्मामीटर तरल गैलियम से भरे होते हैं।

इंडियम की खोज 1863 में टी. रिक्टर और एफ. रीच ने की थी। पृथ्वी की पपड़ी में इसकी सामग्री 2.5·10-5% है। तांबे की मिश्रधातु में इंडियम मिलाने से तांबे की मिश्रधातु में समुद्री जल की क्रिया के प्रति प्रतिरोध बढ़ जाता है। इस धातु को चांदी में मिलाने से चांदी की चमक बढ़ती है और हवा में खराब होने से बचती है। इंडियम कोटिंग्स धातुओं को जंग से बचाती हैं। यह दंत चिकित्सा में उपयोग की जाने वाली कुछ मिश्र धातुओं के साथ-साथ कुछ कम पिघलने वाली मिश्र धातुओं (इंडियम, बिस्मथ, सीसा, टिन और कैडमियम का एक मिश्र धातु 47 डिग्री सेल्सियस पर पिघलता है) का हिस्सा है। विभिन्न अधातुओं वाले इंडियम यौगिकों में अर्धचालक गुण होते हैं।

थैलियम की खोज 1861 में डब्ल्यू क्रुक्स ने की थी। पृथ्वी की पपड़ी में इसकी सामग्री 10-4% है। टिन (20%) और सीसा (70%) के साथ थैलियम (10%) के मिश्र धातु में बहुत अधिक एसिड प्रतिरोध होता है; यह सल्फ्यूरिक, हाइड्रोक्लोरिक और नाइट्रिक एसिड के मिश्रण की क्रिया का सामना कर सकता है। थैलियम गर्म वस्तुओं से निकलने वाले अवरक्त विकिरण के प्रति फोटोकल्स की संवेदनशीलता को बढ़ाता है। थैलियम यौगिक अत्यधिक विषैले होते हैं और बालों के झड़ने का कारण बनते हैं।

गैलियम, इंडियम और थैलियम ट्रेस तत्व हैं। अयस्कों में उनकी सामग्री, एक नियम के रूप में, एक प्रतिशत के हजारवें हिस्से से अधिक नहीं होती है।

बोरॉन के रासायनिक गुण। आवेदन

एक कठोर, भंगुर, चमकदार काली अर्ध धातु।

रासायनिक रूप से, सामान्य परिस्थितियों में बोरॉन काफी निष्क्रिय होता है और केवल फ्लोरीन के साथ सक्रिय रूप से संपर्क करता है, और क्रिस्टलीय बोरॉन अनाकार बोरॉन की तुलना में कम सक्रिय होता है।

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, बोरॉन की गतिविधि बढ़ जाती है और यह ऑक्सीजन, सल्फर और हैलोजन के साथ मिल जाता है। जब हवा में 700 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, तो बोरॉन लाल रंग की लौ के साथ जलता है, जिससे बोरिक एनहाइड्राइड बी 2 ओ 3 - एक रंगहीन कांच जैसा द्रव्यमान बनता है।

900 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म करने पर, बोरॉन और नाइट्रोजन बोरॉन नाइट्राइड बीएन बनाते हैं; कोयले के साथ गर्म करने पर, बोरॉन कार्बाइड बी 4 सी 3; धातुओं के साथ, बोराइड।

बोरान हाइड्रोजन के साथ विशेष रूप से प्रतिक्रिया नहीं करता है; इसके हाइड्राइड्स (बोरोहाइड्राइड्स) अप्रत्यक्ष रूप से प्राप्त होते हैं। लाल-गर्म तापमान पर, बोरॉन जल वाष्प के साथ परस्पर क्रिया करता है:

2बी + 3एच 2 ओ = बी 2 ओ 3 + 3एच 2.

बोरॉन केवल गर्म नाइट्रिक, सल्फ्यूरिक एसिड और एक्वा रेजिया के साथ प्रतिक्रिया करके बोरिक एसिड एच 3 बीओ 3 बनाता है।

बोरेट्स बनाने के लिए सांद्र क्षार विलयन में धीरे-धीरे घुल जाता है।

जब जोर से गर्म किया जाता है, तो बोरॉन पुनर्स्थापनात्मक गुण प्रदर्शित करता है। उदाहरण के लिए, यह उनके ऑक्साइड से सिलिकॉन या फॉस्फोरस को कम करने में सक्षम है:

बोरॉन के इस गुण को बोरॉन ऑक्साइड B2O3 में रासायनिक बंधों की अत्यधिक उच्च शक्ति द्वारा समझाया जा सकता है।

आवेदन पत्र।

मौलिक बोरान

बोरोन (फाइबर के रूप में) कई मिश्रित सामग्रियों के लिए एक मजबूत एजेंट के रूप में कार्य करता है।

सिलिकॉन की चालकता प्रकार को बदलने के लिए बोरॉन का उपयोग अक्सर इलेक्ट्रॉनिक्स में भी किया जाता है।

बोरॉन का उपयोग धातु विज्ञान में सूक्ष्म-मिश्र धातु तत्व के रूप में किया जाता है, जो स्टील्स की कठोरता को काफी बढ़ा देता है।

बोरोन यौगिक.

बोरोन कार्बाइड का उपयोग गैस-गतिशील बीयरिंग के निर्माण के लिए कॉम्पैक्ट रूप में किया जाता है।

पेरबोरेट्स / पेरोक्सोबोरेट्स (2-आयन होते हैं) तकनीकी उत्पाद में 10.4% तक "सक्रिय ऑक्सीजन" होता है; ब्लीच "क्लोरीन युक्त नहीं" ("पर्सिल", "पर्सोल", आदि) उनके आधार पर उत्पादित किए जाते हैं।

अलग से, यह भी ध्यान देने योग्य है कि बोरॉन-कार्बन-सिलिकॉन मिश्र धातुओं में अति-उच्च कठोरता होती है और किसी भी पीसने वाली सामग्री (माइक्रोहार्डनेस के संदर्भ में कार्बन नाइट्राइड, हीरा, बोरान नाइट्राइड को छोड़कर) और लागत और पीसने के संदर्भ में बदलने में सक्षम हैं। दक्षता (आर्थिक) में वे मानव जाति को ज्ञात सभी अपघर्षक सामग्रियों से आगे निकल जाते हैं।

बोरान और मैग्नीशियम (मैग्नीशियम डाइबोराइड MgB2) के मिश्र धातु में वर्तमान में टाइप I सुपरकंडक्टर्स के बीच सुपरकंडक्टिंग अवस्था में संक्रमण का रिकॉर्ड उच्च महत्वपूर्ण तापमान है। उपरोक्त लेख की उपस्थिति ने इस विषय पर काम में बड़ी वृद्धि को प्रेरित किया।

बोरिक एसिड (एच 3 बीओ 3) का व्यापक रूप से परमाणु ऊर्जा में "थर्मल" ("धीमा") न्यूट्रॉन का उपयोग करके वीवीईआर प्रकार (पीडब्लूआर) के परमाणु रिएक्टरों में न्यूट्रॉन अवशोषक के रूप में उपयोग किया जाता है। अपनी न्यूट्रॉनिक विशेषताओं और पानी में घुलने की क्षमता के कारण, बोरिक एसिड का उपयोग शीतलक में इसकी सांद्रता को बदलकर परमाणु रिएक्टर की शक्ति को सुचारू रूप से (चरणबद्ध नहीं) विनियमित करना संभव बनाता है - तथाकथित "बोरॉन विनियमन" .

