硼族元素(Boron group)指元素周期表中ⅢA族所有元素,目前共计硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)和Uut六种,其中Uut为人工合成元素,其余在自然界均有存在,铝为自然界分布最广泛的金属元素。
发现史硼1808年,英国化学家戴维(Sir Humphry Davy, 1778—1829)在用电解的方法发现钾后不久,又用电解熔融的三氧化二硼的方法制得棕色的硼。同年法国化学家盖-吕萨克(Joseph-Louis Gray-Lussac,1778—1850)和泰纳(Louis Jacques Thenard,1777—1857)用金属钾还原无水硼酸制得单质硼。
硼被命名为Boron,它的命名源自阿拉伯文,原意是“焊剂”的意思。说明古代阿拉伯人就已经知道了硼砂具有熔融金属氧化物的能力,在焊接中用做助熔剂。硼的元素符号为B,中译名为硼。
铝1825年,丹麦化学家和矿物学家厄斯泰德(Oersted H.C., 1777-1851,丹麦)用钾汞齐还原无水卤化铝,第一个制备出不纯的金属铝。1827年,德国化学家维勒(Wohler Friedrich,1800-1882,德国)用金属钾还原无水氯化铝,制备出较纯的铝。
由于维勒制取铝的方法不可能应用于大量生产,在这以后的一段很长时间里,铝是珠宝店里的商品、帝王贵族的珍宝。直到1886年两位青年化学家,一位是21岁的美国大学生豪尔,另一位是21岁法国大学生埃罗,分别独立地用电解法制铝获得成功,使铝成为普通商品,竟然经历了60多年的时间。铝的命名源自拉丁文Alumen,这一名词中世纪在欧洲是对具有收敛性矾的总称,符号为Al,我国从它的第二音节译为铝。
镓发现者:[法]布瓦博德朗;1875年把从 列靠 得到的提取物 作光谱分析发现镓。后电解氢氧化镓的苛 约 溶液得到金属镓。命名为纪念法国,因法国古称“高卢”(Gallia)。
铟1859年本生和物理学家G·R·基尔霍夫共同发明了分光镜和光谱分析方法并发现了铷和铯以后,光谱分析迅速在欧洲传播。分光镜正如电池一样,为科学家们提供了研究物质和认识物质的有力武器。
1863年,德国化学家赖希(Reich F,1799~1882)在研究闪锌矿时,将矿石燃烧后,除去了S,As,再用盐酸溶液溶解时得到一种草黄色沉淀,他断定是一种新元素的硫化物。因为他有色盲,就请了另一位德国化学家里希特(Richer H. T.,1824~1898)帮助他作光谱分析,结果发现一条靛青色的新谱线,并把它取名为“Indium”(铟)。
铊1861年,威廉·克鲁克斯和克洛德-奥古斯特·拉米(Claude-Auguste Lamy)利用火焰光谱法,分别独自发现了铊元素。由于在火焰中发出绿光,所以克鲁克斯提议把它命名为"Thallium",源自希腊文中的"θαλλός"(thallos),即"绿芽"之意。
拉米用光谱仪,以黄铁矿作为原料的硫酸生产过程会产生含硒物质,拉米对这一物质进行了光谱分析,观察到了绿色谱线,因此推断当中含有新元素。他友人弗雷德·库尔曼(Fréd Kuhlmann)的硫酸工厂能够提供大量的副产品,这为拉米的研究带来了化学样本上的帮助。他判断了多种铊化合物的性质,并通过电解法从铊盐产生了铊金属,再经熔铸后制成了一小块铊金属。
拉米在1862年伦敦国际博览会上"为发现新的、充裕的铊来源"而获得一枚奖章。克鲁克斯在抗议之后,也"为发现新元素铊"而获得奖章。两人之间有关发现新元素的荣誉之争议持续到1862至1863年。争议在1863年6月克鲁克斯获选为英国皇家学会院士之后逐渐消退。
性质1、硼族元素基本性质
性质 | B | Al | Ga | In | Tl |
相对原子质量 | 10.81 | 26.98 | 69.72 | 114.82 | 204.38 |
外围电子构型 | 2s22p1 | 3s23p1 | 4s24p1 | 5s25p1 | 6s26p1 |
原子半径/pm | 88 | 143 | 122 | 163 | 170 |
熔化热/(kJ·mol-1) | 22.2 | 10.7 | 5.6 | 3.3 | 4.3 |
汽化热/(kJ·mol-1) | 538.9 | 293.7 | 256.1 | 226.4 | 162.1 |
电子亲和能/(kJ·mol-1) | 23 | 44 | 36 | 34 | 50 |
第一电离能/(kJ·mol-1) | 800.6 | 577.6 | 578.8 | 558.3 | 589.3 |
电负性 | 2.04 | 1.61 | 1.81 | 1.78 | 2.04 |
2.有关反应1
3.一些单键的平均键能(kJ/mol)
名 称 | 键 能 | 名 称 | 键 能 |
B-H | 389 | B-F | 613 |
B-O | 561 | Al-O | 512 |
B-B | 293 | Al-F | 583 |
由有关键能数据可以看出:硼、铝都是亲氧元素,在自然界中它们大量以含氧化合物形式存在;硼烷类比硅烷类不仅种类要多,而且更稳定;硼、铝的氟化物比硅的氟化物稳定性更大。
·碳族元素(Carbon group)
·氮族元素(Nitrogen group)
氧族元素(Chalcogen group)
卤族元素 (Halogen)
本词条内容贡献者为:
郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学