Bài thuyết trinh nguyện tố hóa học phân nhóm 3a năm 2024

Nội dung Text: Bài giảng Hóa học - Chương 7: Nhóm IIIA

1. GROUP IIIA BORON GROUP Boron B 5 [He]2s22p1 Aluminium Al 13 [Ne]3s23p1 Gallium Ga 31 [Ar]3d104s24p1 Indium In 49 [Kr]4d105s25p1 Thallium Tl 81 [Rn]4f145d106s26p1
2. I1 I2 I3 B 5 [He]2s22p1 8.3 25.15 37.9 Al 13 [Ne]3s23p1 5.9 18.82 28.4 Ga 31 [Ar]3d104s24p1 6.0 20.43 30.6 In 49 [Kr]4d105s25p1 5.8 18.79 27.9 Tl 81 [Rn]4f145d106s26p1 6.1 20.32 29.7
3. ĐẶC ĐIỂM CHUNG 1. CÁC NGUYÊN TỐ KHÔNG GIỐNG NHAU NHIỀU NHƯ TRONG IIA VÀ IA 2. TÍNH KIM LOẠI TĂNG TUY VẬY CÓ ẢNH HƯỞNG CỦA CO d VÀ CO f 3. SỐ OXI HÓA CHỦ YẾU LÀ +3. TRỪ B CÒN CÓ SỐ OXI HÓA +1 4. THẾ ĐIỆN CỰC LỚN HƠN TRONG IIA. B KHÔNG TẠO CATION NÊN KHÔNG XÁC ĐỊNH ĐƯỢC THẾ ĐIỆN CỰC. 5. B GIỐNG NHIỀU VỚI Si TRONG IVA HƠN LÀ GIỐNG VỚI Al
4. 1. PHA VÀO THÉP: 0.001- 0.003% LÀM ĐỘ CỨNG THÉP TĂNG NHIỀU LẦN 2. BO HÓA BỀ MẶT THÉP 0.1- 0.5 mm ĐỂ BỀN HÓA 1. TÍNH CHẤT LÝ-HÓA 3. HỢP KIM B LÀM THANH 2. TRẠNG THÁI TN, ĐIỀU CHẾ 3. BORAN (BOHIDRUA) ĐIỀU CHỈNH TRONG LÒ 4. BORUA KIM LOẠI HẠT NHÂN 5. OXIT BORIC B2O3 6. AXIT BORIC H3BO3 4. SỢI B LÀM CỐT LIỆU NHẸ- 7. BORAT BỀN ĐỂ CHẾ TẠO MÁY BAY 8. BORAC Na2B4O7.10H2O
5. 700o C Mp 2072, Bp 3700 4 B + 3O2 ∆H o =−1254 kJ / mol 2 B2O3 Nghịch từ; ΔE=1.55eV 1200o C Điều kiện thường trơ 2B + N2 2 BN về hóa học và chỉ tác 2800o C dụng trực tiếp với F 12 B + 3C B12C3 Không tan trong HCl, t oC HF. Bột tan 2 B + 3H 2O B2O3 + 3H 2 Z chậm HNO3, t oC H2SO4, H2O2 B + 3HNO3 (d ) H 3 BO3 + 3NO2 đặc t oC 2 B + 2 H 2O + 2 NaOH (d ; nc) 2 NaBO2 + 3H 2 t oC 2 B + 2 NH 3 2 BN + 3H 2 t oC 5 B + 3NO 3BN + B2O3
6. The most economically important compounds of boron are: Sodium tetraborate pentahydrate (Na2B4O7 · 5H2O), which is used in large amounts in making insulating fiberglass and sodium perborate bleach. Orthoboric acid (H3BO3) or boric acid, used in the production of textile fiberglass and flat panel displays or eye drops, among many uses. Sodium tetraborate decahydrate (Na2B4O7 · 10H2O) or borax, used in the production of adhesives, in anti-corrosion systems and many other uses.
