عناصر المجموعة الرئيسية الثالثة [IIIA]
عناصر المجموعة الرئيسية الثالثة :
عناصر المجموعة الرئيسية الثالثة هي : [ البورون 5B – الألومينيوم 13Al – الجاليوم 31Ga – الإنديوم 49In – الثاليوم 81Ti ].
نلاحظ أن عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الرئيسي الأخير = 3 إلكترونات، لذلك فإن هذه العناصر توجد في المجموعة الثالثة الرئيسية .
معلومة هامة :
عنصر البورون (B): صلب ويميل إلى اللون البُني .
عنصر الجاليوم: يمتلك لون فضي لكنه ينصهر عند وضعه على راحة الكف.
موقعها في الجدول الدوري :
تقع هذه المجموعة ضمن التكتل (P)، وتمثل العمود رقم (13) في الجدول الدوري.
كيفية تدرج حجم ذرات هذه العناصر عند الانتقال من أعلى المجموعة إلى أسفلها :
يزداد حجم العناصر كلما اتجهنا من أعلى المجموعة إلى أسفلها لزيادة عدد مستويات الطاقة.
كيفية تدرج طاقة التأين الأولى والسالبية الكهربية ودرجة الانصهار :
تقل طاقة التأين كلما اتجهنا من أعلى المجموعة إلى أسفلها، نظراً لضعف قوة جذب النواة للإلكترونات الموجودة في المستوى الأخير مما يسهل فقدها.
تقل السالبية الكهربية ودرجة الانصهار كلما اتجهنا من أعلى المجموعة إلى أسفلها.
الخواص العامة لعناصر المجموعة الرئيسية الثالثة :
توجد عناصر المجموعة الرئيسية الثالثة على هيئة مركبات، ولا يوجد أي منها على هيئة عنصر حُر في الطبيعة، نظراً لنشاطها الكيميائي.
تتدرج الخواص العامة لعناصر المجموعة الرئيسية الثالثة : على النحو التالي:
1) الخاصية الفلزية واللافلزية وشبه الفلزية :
كل عناصر المجموعة فلزات ما عدا البورون فهو شبه فلز.
2) التوزيع الإلكتروني وتكافؤ عناصر المجموعة :
نلاحظ من التوزيع الإلكتروني لهذه العناصر أنه ينتهي بـــ : [Ns2p1].
عدد الإلكترونات التي تملأ المستوى الأخير للطاقة = 3 إلكترونات.
رقم المجموعة = عدد الإلكترونات في المستوى الأخير للطاقة.
أقصى تكافؤ يمكن أن تصل إليه عناصر المجموعة يساوي "3" [علل]؟
ج/ لأنها تفقد 3 إلكترونات حتى تصل إلى أقرب غاز خامل "حالة الاستقرار".
3) الخواص القاعدية والحمضية لعناصر المجموعة :
العنصر الأول من هذه المجموعة (B) أكسيدة حمضي.
العنصر الثاني من هذه المجموعة (Al) عنصر متردد.
أكاسيد الفلزات التي تلي الألومينيوم قاعدية.
مما سبق نلاحظ أن :
الخواص القاعدية لهذه المجموعة تزداد بزيادة الوزن الذري.
والآن سوف نتناول بالشرح أهم عناصر هذه المجموعة، ألا وهو (الألومينيوم).
الألــومـيـنـيـــوم
نبذة تعريفية :
يحتل الألومينيوم الترتيب الثاني بين عناصر المجموعة الرئيسية الثالثة،
كما يحتل الترتيب الثالث من حيث الوفرة في القشرة الأرضية، كما يعتبر أكثر عناصر هذه المجموعة استخداماً.
وجوده في الطبيعة :
يوجد الألومينيوم متحداً بعناصر أخرى مكوناً أكاسيد أو سليكات التي توجد في بعض الصخور كالجرانيت وبعض أنواع الطين.
أما الخام الرئيسي للألومنيوم فهو البوكسيت ويحتوي على (Al2O3).
استخلاص الألومينيوم :
يستخلص الألومينيوم على نطاق واسع وبتكاليف زهيدة من ذوبان
البوكسيت (Al2O3) مع الكريوليت (Na3AlF6) المنصهر، وهذا المحلول موصل للتيار الكهربي، لذلك يستخدم الكريوليت في خلية التحليل الكهربي.
عند تحليل هذا المصهور نحصل على فلز الألومينيوم وذلك باستخدام خلية تحليل كهربائي.
مكونات خلية التحليل الكهربي :
وعاء يحتوي على خليط المصهور، ويصنع الوعاء من حديد مُبطن بالكربون، بحيث يعمل كمهبط.
قضبان الكربون تعمل كمصعد حيث تنغمر
في المصهور.