बोरोहाइड्राइड्स और ऑर्गेनोबोरोन यौगिक

बोरॉन (बोरोहाइड्राइड्स) के कई कार्बनिक व्युत्पन्न अत्यंत प्रभावी रॉकेट ईंधन (डाइबोरेन (बी2एच4), पेंटाबोरेन, टेट्राबोरेन, आदि) हैं, और हाइड्रोजन और कार्बन के साथ कुछ बहुलक यौगिक रासायनिक प्रभावों और उच्च तापमान के लिए बेहद प्रतिरोधी हैं, उदाहरण के लिए सुप्रसिद्ध प्लास्टिक कार्बोरेन- 22.

जैविक भूमिका

बोरॉन पौधों के सामान्य कामकाज के लिए आवश्यक एक महत्वपूर्ण सूक्ष्म तत्व है। बोरान की कमी से उनका विकास रुक जाता है और खेती वाले पौधों में विभिन्न बीमारियाँ पैदा होती हैं। यह ऊतकों में ऑक्सीडेटिव और ऊर्जा प्रक्रियाओं में गड़बड़ी और आवश्यक पदार्थों के जैवसंश्लेषण में कमी पर आधारित है। जब मिट्टी में बोरॉन की कमी होती है, तो उपज बढ़ाने, उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार करने और कई पौधों की बीमारियों को रोकने के लिए कृषि में बोरॉन माइक्रोफ़र्टिलाइज़र (बोरिक एसिड, बोरेक्स और अन्य) का उपयोग किया जाता है।

जानवरों में बोरान की भूमिका स्पष्ट नहीं है। मानव मांसपेशी ऊतक में (0.33-1) 10 - 4% बोरॉन, अस्थि ऊतक (1.1-3.3) 10 - 4%, और रक्त - 0.13 मिलीग्राम/लीटर होता है। प्रतिदिन एक व्यक्ति को भोजन से 1-3 मिलीग्राम बोरॉन प्राप्त होता है। विषैली खुराक - 4 ग्राम।

कॉर्नियल डिस्ट्रोफी के दुर्लभ प्रकारों में से एक एक ट्रांसपोर्टर प्रोटीन को एन्कोड करने वाले जीन से जुड़ा है जो संभवतः इंट्रासेल्युलर बोरॉन सांद्रता को नियंत्रित करता है।

डी. आई. मेंडेलीव की आवर्त सारणी के समूह III के पी-तत्वों में शामिल हैं: बोरॉन बी, एल्यूमीनियम गैलियम इंडियम और थैलियम परमाणुओं का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास

नीचे कुछ स्थिरांकों की तुलना की गई है जो विचाराधीन समूह के पी-तत्वों के परमाणुओं और संबंधित धात्विक पदार्थों के गुणों की विशेषता बताते हैं:

समूह III तत्वों के गुण डी-संपीड़न से प्रभावित होते हैं, जो आवर्त सारणी में छोटी III अवधि में और डी-तत्वों के तुरंत बाद बड़ी अवधि में स्थित होता है)। इस प्रकार, परमाणु त्रिज्या थोड़ी कम हो जाती है, और पहली आयनीकरण क्षमता बढ़ जाती है। इसके अलावा, संपीड़न थैलियम परमाणुओं के गुणों को भी प्रभावित करता है। इसीलिए परमाणु की त्रिज्या परमाणु की त्रिज्या के करीब होती है और आयनीकरण ऊर्जा थोड़ी अधिक होती है।

बोर. परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना के अनुसार, बोरॉन मोनोवैलेंट (ऊर्जा उपस्तर पर एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन) हो सकता है। हालाँकि, बोरॉन के लिए सबसे विशिष्ट यौगिक वे हैं जिनमें यह त्रिसंयोजक होता है (जब परमाणु उत्तेजित होता है, तो ऊर्जा और -उपस्तरों में तीन अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं)।

उत्तेजित बोरॉन परमाणु में मुक्त-कक्षक इसके कई यौगिकों के स्वीकर्ता गुणों को निर्धारित करता है, जिसमें विनिमय सहसंयोजक तंत्र के अनुसार तीन सहसंयोजक बंधन बनते हैं (उदाहरण के लिए, ये यौगिक इलेक्ट्रॉन-दान गुणों वाले कणों के जुड़ने के लिए प्रवण होते हैं) , यानी, दाता-स्वीकर्ता तंत्र के अनुसार एक और सहसंयोजक बंधन का निर्माण। उदाहरण के लिए:

बोरान के दो समस्थानिक ज्ञात हैं: समस्थानिक के परमाणुओं के नाभिक न्यूट्रॉन को आसानी से अवशोषित कर लेते हैं:

बोरॉन की न्यूट्रॉन को अवशोषित करने की क्षमता परमाणु ऊर्जा में इसके उपयोग को निर्धारित करती है: परमाणु रिएक्टरों की नियंत्रण छड़ें बोरॉन युक्त सामग्रियों से बनाई जाती हैं।

बोरॉन क्रिस्टल काले होते हैं; वे दुर्दम्य (एमपी 2300 डिग्री सेल्सियस), प्रतिचुंबकीय हैं, और उनमें अर्धचालक गुण (बैंड गैप) हैं। बोरान की विद्युत चालकता, अन्य धातुओं की तरह, छोटी होती है और बढ़ते तापमान के साथ थोड़ी बढ़ जाती है।

कमरे के तापमान पर, बोरॉन रासायनिक रूप से निष्क्रिय होता है और केवल फ्लोरीन के साथ सीधे संपर्क करता है; गर्म करने पर, बोरान क्लोरीन, ऑक्सीजन और कुछ अन्य गैर-धातुओं द्वारा ऑक्सीकृत हो जाता है। उदाहरण के लिए:

अधातुओं के साथ यौगिकों में, बोरॉन की ऑक्सीकरण अवस्था सभी सहसंयोजक होती है।

बोरोन ट्राइऑक्साइड एक क्रिस्टलीय पदार्थ (एमपी 450 डिग्री सेल्सियस, क्वथनांक 2250 डिग्री सेल्सियस) है, जो एन्थैल्पी और गठन की गिब्स ऊर्जा के उच्च मूल्यों की विशेषता है। पानी के साथ क्रिया करने पर यह बोरिक एसिड में बदल जाता है:

एक बहुत कमजोर मोनोप्रोटिक एसिड. केवल एक आयन के उन्मूलन के साथ इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण को बोरॉन के पहले वर्णित स्वीकर्ता गुणों द्वारा समझाया गया है: अणुओं के पृथक्करण के दौरान गठित इलेक्ट्रॉन दाता को बोरॉन परमाणु की मुक्त-कक्षीय प्रदान की जाती है प्रक्रिया योजना के अनुसार आगे बढ़ती है

जटिल आयन में टेट्राहेड्रल संरचना (इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स का संकरण) होती है।

ऑक्सीकरण अवस्था वाले यौगिकों में बोरॉन के स्वीकर्ता गुण इसके हैलाइडों के रसायन विज्ञान में भी प्रकट होते हैं। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रियाएँ आसानी से संभव हैं