7. Ca2 B6O11.5H 2O colemamit Na2 B4O7 .10 H 2O borac 5.10-4 % nguyên tử/vỏ Mg 2 B6O11.13H 2O indecmit trái đất Na2 B4O7 .4 H 2O kecnit Mp 2072 oC H 3 BO3 xaxolin 2 Mg3 B8O15 .MgCl2 borasit Bp 3700 oC 2Ca2 B6O11 + 4 Na2CO3 + H 2O = 3Na2 B4O7 + 4CaCO3 + 2 NaOH Mg 3 B8O15 + 6 HCl + 9 H 2O = 8H 3 BO3 + 3MgCl2 Na2 B4O7 + 12 Na = 4 B + 7 Na2O B2O3 + 3Mg = 2 B + 3MgO KBF4 + 3 Na = B + KF + 3NaF
8. Orthoboric acid (H3BO3) or boric acid Tinh thể cấu tạo lớp song song: liên kết trong lớp là liên kết hidro, liên kết giữa các lớp là lực Van de Van  tinh thể có dạng vảy nhỏ, sờ thấy nhờn. Tan trong nước và thu nhiệt (0oC: 1.95 g/l; 100oC: 290 g/l). Dễ kết tinh lại trong nước. Bản thân không bay hơi; bay hơi cùng hơi nước.
9. 100o C >100o C H 3 BO3 ﾈﾈ ﾈﾈHﾈﾈOﾈﾈ ﾈﾈ HBO ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ 2 ﾈ ﾈ Hﾈ Oﾈ ﾈ B2O3 2 2 Axit metaboric H 3 BO3 + H 2O ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ [ B (OH ) 4 ] + H K =10−9 + − ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ ﾈ [He]2s 2p 2 1 − H 2C − OH HO − CH 2 H 2C � − OH HO − CH 2 � | | �| | � � � + HC − OH + HO OH + HO − CH H �HC − O O − CH �+ 3H 2O � � | B | �| B | � H 2C − OH HO HO − CH 2 � H 2C � − O O − CH 2 �� Lực acid tăng mạnh do phức chất có khả năng phân li mạnh 4 H 3 BO3 + 2 NaOH = Na2 B4O7 + 7 H 2O
10. H 3 BO3 + 3CH 3OH H 2 SO4 dac B (OCH 3 )3 + 3H 2O Trimetyl borat Na2 B4O7 + 2 HCl + 5H 2O 4 H 3 BO3 + 2 NaCl
11. Aluminium 1. Tính chất lý học 2. Tính chất hóa học 3. Trạng thái tự nhiên, điều chế 4. Nhôm hidrua 5. Nhôm oxit 6. Nhôm hidroxit 7. Nhôm halogenua 8. Nhôm sunfat, phèn nhôm
12. …Aluminium has only been produced commercially for 146 years and is still a very young metal. Mankind has been using copper, lead and tin for thousands of years and yet today more aluminium is produced than all other non-ferrous metals combined. Annual primary production in 1999 was about 24 million tonnes and secondary - recycled - production to some 7 million tonnes. The total of some 31 million tonnes compares with 14.1 million tonnes of copper , 6.0 million tonnes of lead and 0.2 million tonnes of tin…
13. TÍNH CHẤT LÝ HỌC 1. Kim loại trắng bạc, cấu trúc lập phương tâm diện. Có màng oxit mỏng bảo vệ. Mp 650 oC, Bp 2467 oC. 2. Nhiệt độ thường mềm, dễ kéo dài, dát mỏng làm dây điện, tụ điện, gói thực phẩm và dược phẩm. Từ 100-150 oC dẻo, dễ chế hóa cơ học. Trên 600 oC ròn, dễ nghiền thành bột. Lỏng rất nhớt, Mg, Cu làm giảm độ nhớt nên hay có trong hợp kim nhôm. 3. Dẫn điện và nhẹ bằng 0.6 và 3 lần so với Cu. 4. Bề mặt trơn bóng, phản xạ tốt ánh sáng và nhiệt  làm gương kính phản chiếu, ống dẫn dầu thô, bể chứa cách nhiệt. 5. Tạo nhiều hợp kim quan trọng: duyra (94%Al, 4%Cu, 2%Mg, Mn, Fe, Si) cứng và bền như thép mềm, dùng trong SX otô, máy bay. Silumin (85%Al, 10-14%Si, 0.1%Na) bền, dễ đúc để làm động cơ máy bay, tàu thủy.