إجابات تقويم الوحدة الأولى
س1/ حدِّد موقع عناصر المجموعة الرئيسية الثالثة (IIIA) في الجدول الدوري للعناصر.
ج1/ تقع عناصر المجموعة الرئيسية الثالثة (IIIA) على يمين الجدول الدوري في التكتل (P)، وتمثل العمود رقم (13) في الجدول الدوري.
س2/ اذكر عناصر المجموعة الرئيسية الثالثة.
ج2/ عناصر المجموعة هي :
[البورون 5B – الألومينيوم 13Al – الجاليوم 31Ga – الإنديوم 49In – الثاليوم 81Ti].
س3/ ما الخواص العامة لعناصر المجموعة الرئيسية الثالثة؟
ج3/ راجع الشرح .
س4/ قارن بين خواص عناصر المجموعة الرئيسية الثالثة، وعناصر المجموعتين الرئيستين الأولى (IA) والثانية (IIA)، من حيث تكافؤاتها والخواص الفلزية واللافلزية.
ج4/
الـصـفــة
عناصر المجموعتين IA و IIA
عناصر المجموعة IIIA
التكافؤ
الأولى دائماً أحادية، والثانية دائماً ثنائية.
الثالثة يصل إلى الثلاثي.
الخواص الفلزية
الأولى فلزات قلوية شديدة القلوية، والثانية فلزات قلوية.
تقل الخاصية الفلزية في هذه العناصر حيث البورون شبه فلز والباقي فلزات.
س5/ حــدِّد موقع الألومينيوم في الجدول الدوري.
ج5/ الألومينيوم 13Al : 1S2 , 2S2 , 2P6 , 3S2 , 3P1
* يقع في المجموعة الثالثة (IIIA)، والدورة الثالثة.
س6/ علــل : الخمول الظاهري للألومينيوم إذا تعرض للهواء الرطب.
ج6/ لأنه يغطي بطبقة من أكسيد الألومنيوم على سطحه، وهذه الطبقة تحمي الطبقات التي تحتها من التأكسد.
س7/ ما تأثير كل من حمض الهيدروكلوريك وحمض النيتريك على فلز الألومينيوم إذا كان هناك تأثير عليه؛ مستعيناً بالمعادلات الكيميائية لهذا التأثير؟
ج7/ * حمض (HCl) المخفف : يتفاعل معه ببطء.
* حمض (HCl) المركز : شديد التأثير، وفقاً للمعادلة الآتية:
* أما حمض (HNO3) : فلا يؤثر على الألمينيوم، لأن وجوده يكوِّن طبقة من الأكسيد تحمي الألمينيوم من تأثير الحمض.
س8/ ما الخواص الفيزيائية لفلز الألومينيوم؟
ج8/ راجع الشرح .
س9/ لماذا يُستخدم الألومينيوم في تحضير بعض الفلزات؟
ج9/ لأنه عامل مختزل قوي يختزل أكاسيد الفلزات مثل الحديد والمنجنيز إلى فلزات. وفقاً للمعادلات التالية :
س10/ ما أهم سبائك الألومينيوم؟ وكيف تتكون كل سبيكة؟
ج10/ راجع الشرح .
س11/ كيف يُحضر فلز الألومينيوم؟ اشرح الطريقة الخاصة بذلك؟
ج11/ يُحضر فلز الأمينيوم كما يلي :
يخلط البوكسايت Al2O3 والكريوليت Na3AlF6 في خلية تحليل كهربي "مصعدها قضبان كربون والمهبط كربون يبطن الخلية من الداخل".
بمرور التيار الكهربي بنصهر الكريوليت عند (1000 5م)، يضاف حفاز من فلوريد الكالسيوم CaF2 لخفض هذه الدرجة إلى (680 5م) .
انصهار الكريوليت يسمح بمرور التيار ويتحلل البوكسايت، كما بالمعادلات:
أكسدة عند المصعد (أنود)
اختزال عند المهبط (كاثود)
س12/ من مركبات الألومينيوم كبريتات الألومينيوم؛ كيف يُحضر هذا المركب؟ وما خواصه، وما استخداماته؟
ج12/ راجع الشرح .
س13/ استنتج من خلال التجارب الكشف عن وجود أيون الألومينيوم.
ج13/ * التجربة : خذ قليلاً من محلول كبريتات الأمينيوم في أنبوبة اختبار، ثم أضف عليها قليلاً من محلول كلوريد الأمنيوم وقليل من هيدروكسيد الأمونيوم.
* المشاهدة : يتكون راسب أبيض جيلاتيني من هيدروكسيد الأمونيوم.
* الاستنتاج : الشق القاعدي للملح هو الألومنيوم (Al+++).
س14/ اذكر أهم استخدامات الألومينيوم ومركباته.
ج14/ راجع الشرح .