जिसमें और या के बीच रासायनिक बंधन दाता-स्वीकर्ता तंत्र द्वारा बनता है। बोरॉन हेलाइड्स की इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता होने की संपत्ति कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण की प्रतिक्रियाओं में उत्प्रेरक के रूप में उनके व्यापक उपयोग को निर्धारित करती है।

बोरान सीधे हाइड्रोजन के साथ संपर्क नहीं करता है, लेकिन धातुओं के साथ बोराइड बनाता है - आमतौर पर गैर-स्टोइकोमेट्रिक यौगिक

बोरॉन हाइड्राइड्स (बोरेन्स) बहुत जहरीले होते हैं और इनमें बहुत अप्रिय गंध होती है। वे प्राय: अप्रत्यक्ष रूप से प्राप्त होते हैं

रासायनिक रूप से सक्रिय बोराइड्स को एसिड के साथ या बोरॉन हैलाइड्स को क्षार धातु हाइड्राइड्स के साथ प्रतिक्रिया करते समय:

बोरॉन और हाइड्रोजन का सबसे सरल संयोजन सामान्य परिस्थितियों में मौजूद नहीं होता है। -बोरॉन परमाणु में इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स के संकरण से कण की समन्वय असंतृप्ति होती है, जिसके परिणामस्वरूप दो ऐसे कण एक डाइबोरेन अणु में संयोजित होते हैं:

डिबोरेन में, बोरान -संकरण की स्थिति में है, और प्रत्येक बोरॉन परमाणु के लिए चार संकर कक्षाओं में से एक खाली है, और अन्य तीन हाइड्रोजन परमाणुओं के -कक्षकों द्वारा ओवरलैप किए गए हैं। एक अणु में समूहों के बीच के बंधन एक समूह के एक हाइड्रोजन परमाणु से दूसरे समूह के खाली कक्षक में इलेक्ट्रॉन घनत्व में बदलाव के कारण हाइड्रोजन बंधन के रूप में बनते हैं। अन्य बोरेन भी ज्ञात हैं, जिन्हें दो पंक्तियों में दर्शाया जा सकता है

धातु बोराइड प्रतिक्रियाशील होते हैं और एसिड के साथ उपचारित करने पर अक्सर बोरेन मिश्रण का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है। अधिकांश बोराइड गर्मी प्रतिरोधी, बहुत कठोर और रासायनिक रूप से स्थिर होते हैं। जेट इंजन भागों और गैस टरबाइन ब्लेड के निर्माण के लिए इनका व्यापक रूप से सीधे मिश्र धातु के रूप में उपयोग किया जाता है। कुछ बोराइड्स का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के कैथोड बनाने के लिए किया जाता है।

अल्युमीनियम. एल्यूमीनियम परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है। परमाणु की बाहरी इलेक्ट्रॉन परत में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है:

इसलिए, एल्युमीनियम एक के बराबर संयोजकता प्रदर्शित कर सकता है। हालाँकि, यह संयोजकता एल्युमीनियम के लिए विशिष्ट नहीं है। सभी स्थिर यौगिकों में, एल्युमीनियम की ऑक्सीकरण अवस्था समान होती है। तीन के बराबर संयोजकता परमाणु की उत्तेजित अवस्था से मेल खाती है

अपनी प्रचुरता के संदर्भ में, एल्यूमीनियम सभी तत्वों (ओ, एच और सी के बाद) में चौथे स्थान पर है और प्रकृति में सबसे आम धातु है। एल्यूमीनियम का बड़ा हिस्सा एलुमिनोसिलिकेट्स में केंद्रित है: फेल्डस्पार, माइकास, आदि।

एल्युमीनियम एक चांदी-सफेद, हल्की और उच्च तापीय और विद्युत चालकता वाली अत्यंत लचीली धातु है।

एल्युमीनियम रासायनिक रूप से सक्रिय है; यह कमरे के तापमान पर क्लोरीन और ब्रोमीन के साथ और गर्म होने पर या उत्प्रेरक के रूप में पानी की उपस्थिति में आयोडीन के साथ प्रतिक्रिया करता है। 800 डिग्री सेल्सियस पर, एल्यूमीनियम नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, और 2000 डिग्री सेल्सियस पर - कार्बन के साथ। एल्युमीनियम ऑक्सीजन के लिए उच्च रासायनिक संबंध प्रदर्शित करता है:

हवा में, एल्युमीनियम पर एक बहुत ही टिकाऊ, पतली ऑक्साइड फिल्म की परत चढ़ी होती है, जो एल्युमीनियम की धात्विक चमक को कुछ हद तक कमजोर कर देती है। ऑक्साइड फिल्म के लिए धन्यवाद, एल्यूमीनियम सतह उच्च संक्षारण प्रतिरोध प्राप्त करती है। यह मुख्य रूप से पानी और जल वाष्प के प्रति एल्यूमीनियम की उदासीनता में प्रकट होता है। एक सुरक्षात्मक फिल्म के निर्माण के कारण, एल्यूमीनियम केंद्रित नाइट्रिक और सल्फ्यूरिक एसिड के प्रति प्रतिरोधी है। ये एसिड ठंड में एल्यूमीनियम को निष्क्रिय कर देते हैं। निष्क्रियता की प्रवृत्ति मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों (उदाहरण के लिए) के साथ इसकी सतह का इलाज करके या एनोडिक ऑक्सीकरण का उपयोग करके एल्यूमीनियम के संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाना संभव बनाती है। इस मामले में, ऑक्साइड फिल्म की मोटाई बढ़ जाती है। उच्च तापमान पर, सुरक्षात्मक फिल्म की ताकत तेजी से कम हो जाती है। यदि ऑक्साइड फिल्म को यांत्रिक बल द्वारा हटा दिया जाए, तो एल्युमीनियम अत्यधिक प्रतिक्रियाशील हो जाता है। यह पानी और एसिड और क्षार के जलीय घोल के साथ तीव्रता से प्रतिक्रिया करता है, हाइड्रोजन को विस्थापित करता है और धनायन या आयन बनाता है। अम्ल विलयन के साथ एल्युमीनियम की अंतःक्रिया प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार आगे बढ़ती है

और क्षार समाधान के साथ

जब घोल का pH बदलता है तो एल्युमीनियम धनायन और ऋणायन आसानी से एक दूसरे में बदल जाते हैं:

घोल में मिश्रित यौगिक भी बन सकते हैं,

उदाहरण के लिए

उत्तरार्द्ध आसानी से (विशेषकर गर्म होने पर) निर्जलित हो जाता है और हाइड्रॉक्साइड में बदल जाता है

प्रौद्योगिकी में एल्यूमीनियम का व्यापक उपयोग इसके मूल्यवान भौतिक और रासायनिक गुणों और पृथ्वी की पपड़ी में इसकी उच्च प्रचुरता पर आधारित है। इसकी उच्च विद्युत चालकता और कम घनत्व के कारण, यह

बिजली के तार बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। एल्यूमीनियम की उच्च लचीलापन इससे सबसे पतली पन्नी बनाना संभव बनाती है, जिसका उपयोग कैपेसिटर में किया जाता है और केबल शीथ में लीड को एल्यूमीनियम से बदल देता है। उनकी गैर-चुंबकीयता के कारण, एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का उपयोग रेडियो इंजीनियरिंग में किया जाता है।

