Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô - 29 -
- Be(OH)2 vaø Mg(OH)2 raát ít tan trong nöôùc, Ca(OH)2 töông ñoái ít tan, caùc
hydroxyd coøn laïi tan nhieàu trong nöôùc. Khi keát tinh töø dung dòch, chuùng thöôøng ôû
daïng hydrat tinh theå khoâng maøu (cuûa Be vaø Ca ôû daïng M(OH)2.nH2O coøn cuûa Sr vaø
Ba laø M(OH)2.8H2O).
- Keùm beàn nhieät, khi ñun noùng chuùng maát nöôùc bieán thaønh oxyd.Ñoä beàn nhieät
taêng : Mg(OH)2 maát nöôùc ôû 150oC coøn Ba(OH)2 ôû 1000oC.
b. Hoùa tính
Trong dung dòch chuùng laø nhöõng baz vaø tính baz taêng töø Be(OH)2 ñeán Ba(OH)2,
rieâng Be(OH)2 coøn tan ñöôïc trong dung dòch ñaäm ñaëc hydroxyd hay carbonat kim
loaïi kieàm
Be(OH)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4]
c. Ñieàu cheá
- Be(OH)2, Mg(OH)2 cho kieàm taùc duïng vôùi dung dòch muoái töông öùng
BeCl2 + 2NaOH = Be(OH)2↓ + 2NaCl
- Sr(OH)2, Ba(OH)2, Ca(OH)2 : cho oxyd taùc duïng vôùi nöôùc.
4. Muoái :
Muoái cuûa kim loaïi kieàm thoå ñeàu ôû daïng tinh theå, trong dung dòch phaân ly hoaøn
toaøn thaønh ion. Caùc ion kim loaïi kieàm thoå cuõng khoâng maøu.
Trong caùc muoái kim loaïi kieàm thoå :
- Caùc muoái clorua, bromua, Iodua, acetat, sulfua, cyanua vaø thiocyanat ñeàu deã
tan.
- Muoái florua khoù tan (tröø BeF2 deã tan).
- Muoái sulfat cuûa Be vaø Mg tan nhieàu coøn caùc sulfat khaùc ít tan, ít tan nhaát laø
BaSO4.
- Caùc muoái cromat, oxalat, phosphat vaø carbonat ñeàu ít tan.
Ñoä tan cuûa caùc muoái phuï thuoäc vaøo 2 yeáu toá : naêng löôïng maïng löôùi cuûa tinh
theå muoái vaø naêng löôïng hydrat hoùa cuûa cation
* Ñoái vôùi muoái cuûa anion coù kích thöôùc nhoû (r- nhoû) : yeáu toá quyeát ñònh ñeán ñoä
tan laø naêng löôïng maïng löôùi; ñoä tan taêng khi r+ taêng
Ví duï : Töø CaF2 ñeán BaF2 : ñoä tan taêng
CaF2BaF2
Emaïng löôùi 624 566
)( ptg
KCal
Hoà Bích Ngoïc Khoa Hoùa Hoïc
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô - 30 -
* Ñoái vôùi muoái cuûa anion coù kích thöôùc lôùn (r- lôùn) yeáu toá quyeát ñònh ñeán ñoä
tan laø naêng löôïng hydrat hoùa (naêng löôïng maïng löôùi xem nhö khoâng ñoåi vì r+ taêng
khoâng ñaùng keå so vôùi r- neân r+ + r- ≈ const), ñoä tan taêng khi r+ nhoû (naêng löôïng
hydrat hoùa lôùn)
Ví duï : Töø CaSO4 ñeán BaSO4 : ñoä tan giaûm
Ca2Sr2+ Ba2+
Ehydrat hoùa
377 308
)( ptg
KCal
Hoà Bích Ngoïc Khoa Hoùa Hoïc
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô - 31 -
CHÖÔNG IV :
CAÙC NGUYEÂN TOÁ PHAÂN NHOÙM IIIA
I. NHAÄN XEÙT CHUNG
B Al Ga In Tl
Caáu hình e
Rntöû coäng hoùa trò
(A0)
EIon hoùa I (eV)
Theá ñieän cöïc
(V)
Ñoä aâm ñieän
[He]2s22p1
0,80
8,30
khoâng xñ
ñöôïc
2,01
[Ne]3s23
p1
1,25
5,98
-1,66
1,5
[Ar]3d104s2
4p1
1,22
6,00
-0,53
1,6
[Kr]4d10Ss2S
p1
1,50
5,79
-0,34
1,7
[Xe]4f145d106s2
6p7
1,55
6,10
+0,72
1,8
- Baùn kính nguyeân töû, naêng löôïng ion hoùa thay ñoåi hôi baát thöôøng ôû caùc
nguyeân toá Ga vaø Tl do caùc nguyeân toá naøy naèm ngay sau caùc nguyeân toá d vaø caùc
nguyeân toá f neân chòu söï aûnh höôûng tröïc tieáp cuûa söï co d vaø co f. Do vaäy, tính kim
loaïi cuûa caùc nguyeân toá Ga, In vaø Tl laïi giaûm hôn so vôùi Al.