14. TÍNH CHẤT HÓA HỌC 1. Là kim loại hoạt động do bán kính nguyên tử lớn hơn B. Ở điều kiện thường kém hoạt động do có lớp màng oxit 10 nm rất bền bao bọc. 2. Lá nhôm mỏng cháy trong oxi tỏa nhiều nhiệt. 3. Là chất khử mạnh – phương pháp nhiệt nhôm. Hỗn hợp 25%Fe2O3+75%Al bột để hàn nhanh chi tiết sắt, khi cháy đạt 2500 oC. 4. Không phản ứng với hidro. Phản ứng với halogen, N, S, C ở nhiệt độ cao (700-800 oC). 5. Phản ứng với HCl, H2SO4 loãng khi đun nóng. Thụ động trong axit đặc. 6. Tan trong kiềm mạnh giải phóng hidro.
15. o ∆H =−1676 kJ / mol 4 Al + 3O2 chay − sang 2 Al2O3 ∆H o =−535 kJ 2 Al + Cr2O3 Al2O3 + 2Cr ∆H o =−856 kJ 2 Al + Fe2O3 Al2O3 + 2 Fe ε o 3+ 2 [ Al ( H 2O) 6 ] + 3H 2 + =−1.66V 3+ 2 Al + 6 H 3O + 6 H 2O Al / Al 2 [ Al (OH ) 4 ] + 3H 2 − − 2 Al + 2OH + 6 H 2O
16. TRẠNG THÁI TN ĐIỀU CHẾ 1. Là nguyên tố phổ biến nhất, chiếm 5.5%, đứng thứ 4 sau O, H, Si. 2. Phần lớn có trong các alumosilicat, boxit và criolit. 3. Dùng kiềm để khử AlCl3 hoặc NaAlCl4-natri tetracloroaluminat 4. Điện phân nóng chảy hỗn hợp Al2O3 và Na3[AlF]6-criolit 5. Clo hóa đất sét đã nung để có AlCl3, dùng Mn o
17. K 2O. Al2O3 .6SiO2 orthoclazo Al2O3 .xH 2O boxit K 2O.2 H 2O.3 Al2O3 .6 SiO2 mica ( Na, K ) 2 O. Al2O3 .2 SiO2 nefelin Na3 [ AlF6 ] criolit Al2O3 .2SiO2 .2 H 2O. kaolin 3 Na + AlCl3 nc Al + 3NaCl 3 Na + NaAlCl4 nc Al + 4 NaCl Al2O3 + Na2CO3 fuse 2 NaAlO2 + CO2 2 Al (OH )3 + 12 HF + 3 Na2CO3 2 Na3 [ AlF6 ] + 9 H 2O + 3CO2 2 Na [ Al (OH ) 4 ] o Al2O3 + 2 NaOH + 3H 2O 5150 C − 6 atm 2 Na [ Al (OH ) 4 ] ﾈﾈ ﾈﾈ ﾈﾈ Al (OH )3 + NaOH BAYER o Process 1200 −1400 C 2 Al (OH )3 lo − quay Al2O3 + 3H 2O
18. Aluminium in the Air - The commercial aviation industry would never have succeeded without aluminium. The Wright brothers' first aeroplane, which flew in 1903, had a four-cylinder, 12-horsepower auto engine modified with a 30-pound aluminium block to reduce weight. Strong aluminium alloys take the extraordinary pressures and stresses involved in high altitude flying. Wafer thin aluminium panels keep the cold out and the air in. Today, there are around 5,300 commercial passenger aircraft flying in the world. Aluminium comprises about 80 per cent of an aircraft's unladen weight. A Boeing 747 jumbo jet contains around 75,000kg of aluminium. The structure of the space shuttle is 90% aluminium. Road Transport - Aluminium is very strong, it is used extensively for the rugged Hummer vehicle and the off-road Land Rover. Aluminium absorbs kinetic energy. In a vehicle crash involving a largely aluminium vehicle a high proportion of the shock is absorbed by the structure, not by the vehicle occupants. Aluminium does not rust. Over the vehicle's life, there will be a saving of from six to twelve times the energy it takes to produce the primary aluminium used in its construction, every tonne of aluminium which replaces a tonne of traditional heavier materials will save 20 tonnes of carbon dioxide equivalents over the lifetime of the automobile. It is estimated that 90 per cent of trailer trucks and long distance buses have aluminium bodies. Aluminium components can cut 1,800 kilograms from the weight of a tractor-trailer truck. Thus such a truck can carry a bigger load without exceeding weight limits. Rail and Sea Transport - Canada's LRC trains, France's TGV (high-speed) trains and the latest version the 700 series of the "Japanese Bullet Train" all have passenger cars made of aluminium. Most modern subway cars and