एल्युमीनियम के बड़े हिस्से का उपयोग हल्की मिश्रधातुएँ बनाने के लिए किया जाता है - ड्यूरालुमिन, बाकी सिलुमिन, बाकी आदि। एल्युमीनियम का उपयोग मिश्रधातुओं को गर्मी प्रतिरोध देने के लिए एक मिश्रधातु योजक के रूप में भी किया जाता है। एल्यूमीनियम और इसके मिश्र धातु विमान निर्माण, रॉकेटरी, मैकेनिकल इंजीनियरिंग आदि में संरचनात्मक सामग्री के रूप में मुख्य स्थानों में से एक पर कब्जा करते हैं। एल्यूमीनियम (विशेष रूप से एनोडाइज्ड) का संक्षारण प्रतिरोध स्टील के संक्षारण प्रतिरोध से काफी अधिक है। इसलिए, इसकी मिश्रधातुओं का उपयोग संरचनात्मक सामग्री और जहाज निर्माण में किया जाता है। डी-तत्वों के साथ, एल्युमीनियम रासायनिक यौगिक बनाता है - इंटरमेटेलिक यौगिक (एल्युमिनाइड्स), आदि, जिनका उपयोग गर्मी प्रतिरोधी सामग्री के रूप में किया जाता है। एल्युमीनियम का उपयोग एलुमिनोथर्मी में कई धातुओं के उत्पादन और थर्माइट विधि का उपयोग करके वेल्डिंग के लिए किया जाता है। एलुमिनोथर्मी ऑक्सीजन के लिए एल्युमीनियम की उच्च आत्मीयता पर आधारित है। उदाहरण के लिए, समीकरण के अनुसार आगे बढ़ने वाली प्रतिक्रिया में

लगभग 3500 kJ ऊष्मा निकलती है और तापमान विकसित हो जाता है

एल्युमीनियम ऑक्साइड को कई संशोधनों के रूप में जाना जाता है। सबसे स्थिर संशोधन पृथ्वी की पपड़ी में खनिज कोरंडम के रूप में पाया जाता है, जिससे ग्राइंडिंग डिस्क और एमरी पाउडर तैयार किए जाते हैं। अपघर्षक पदार्थ के रूप में कोरंडम का उपयोग इसकी उच्च कठोरता पर आधारित है, जो हीरे, कार्बोरंडम और बोराज़ोन की कठोरता के बाद दूसरे स्थान पर है। कृत्रिम माणिक संलयन द्वारा प्राप्त किए जाते हैं। इनका उपयोग सटीक तंत्र में सहायक पत्थर बनाने के लिए किया जाता है। हाल ही में, कृत्रिम माणिक का उपयोग क्वांटम जनरेटर (लेजर) में किया गया है। इससे बने उत्पादों का उपयोग अपवर्तक और डाइलेक्ट्रिक्स के रूप में किया जाता है।

एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड एक बहुलक यौगिक है। इसमें एक स्तरित क्रिस्टल जाली है। प्रत्येक परत में अष्टफलक होता है (चित्र IX. 10); परतों के बीच एक हाइड्रोजन बंधन होता है। विनिमय प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड एक जिलेटिनस सफेद अवक्षेप है, जो एसिड और क्षार में अत्यधिक घुलनशील है। खड़े होने पर, तलछट "बूढ़ी" हो जाती है और अपनी रासायनिक गतिविधि खो देती है। जब कैल्सीन किया जाता है, तो हाइड्रॉक्साइड पानी खो देता है और ऑक्साइड में बदल जाता है। निर्जलित हाइड्रॉक्साइड के रूपों में से एक, एल्यूमीनियम जेल, का उपयोग प्रौद्योगिकी में एक अवशोषक के रूप में किया जाता है।

यौगिक अत्यंत रुचिकर हैं

चावल। नौवीं. 10. यौगिक की अष्टफलकीय संरचनात्मक इकाइयों द्वारा निर्मित परत की संरचना

एल्यूमीनियम - एल्युमिनोसिलिकेट्स से संबंधित जिओलाइट्स। उनकी संरचना को सामान्य सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है जहां या (कम सामान्यतः)।

परिचय

समूह III, मुख्य उपसमूह के तत्वों की सामान्य विशेषताएँ

रासायनिक बोरान थैलियम एल्यूमीनियम

समूह III के तत्वों का व्यापक प्रकार से उपयोग होता है।

जैसे-जैसे परमाणु द्रव्यमान बढ़ता है, तत्वों का धात्विक गुण बढ़ता है। बोरॉन एक अधातु है, शेष तत्व (एल्यूमीनियम का एक उपसमूह) धातु हैं। बोरॉन के गुण अन्य तत्वों से काफी भिन्न हैं और यह कार्बन और सिलिकॉन के समान है। शेष तत्व कम पिघलने वाली धातुएँ हैं, In और Tl अत्यंत नरम हैं।

समूह III के मुख्य उपसमूह के तत्वों के भौतिक गुण

समूह के सभी तत्व त्रिसंयोजक हैं , लेकिन बढ़ते परमाणु क्रमांक के साथ, संयोजकता 1 अधिक विशिष्ट हो जाती है(टीएल मुख्य रूप से मोनोवैलेंट है)।

बी-अल-गा-इन-टीएल श्रृंखला में, अम्लता कम हो जाती है और हाइड्रॉक्साइड्स आर (ओएच) 3 की मूलता बढ़ जाती है। H 3 VO 3 एक अम्ल है, Al(OH) 3 और Ga(OH) 3 उभयधर्मी आधार हैं, In(OH) 3 और Tl(OH) 3 विशिष्ट आधार हैं। ТlON एक मजबूत आधार है.

आइए हम केवल दो तत्वों के गुणों पर विचार करें: विस्तार से - एल्युमीनियम, पी-धातुओं के एक विशिष्ट प्रतिनिधि के रूप में, व्यवहार में अत्यधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और योजनाबद्ध रूप से - बोरान, "अर्ध-धातुओं" के प्रतिनिधि के रूप में और तुलना में असामान्य गुणों का प्रदर्शन करता है। उपसमूह के अन्य सभी तत्वों के साथ।

एल्युमीनियम पृथ्वी पर सबसे आम धातु है (सभी तत्वों में तीसरा स्थान; पृथ्वी की पपड़ी की संरचना का 8%)। यह प्रकृति में एक मुक्त धातु के रूप में नहीं पाया जाता है; एल्यूमिना (Al 2 O 3), बॉक्साइट (Al 2 O 3 xH 2 O) का हिस्सा है। इसके अलावा, एल्युमीनियम मिट्टी, अभ्रक और फेल्डस्पार जैसी चट्टानों में सिलिकेट के रूप में पाया जाता है।

एल्युमीनियम में एक स्थिर आइसोटोप होता है, बोरान में दो: 19.9% और 80.1% होते हैं।

रसीद;

1. AlCl 3 पिघल का इलेक्ट्रोलिसिस:

2AlCl 3 = 2Al + 3Cl 2

2. मुख्य औद्योगिक विधि 3NaF AlF 3 क्रायोलाइट में पिघले Al 2 O 3 (एल्यूमिना) का इलेक्ट्रोलिसिस है:

2Al 2 O 3 = 4AI + 3O 2

3. वैक्यूम थर्मल:

AlCl 3 + ZK = Al + 3KCl

भौतिक गुण.