- B laø nguyeân toá khoâng kim loaïi duy nhaát trong phaân nhoùm vì noù coù baùn kính
nguyeân töû nhoû hôn haún; caùc nguyeân toá coøn laïi ñeàu laø kim loaïi B laïi thuoäc chu kyø 2
coù khaû naêng hình thaønh lieân keát khaùc caùc nguyeân toá coøn laïi neân hoùa hoïc cuûa B coù
nhieàu neùt khaùc hoùa hoïc cuûa caùc nguyeân toá coøn laïi. Neùt gioáng nhau duy nhaát cuûa
caùc nguyeân toá naøy laø soá e- hoùa trò gioáng nhau neân theå hieän caùc soá oxy hoùa töông töï
nhau, chuùng ñeàu coù soá orbital hoùa trò lôùn hôn soá e- hoùa trò neân ñeàu coù theå hình thaønh
lieân keát hoùa hoïc nhôø söû duïng caùc e- ñoäc thaân vaø caùc orbital troáng.
* Soá oxy aâm khoâng ñaëc tröng ñoái vôùi caùc nguyeân toá phaân nhoùm naøy chæ coù B
do coù tính chaát khoâng kim loaïi neân taïo ñöôïc hôïp chaát vôùi kim loaïi trong ñoù chuùng
coù soá oxy aâm (caùc nguyeân toá coøn laïi taïo hôïp kim vôùi caùc kim loaïi khaùc).
* Caáu hình e- hoùa trò ns2np1 neân veà nguyeân taéc chuùng coù theå maát 3e ñeå cho
M3+. Nhöng ôû B do kích thöôùc nhoû neân khoâng cho ion B3+ maø chæ cho nhöõng hôïp
chaát coäng hoùa trò (naêng löôïng ion hoùa cuûa B raát cao neân khoâng ñöôïc buø ñaép ñuû bôûi
naêng löôïng maïng tinh theå cuûa muoái ion hay naêng löôïng hydrat hoùa cuûa nhöõng ion
trong dung dòch).
M – 3e- = M3+ (M : Al, Ga, In, Tl)
Vì Eion hoùa I <<Eion hoùa II + III neân Al, Ga, In vaø Tl coøn coù möùc oxy +1 (Tl+ beàn)
Lieân keát trong caùc hôïp chaát cuûa Al(3+), Ga(3+), In(3+), Te(3+) mang ñaëc tính
ion coäng hoùa trò.
Hoà Bích Ngoïc Khoa Hoùa Hoïc
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô - 32 -
- Traïng thaùi lai hoùa ñaëc tröng cuûa B laø sp3 vôùi soá phoái trí 4. (Traïng thaùi lai hoùa
sp2 vôùi soá phoái trí 3 chæ gaëp trong hôïp chaát vôùi caùc nguyeân toá taïo ñöôïc lieân keát π
theo cô cheá cho nhaän vôùi orbital troáng cuûa B).
Ví duï :
-
CL Cl H H
B
B
Cl H H
Al coù soá phoái trí 4(sp3) vaø 6(sp3d2), trong ñoù soá phoái trí 6 thöôøng gaëp hôn (soá
phoái trí 4 gaëp khi caùc phoái töû coù kích thöôùc lôùn hay taïo ñöôïc lieân keát π vôùi orbital
troáng cuûa Al).
Töø Ga ñeán Tl söï tham gia cuûa caùc vaân ñaïo f vaøo traïng thaùi lai hoùa taêng daàn :
soá phoái trí ñaëc tröng cuûa Ga laø 6 coøn cuûa Tl laø 7 (sp3d2f) vaø 8(sp3d2f2).
- Taát caû ñeàu coù soá e- hoùa trò < soá vaân ñaïo hoùa trò neân chuùng thöôøng taïo thaønh
caùc hôïp chaát thieáu e- baèng caùch taïo caùc lieân keát caàu vôùi caùc nguyeân töû caàu noái laø
H, Cl, Br…
Ví duï :
H H H Cl CL Cl
B B Al Al
H H H Cl Cl Cl
- Khaû naêng hình thaønh ñoàng maïch X – X – X khoâng ñaëc tröng vì caùc nguyeân töû
B, Al… vaãn coøn caùc vaân ñaïo troáng.