most rail freight cars are also made of aluminium. Fast ferries, with speeds of 35-50 knots, built of aluminium are revolutionising transport over short sea routes. Aluminium in Building - All kinds of aluminium products are used in new home construction and in residential renovation. Aluminium's resistance to corrosion means it is virtually maintenance-free. Its strength and lightness encourage its use in earthquake prone zones. New technologies mean solar power captors can be inserted in aluminium frames, thus saving considerable amounts of energy and protecting the environment. The majority of aluminium used in buildings will be recycled and can be used over and over again. Aluminium in Cooking - Around half the cookware sold globally each year is made of aluminium. It loses only about seven per cent of the heat it receives, leaving 93 percent of the heat to cook your food. Using aluminium cookware, you only need a quarter of the energy required to heat stainless steel or cast iron, thus saving on energy bills. Aluminium in Packaging - Aluminium is used extensively for the protection, storage and preparation of food and beverages. Aluminium can be rolled into ultra-thin foils which are light, strong and have unique barrier and insulation qualities to preserve food, cosmetics, pharmaceutical products and protect from ultra-violet light, odours and bacteria. Aluminium packages are secure, tamper-proof, hygienic, easy to open and recyclable. Aluminium withstands both heat and cold. It is easy to sterilise for food and medical applications. It's an excellent barrier against liquids, vapours and light. It transmits conducted heat, and reflects radiant heat. That's why you can oven-bake a potato in foil or insulate your home with it. Less than an ounce of aluminium sprayed on a polymer forms a thin insulating sheet that can keep a new born baby warm or save the life of someone on an exposed mountain top. Aluminium in Water - WHO recognised the beneficial effects of the use of aluminium as a coagulant in water treatment to remove unwanted material including several organisms known to cause disease and make tap water drinkable.
19. 1808 Sir Humphry Davy (Britain) established the existence of aluminium and named it. 1821 P. Berthier (France) discovers a hard, reddish, clay-like material containing 52 per cent aluminium oxide near the village of Les Baux in southern France. He called it bauxite, the most common ore of aluminium. 1825 Hans Christian Oersted (Denmark) produces minute quantities of aluminium metal by using dilute potassium amalgam to react with anhydrous aluminium chloride, and distilling the resulting mercury away to leave a residue of slightly impure aluminium. 1827 Friedrich Wöhler (Germany) describes a process for producing aluminium as a powder by reacting potassium with anhydrous aluminium chloride. 1845 Wöhler establishes the specific gravity (density) of aluminium, and one of its unique properties - lightness. 1854 Henri Sainte-Claire Deville (France) improves Wöhler's method to create the first commercial process. The metal's price, initially higher than that of gold and platinum, drops by 90% over the following 10 years. The price is still high enough to inhibit its widespread adoption by industry. 1855 A bar of aluminium, the new precious metal, is exhibited at the Paris Exhibition. 1885 Hamilton Y. Cassner (USA) improves on Deville's process. Annual output 15 tonnes!