एल्युमीनियम अपने मुक्त रूप में उच्च तापीय और विद्युत चालकता वाली एक चांदी-सफेद धातु है। एल्युमीनियम का घनत्व कम होता है - लोहे या तांबे की तुलना में लगभग तीन गुना कम, और साथ ही यह एक टिकाऊ धातु है।

बोरॉन कई एलोट्रोपिक संशोधनों में मौजूद है। अनाकार बोरान एक गहरे भूरे रंग का पाउडर है। क्रिस्टलीय बोरॉन धात्विक चमक के साथ भूरे-काले रंग का होता है। कठोरता की दृष्टि से क्रिस्टलीय बोरॉन सभी पदार्थों में (हीरे के बाद) दूसरे स्थान पर है। कमरे के तापमान पर, बोरॉन बिजली का कुचालक है; सिलिकॉन की तरह, इसमें अर्धचालक गुण होते हैं।

रासायनिक गुण.

सतह अल्युमीनियमआमतौर पर अल 2 ओ 3 ऑक्साइड की एक टिकाऊ फिल्म से ढका होता है, जो इसे पर्यावरण के साथ संपर्क से बचाता है। यदि इस फिल्म को हटा दिया जाए, तो धातु पानी के साथ तीव्र प्रतिक्रिया कर सकती है:

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + ZH 2.

छीलन या पाउडर के रूप में, यह हवा में चमकता हुआ जलता है, जिससे बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है:

2Al + 3/2O 2 = Al 2 O 3 + 1676 kJ।

इस परिस्थिति का उपयोग एलुमिनोथर्मी द्वारा उनके ऑक्साइड से कई धातुओं को प्राप्त करने के लिए किया जाता है। यह उन धातुओं के पाउडर एल्यूमीनियम के साथ कमी को दिया गया नाम है जिनके ऑक्साइड के गठन की गर्मी अल 2 ओ 3 के गठन की गर्मी से कम है, उदाहरण के लिए:

Cr 2 O 3 + 2Al = 2Cr + Al 2 O 3 + 539 kJ।

बीओआर, एल्यूमीनियम के विपरीत, रासायनिक रूप से निष्क्रिय (विशेष रूप से क्रिस्टलीय) है। इस प्रकार, यह बोरिक एनहाइड्राइड बी 2 ओ 3 के गठन के साथ केवल बहुत उच्च तापमान (> 700 डिग्री सेल्सियस) पर ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है:

2बी + जेडओ 2 = 2बी 2 ओ 3,

बोरॉन किसी भी परिस्थिति में पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है।इससे भी अधिक तापमान (> 1200 डिग्री सेल्सियस) पर यह नाइट्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे बोरान नाइट्राइड मिलता है (दुर्दम्य सामग्री के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है):

बोरॉन केवल कमरे के तापमान पर फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है,क्लोरीन और ब्रोमीन के साथ प्रतिक्रिया केवल तीव्र ताप (क्रमशः 400 और 600 डिग्री सेल्सियस) के साथ होती है; इन सभी मामलों में, यह बीएचएएल 3 ट्राइहैलाइड्स बनाता है - वाष्पशील तरल पदार्थ जो हवा में धू-धू कर जलते हैं और पानी द्वारा आसानी से हाइड्रोलाइज हो जाते हैं:

2B + 3Hal 2 = 2BAl 3.

हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप, ऑर्थोबोरिक (बोरिक) एसिड एच 3 बीओ 3 बनता है:

VNal 3 + 3H 2 O = H 3 VO 3 + ZNNAl।

बोरान के विपरीत, अल्युमीनियमपहले से ही कमरे के तापमान पर, यह सभी हैलोजन के साथ सक्रिय रूप से प्रतिक्रिया करता है, जिससे हैलाइड बनता है। गर्म होने पर, यह सल्फर (200 डिग्री सेल्सियस), नाइट्रोजन (800 डिग्री सेल्सियस), फास्फोरस (500 डिग्री सेल्सियस) और कार्बन (2000 डिग्री सेल्सियस) के साथ प्रतिक्रिया करता है:

2Al + 3S = Al 2 S 3 (एल्यूमीनियम सल्फाइड),

2Al + N 2 = 2AlN (एल्यूमीनियम नाइट्राइड),

अल + पी = अलपी (एल्यूमीनियम फॉस्फाइड),

4Al + 3C = Al 4 C 3 (एल्यूमीनियम कार्बाइड)।

ये सभी यौगिक एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड बनाने के लिए पूरी तरह से हाइड्रोलाइज्ड होते हैं और तदनुसार, हाइड्रोजन सल्फाइड, अमोनिया, फॉस्फीन और मीथेन बनाते हैं।

एल्युमीनियम किसी भी सांद्रता के हाइड्रोक्लोरिक एसिड में आसानी से घुल जाता है:

2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + ZN 2.

ठंड में सांद्र सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड का एल्युमीनियम पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। गर्म होने पर, एल्युमीनियम हाइड्रोजन छोड़े बिना इन एसिड को कम करने में सक्षम होता है:

2Al + 6H 2 SO 4 (सांद्र) = Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O,

Al + 6HNO 3(conc) = Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

एल्युमीनियम तनु सल्फ्यूरिक एसिड में घुल जाता है, जिससे हाइड्रोजन निकलता है:

2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

तनु नाइट्रिक एसिड में, प्रतिक्रिया नाइट्रिक ऑक्साइड (II) की रिहाई के साथ आगे बढ़ती है:

अल + 4HNO 3 = Al(NO 3) 3 + NO + 2H 2 O.

एल्युमीनियम क्षार और क्षार धातु कार्बोनेट के घोल में घुलकर टेट्राहाइड्रॉक्सीएल्यूमिनेट्स बनाता है:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na[Al(OH) 4 ] + 3H 2.

जो एसिड ऑक्सीकरण एजेंट नहीं हैं वे बोरान के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं और केवल सांद्र HNO 3 इसे बोरिक एसिड में ऑक्सीकरण करता है:

बी + एचएनओ 3 (सांद्र) + एच 2 ओ = एच 3 वीओ 3 + एनओ

ऑक्सीकरण अवस्था +3 वाले यौगिक। सबसे महत्वपूर्ण बोरान यौगिक हाइड्राइड, हैलाइड, ऑक्साइड, बोरिक एसिड और उनके लवण हैं।

बोरोन ऑक्साइड- बी 2 ओ 3 - एक रंगहीन, भंगुर कांच जैसा द्रव्यमान, एक अम्लीय ऑक्साइड, ऑर्थोबोरिक एसिड बनाने के लिए सख्ती से पानी जोड़ता है:

बी 2 ओ 3 + 3एच 2 ओ = 2एच 3 बीओ 3

एच 3 बीओ 3 एक बहुत कमजोर मोनोप्रोटिक एसिड है, और इसके अम्लीय गुण हाइड्रोजन धनायन के उन्मूलन के कारण नहीं, बल्कि हाइड्रॉक्साइड आयन के बंधन के कारण प्रकट होते हैं:

एच 3 बीओ 3 + एच 2 ओएच + + - ; पीके ए = 9.0

गर्म करने पर, बोरिक एसिड चरणबद्ध तरीके से पानी खोता है, पहले मेटाबोरिक एसिड और फिर बोरॉन ऑक्साइड बनाता है:

एच 3 बीओ 3 ¾® एचबीओ 2 ¾® बी 2 ओ 3

क्षार के साथ बातचीत करते समय, यह टेट्राबोरेट्स बनाता है - काल्पनिक टेट्राबोरिक एसिड के लवण:

4H 3 BO 3 + 2NaOH = Na 2 B 4 O 7 + 7H 2 O

एस-तत्वों के बोरेट्स को छोड़कर, अधिकांश लवण - बोरेट्स - पानी में अघुलनशील होते हैं। सोडियम टेट्राबोरेट Na 2 B 4 O 7 का उपयोग अन्य की तुलना में अधिक किया जाता है। अधिकांश भाग के लिए, बोरेट्स बहुलक होते हैं और क्रिस्टलीय हाइड्रेट्स के रूप में समाधानों से पृथक होते हैं। पॉलिमरिक बोरिक एसिड को घोल से अलग करना संभव नहीं है क्योंकि वे आसानी से हाइड्रेटेड होते हैं। इसलिए, जब एसिड पॉलीबोरेट्स पर कार्य करते हैं, तो बोरिक एसिड आमतौर पर निकलता है ( इस प्रतिक्रिया का उपयोग एसिड उत्पन्न करने के लिए किया जाता है):

Na 2 B 4 O 7 + H 2 SO 4 + 5H 2 O = 4H 3 BO 3 + Na 2 SO 4

बोरान ऑक्साइड या बोरिक एसिड को धातु ऑक्साइड के साथ संलयन करके निर्जल मेटाबोरेट तैयार किए जाते हैं:

CaO + B 2 O 3 = Ca(BO 2) 2

सबसे महत्वपूर्ण एल्यूमीनियम यौगिकएल्यूमीनियम ऑक्साइड और एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड है।

एल्युमिनियम ऑक्साइड Al2O3 एक सफेद, दुर्दम्य क्रिस्टलीय पदार्थ है, जो पानी में अघुलनशील है। प्रयोगशाला स्थितियों में, एल्यूमीनियम को जलाने या एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड के थर्मल अपघटन द्वारा एल्यूमीनियम ऑक्साइड का उत्पादन किया जाता है:

4Al + 3O2 → 2Al2O3

2Al (OH) 3 → Al2O3 + 3H2O।

रासायनिक गुणों की दृष्टि से एल्युमीनियम ऑक्साइड उभयधर्मी होता है। यह एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है, मूल ऑक्साइड के गुणों को प्रदर्शित करता है:

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O.

क्षार के साथ क्रिया करके यह अम्लीय ऑक्साइड के गुण प्रदर्शित करता है। क्षार विलयन में जटिल यौगिक बनते हैं:

Al2O3 + 2KOH + 3H2O = 2K.

संलयन होने पर, मेटा-एल्यूमीनियम एसिड के लवण बनते हैं, उदाहरण के लिए, पोटेशियम मेटा-एल्यूमिनेट:

Al2O3 + 2KOH→2KAlO2 + H2O।

एल्यूमीनियम ऑक्साइड (कोरन्डम) के प्राकृतिक क्रिस्टलीय संशोधन का उपयोग किया जाता है विभिन्नविज्ञान और उत्पादन के क्षेत्र. उदाहरण के लिए, माणिक, सटीक तंत्र के लिए काम करने वाले पत्थरों के निर्माण के लिए एक सामग्री है। कोरन्डम क्रिस्टल लेज़रों का कार्यशील माध्यम हैं। गहनों की सजावट के लिए माणिक और नीलम का उपयोग किया जाता है। एल्युमिनियम ऑक्साइड एमरी का मुख्य घटक है - एक अपघर्षक पदार्थ। एल्यूमीनियम ऑक्साइड की अपवर्तकता और संक्षारण प्रतिरोध कांच की भट्टियों के लिए गर्मी प्रतिरोधी रासायनिक कांच के बने पदार्थ और ईंटों के निर्माण के लिए इसके उपयोग को पूर्व निर्धारित करता है।

एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड अल (OH) 3 एक सफेद क्रिस्टलीय पदार्थ है जो पानी में अघुलनशील है। एल्युमीनियम हाइड्रॉक्साइड का उत्पादन प्रयोगशाला में किया जाता हैघुलनशील एल्यूमीनियम लवण से जब वे क्षार समाधान के साथ बातचीत करते हैं, उदाहरण के लिए:

AlCl3 + 3KOH = Al (OH) 3 ↓+ 3KCl।

परिणामस्वरूप एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड एक जिलेटिनस अवक्षेप की तरह दिखता है।

एल्युमिनियम हाइड्रॉक्साइड उभयधर्मी गुण प्रदर्शित करता है और अम्ल और क्षार दोनों में घुल जाता है:

Al(OH)3 + 3HCl →AlCl3 + 3H2O

अल (OH) 3 + NaOH → Na।

जब एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ संलयन होता है, तो सोडियम मेटाएल्यूमिनेट बनता है:

अल (OH) 3 + NaOH → NaAlO2 + 2H2O।

एसिड के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड की क्षमता का उपयोग चिकित्सा में किया जाता है। यह उन दवाओं का हिस्सा है जिनका उपयोग एसिडिटी को कम करने और सीने की जलन से राहत देने के लिए किया जाता है।

बेरियम क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया.बोरेट आयन, जलीय घोल में बेरियम क्लोराइड के साथ बातचीत करते समय, बेरियम मेटाबोरेट बा (बीओ 2) 2 का एक सफेद क्रिस्टलीय अवक्षेप बनाते हैं।

एल्यूमीनियम धनायन अल 3+ की विश्लेषणात्मक प्रतिक्रियाएं

1. क्षार के साथ प्रतिक्रिया:

A1 3+ + 3 OH→A1(OH) 3 ↓ (सफ़ेद)

2. कोबाल्ट नाइट्रेट के साथ प्रतिक्रिया - -थेनर नीले रंग का निर्माण।

थेनर ब्लू एक नीला मिश्रित एल्यूमीनियम और कोबाल्ट ऑक्साइड है।

2 A1 2 (SO 4) 3 + 2 Co(NO 3) 2 -tT-> 2 Co(A1O 2) 2 + 4 NO 2 + 6 SO 3 + O 2.

बोरॉन एक ट्रेस तत्व है; मानव शरीर में इसका द्रव्यमान अंश 10 है -5 %. बोरान मुख्य रूप से फेफड़ों (0.34 मिलीग्राम), थायरॉयड ग्रंथि (0.30 मिलीग्राम), प्लीहा (0.26 मिलीग्राम), यकृत, मस्तिष्क (0.22 मिलीग्राम), गुर्दे, हृदय की मांसपेशियों (0.21 मिलीग्राम) में केंद्रित है। बोरॉन के जैविक प्रभाव का अभी तक पर्याप्त अध्ययन नहीं किया गया है। यह ज्ञात है कि बोरान दांतों और हड्डियों की संरचना में शामिल है, जाहिर तौर पर धातु के धनायनों के साथ बोरिक एसिड के विरल घुलनशील लवण के रूप में।