Ví duï :
Caùc ñoàng maïch cuûa B chæ gaëp trong daïng ñôn chaát vaø moät soá borua kim loaïi.
- Khaû naêng taïo caùc dò maïch X … O … X vaø X … N … X ñaëc tröøng hôn vì caùc lieân
keát ñöôïc laøm beàn nhôø söï taïo lieân keát giöõa caùc orbatal troáng cuûa B, Al vôùi caëp e-
chöa lieân keát cuûa caùc nguyeân töû caàu noái.
II. BO
A. ÑÔN CHAÁT
a. Caáu truùc - lyù tính
B tinh theå coù vaøi daïng thuø hình trong ñoù beàn nhaát laø daïng töù phöông – caùc daïng
tinh theå ñeàu ñöôïc xaây döïng töø caùc nhoùm nhoû B12 (hình 20 maët ñeàu) lieân keát vôùi
nhau baèng nhöõng caùch khaùc nhau – lieân keát giöõa caùc nguyeân töû B trong moãi nhoùm
Hoà Bích Ngoïc Khoa Hoùa Hoïc
Giaùo Trình Hoaù Voâ Cô - 33 -
B12 maïnh hôn lieân keát giöõa caùc ña dieän naøy vôùi nhau. B tinh theå coù maøu ñen xaùm,
coù tính baùn daãn, cöùng khoù noùng chaûy (Tonc = 2300oC), haàu nhö khoâng tan trong caùc
dung moâi.
Ngoaøi daïng tinh theå, B coøn toàn taïi ôû daïng voâ ñònh hình laø moät chaát boät maøu
naâu saãm.
b. Hoùa tính
Do coù tính chaát cuûa khoâng kim loaïi, B theå hieän caû tính khöû vaø tính oxy hoùa
nhöng tính khöû theå hieän roõ raøng hôn.
ÔÛ to thöôøng B khaù trô veà maët hoùa hoïc : noù chæ bò Flor oxy hoùa chaäm, khoâng taùc
duïng vôùi caùc ñôn chaát vaø hôïp chaát khaùc – chæ khi ñun noùng noù môùi taùc duïng vôùi
nhieàu nguyeân toá.
- Tính oxy hoùa : ÔÛ traïng thaùi noùng chaûy, B coù theå oxy hoùa moät soá kim loaïi taïo
thaønh caùc borua kim loaïi (phaàn lôùn caùc borua coù thaønh phaàn vaø caáu truùc phöùc taïp :
M4B, M2B, M3B2, MB, M3B4, MB2, MB6, MB12… trong ñoù caùc nguyeân töû B coù theå
keát hôïp vôùi nhau thaønh töøng ñoâi, thaønh maïch hay maïch voøng…)
Tuøy ñieàu kieän, moät nguyeân toá coù theå taïo nhieàu borua coù thaønh phaàn khaùc nhau.
Ví duï : Nb2B, Nb3B2, NbB, Nb3B4, NbB2, Cr4B, Cr2B, CrB, Cr3B4, CrB2…
- Tính khöû :
* Vôùi phi kim : Khi ñoát noùng (400 – 600oC), B coù theå phaûn öùng vôùi O2, S, Cl2,
Br2; treân 1200oC, vôùi N2 caùc phaûn öùng cuûa B vôùi phi kim ñeàu toûa nhieät.
Ñaëc bieät phaûn öùng cuûa B vôùi O2 toûa nhieät lôùn :
2B + 3/2O2 → B
2O3 ; ∆H = -302 kcal/mol
B
2O3 raát beàn neân B coù theå khöû ñöôïc caùc oxyd beàn nhö SiO2, CO2 :
4B + 3SiO2 → 3Si + 2B2O3
* Vôùi H2O : ôû to thöôøng B khoâng taùc duïng vôùi H2O nhöng khi nung ñoû, B khöû
ñöôïc hôi nöôùc :
2B + 3H2O → B
2O3 + 3H2
* Vôùi acit : chæ coù HNO3, H2SO4 ñaëc vaø nöôùc cöôøng thuûy taùc duïng ñöôïc vôùi B
vaø chuyeån noù thaønh axit boric
B + 3HNO3(ñ) → H
3BO3 + 3NO2
* Vôùi kieàm : ôû daïng boät mòn, B coù theå tan trong dung dòch kieàm ñaëc noùng hay
trong kieàm noùng chaûy
B + NaOH + H2O → NaBO2 + 3/2H2
* Vôùi NH3 vaø NO : khi ñun noùng, B taïo thaønh BN
B + NH3 → BN + 3/2H2
5B + 3NO → 3BN + B2O3
Hoà Bích Ngoïc Khoa Hoùa Hoïc