तालिका 19 - तत्वों की विशेषताएँ 3Ап/समूह

एल्युमिनियम आवर्त सारणी के समूह III के मुख्य उपसमूह में है। जमीनी अवस्था में उपसमूह के तत्वों के परमाणुओं में बाहरी इलेक्ट्रॉन आवरण की निम्नलिखित संरचना होती है: एनएस 2 एनपी 1। परमाणुओं के बाहरी ऊर्जा स्तर पर मुक्त पी-ऑर्बिटल्स होते हैं, जो परमाणुओं को उत्तेजित अवस्था में जाने की अनुमति देते हैं। उत्तेजित अवस्था में, इन तत्वों के परमाणु तीन सहसंयोजक बंधन बनाते हैं या पूरी तरह से तीन वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देते हैं, जो +3 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं।

एल्युमीनियम पृथ्वी पर सबसे प्रचुर धातु है: पृथ्वी की पपड़ी में इसका द्रव्यमान अंश 8.8% है। प्राकृतिक एल्यूमीनियम का बड़ा हिस्सा एलुमिनोसिलिकेट्स का हिस्सा है - पदार्थ जिनके मुख्य घटक सिलिकॉन और एल्यूमीनियम ऑक्साइड हैं। एलुमिनोसिलिकेट्स कई चट्टानों और मिट्टी में पाए जाते हैं।

गुण: अल एक चांदी-सफेद धातु है, यह एक गलने योग्य और हल्की धातु है। इसमें उच्च लचीलापन, अच्छी विद्युत और तापीय चालकता है। अल एक प्रतिक्रियाशील धातु है। हालाँकि, सामान्य परिस्थितियों में इसकी गतिविधि एक पतली ऑक्साइड फिल्म की उपस्थिति के कारण कुछ हद तक कम हो जाती है जो हवा के संपर्क में आने पर धातु की सतह पर बनती है।

1. अधातुओं के साथ अन्योन्यक्रिया। सामान्य परिस्थितियों में, एल्यूमीनियम क्लोरीन और ब्रोमीन के साथ प्रतिक्रिया करता है:

2Al + 3Cl 2 = 2AlCl 3

गर्म होने पर, एल्यूमीनियम कई गैर-धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है:

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

2Al + 3I 2 = 2AlI 3

2Al + N 2 = 2AlN

4Al + 3C = Al 4 C 3

2. जल के साथ अंतःक्रिया। सतह पर सुरक्षात्मक ऑक्साइड फिल्म के कारण, एल्यूमीनियम पानी के प्रति प्रतिरोधी है। हालाँकि, जब इस फिल्म को हटा दिया जाता है, तो एक जोरदार बातचीत होती है:

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2

2. अम्लों के साथ अन्योन्यक्रिया। एल्युमीनियम हाइड्रोक्लोरिक और तनु सल्फ्यूरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है:

2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2

2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

नाइट्रिक और सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड एल्यूमीनियम को निष्क्रिय करते हैं: इन एसिड की क्रिया से धातु पर सुरक्षात्मक फिल्म की मोटाई बढ़ जाती है, और यह घुलती नहीं है।

4. क्षार के साथ परस्पर क्रिया। एल्युमीनियम क्षार विलयन के साथ प्रतिक्रिया करके हाइड्रोजन छोड़ता है और एक जटिल नमक बनाता है:

2Al + 6NaOH + 6H 2 O = 2Na 3 + 3H 2

5. धातु ऑक्साइड का अपचयन। एल्युमीनियम कई धातु ऑक्साइडों के लिए एक अच्छा कम करने वाला एजेंट है:

2Al + Cr 2 O 3 = Al 2 O 3 + 2Cr

8Al + 3Fe 3 O 4 = 4Al 2 O 3 + 9Fe

एल्युमिनियम ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड। एल्युमीनियम ऑक्साइड, या एल्युमिना, अल 2 ओ 3 एक सफेद पाउडर है। एल्यूमीनियम ऑक्साइड का उत्पादन धातु को जलाने या एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड को कैल्सीन करने से किया जा सकता है:

2Al(OH) 3 = Al 2 O 3 + 3H 2 O

एल्युमिनियम ऑक्साइड पानी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील है। इस ऑक्साइड से संबंधित हाइड्रॉक्साइड Al(OH) 3 एल्यूमीनियम लवण के घोल पर अमोनियम हाइड्रॉक्साइड या कमी में लिए गए क्षार के घोल की क्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है:

AlCl 3 + 3NH 3 ∙ H 2 O = Al(OH) 3 ↓ + 3NH 4 सीएल

इस धातु के ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड उभयधर्मी हैं, अर्थात। क्षारीय और अम्लीय दोनों गुण प्रदर्शित करते हैं।

बुनियादी गुण:

एएल 2 ओ 3 + 6 एचसीएल = 2 एएलसीएल 3 + 3 एच 2 ओ

2Al(OH) 3 + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

अम्ल गुण:

अल 2 ओ 3 + 6KOH + 3H 2 O = 2K 3

2Al(OH) 3 + 6KOH = K 3

Al 2 O 3 + 2NaOH = 2NaAlO 2 + H 2 O

उत्पादन।एल्युमीनियम का उत्पादन इलेक्ट्रोलाइटिक विधि द्वारा किया जाता है। इसे लवणों के जलीय घोल से अलग नहीं किया जा सकता, क्योंकि एक अत्यंत सक्रिय धातु है. इसलिए, एल्यूमीनियम धातु के उत्पादन के लिए मुख्य औद्योगिक विधि एल्यूमीनियम ऑक्साइड और क्रायोलाइट युक्त पिघल का इलेक्ट्रोलिसिस है।

आवेदन पत्र।एल्यूमीनियम धातु का उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और लोहे के बाद उत्पादन मात्रा में दूसरे स्थान पर है। एल्यूमीनियम का अधिकांश भाग मिश्र धातु बनाने के लिए उपयोग किया जाता है:

ड्यूरालुमिन एक एल्यूमीनियम मिश्र धातु है जिसमें तांबा और थोड़ी मात्रा में मैग्नीशियम, मैंगनीज और अन्य घटक होते हैं। ड्यूरालुमिन हल्के, टिकाऊ और संक्षारण प्रतिरोधी मिश्र धातु हैं। विमान और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है।

मैग्नालिन एल्यूमीनियम और मैग्नीशियम का एक मिश्र धातु है। निर्माण में, विमान और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है। यह समुद्री जल में संक्षारण प्रतिरोधी है, इसीलिए इसका उपयोग जहाज निर्माण में किया जाता है।

सिलुमिन एक एल्यूमीनियम मिश्र धातु है जिसमें सिलिकॉन होता है। अच्छी तरह से कास्टेबल. इस मिश्र धातु का उपयोग ऑटोमोबाइल, विमान और मैकेनिकल इंजीनियरिंग और सटीक उपकरणों के उत्पादन में किया जाता है।

एल्युमीनियम एक लचीली धातु है, इसलिए इसकी पतली पन्नी बनाई जाती है, जिसका उपयोग रेडियो इंजीनियरिंग उत्पादों के उत्पादन और पैकेजिंग सामान के लिए किया जाता है। तार और सिल्वर पेंट एल्यूमीनियम से बनाए जाते हैं।

पेशेवर फोकस के साथ कार्य

1. धोने के बाद जड़ वाली सब्जियों को छीलने के लिए, उन्हें सोडा ऐश (डब्ल्यू = 4%) के उबलते घोल से पकाया जाता है। यदि गैस्ट्रिक जूस में हाइड्रोक्लोरिक एसिड की अधिकता हो तो जानवरों को बेकिंग सोडा का घोल दिया जाता है। इन पदार्थों के सूत्र लिखिए। कृषि अभ्यास और रोजमर्रा की जिंदगी में सोडियम और पोटेशियम लवण के अनुप्रयोग के अन्य क्षेत्रों के नाम बताइए।

2. पोटेशियम आयोडाइड का उपयोग व्यापक रूप से जानवरों को ट्रेस तत्व खिलाने और सेब के पेड़ों पर अतिरिक्त फूल हटाने के लिए किया जाता है। पोटेशियम आयोडाइड उत्पन्न करने वाली प्रतिक्रिया के लिए एक समीकरण लिखें, ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट को इंगित करें।

3. खेतों में खाद डालने के लिए उपयोग की जाने वाली लकड़ी की राख (राख में पोटेशियम आयन K + और कार्बोनेट - आयन CO 3 2- होते हैं) को घर के अंदर या छतरी के नीचे संग्रहित करने की सिफारिश क्यों की जाती है? राख को गीला करने पर होने वाली प्रतिक्रियाओं के समीकरण लिखिए।

4. मिट्टी में बहुत अधिक अम्लता पौधे पर हानिकारक प्रभाव डालती है। ऐसे में मिट्टी को चूना लगाना जरूरी है। मिट्टी में CaCO 3 चूना पत्थर मिलाने से अम्लता कम हो जाती है। इस स्थिति में होने वाली प्रतिक्रिया के लिए समीकरण लिखें।

5. सुपरफॉस्फेट मिलाने से मिट्टी की अम्लता नहीं बदलती। हालाँकि, अतिरिक्त फॉस्फोरिक एसिड युक्त सुपरफॉस्फेट की अम्लता पौधों के लिए हानिकारक है। इसे निष्क्रिय करने के लिए CaCO 3 मिलाया जाता है। Ca(OH) 2 जोड़ना असंभव है, क्योंकि सुपरफॉस्फेट एक ऐसे यौगिक में बदल जाएगा जिसे पौधों के लिए आत्मसात करना मुश्किल होगा। संगत प्रतिक्रियाओं के लिए समीकरण लिखिए।

6. अनाज, फलों और सब्जियों के कीटों को नियंत्रित करने के लिए कमरे के 35 ग्राम प्रति 1 मी 3 की दर से क्लोरीन का उपयोग किया जाता है। पिघले हुए नमक के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त क्लोरीन के साथ 300 मीटर 3 कमरे के उपचार के लिए पर्याप्त सोडियम क्लोराइड के द्रव्यमान की गणना करें।

7. जड़ वाली फसलों और चुकंदर के शीर्ष की प्रत्येक 100 सेंटीमीटर फसल के लिए, लगभग 70 किलोग्राम पोटेशियम ऑक्साइड मिट्टी से निकाल दिया जाता है। 0.56 के द्रव्यमान अंश के साथ पोटेशियम क्लोराइड युक्त सिल्विनाइट KCl NaCl का कितना द्रव्यमान इन नुकसानों की भरपाई कर सकता है?

8. आलू खिलाने के लिए 0.04 के द्रव्यमान अंश वाले पोटेशियम क्लोराइड के घोल का उपयोग करें। ऐसे 20 किलोग्राम घोल प्राप्त करने के लिए आवश्यक पोटेशियम उर्वरक (KCl) के द्रव्यमान की गणना करें।

9. पौधों को खिलाने के लिए पोषक तत्व घोल तैयार करते समय, प्रति 400 मिलीलीटर पानी में 1 ग्राम KNO 3, 1 ग्राम MgSO 4, 1 ग्राम KN 2 PO 4, 1 ग्राम Ca(NO 3) 2 लें। परिणामी घोल में प्रत्येक पदार्थ के द्रव्यमान अंश (% में) की गणना करें।

10. गीले अनाज को सड़ने से बचाने के लिए इसे सोडियम हाइड्रोजन सल्फेट NaHSO 4 से उपचारित किया जाता है। सोडियम हाइड्रोजन सल्फेट के द्रव्यमान की गणना करें, जो 120 ग्राम सोडियम हाइड्रॉक्साइड को सल्फ्यूरिक एसिड के घोल के साथ प्रतिक्रिया करने पर प्राप्त होता है।

11. किस उर्वरक में अधिक पोटेशियम होता है: पोटेशियम नाइट्रेट (KNO 3), पोटाश (K 2 CO 3) या पोटेशियम क्लोराइड (KCl)?

12. कैल्शियम सायनामाइड का उपयोग यांत्रिक कटाई के दौरान कपास की कटाई से पहले पत्ते हटाने के लिए किया जाता है। इस यौगिक का सूत्र ज्ञात करें, यह जानते हुए कि कैल्शियम, कार्बन और नाइट्रोजन का द्रव्यमान अंश क्रमशः 0.5 है; 0.15; 0.35.

13. पशुओं के चारे के रूप में पशुपालन में उपयोग की जाने वाली लकड़ी की राख का विश्लेषण करते समय, यह पाया गया कि 70 ग्राम वजन वाली राख में 18.4 ग्राम कैल्शियम, 0.07 ग्राम फॉस्फोरस और 2.3 ग्राम सोडियम होता है। निर्दिष्ट उर्वरक में प्रत्येक तत्व के द्रव्यमान अंश (% में) की गणना करें।

14. यदि 4 टन CaO प्रति हेक्टेयर की दर से चूना लगाया जाता है तो 30 हेक्टेयर में 90% कैल्शियम कार्बोनेट युक्त कितना चूना पत्थर लगाना चाहिए।

15. ये हैं: ए) शुद्ध अमोनियम नाइट्रेट, बी) तकनीकी सिल्विनाइट जिसमें 33% पोटेशियम होता है। इन सामग्रियों को मिलाकर आपको 15% नाइट्रोजन युक्त एक टन नाइट्रोजन-पोटेशियम उर्वरक प्राप्त करने की आवश्यकता है। दोनों सामग्रियों को कितनी मात्रा में मिश्रित किया जाना चाहिए और ऐसे मिश्रण में पोटेशियम का कितना प्रतिशत होगा?

4.9 अनुभाग: मुख्य संक्रमण धातुएँ

उद्देश्य: पार्श्व उपसमूहों की धातुओं और उनके यौगिकों के गुणों का अध्ययन करना

संक्रमण धातुएँ आवर्त सारणी के द्वितीयक उपसमूहों के तत्व हैं।

स्कूली बच्चों के लिए पोर्टल। स्व तैयारी

परिचय

समूह III, मुख्य उपसमूह के तत्वों की सामान्य विशेषताएँ

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