第13族元素
長周期表における第13周期の元素
この記事は英語版の対応するページを翻訳することにより充実させることができます。(2024年6月) 翻訳前に重要な指示を読むには右にある[表示]をクリックしてください。
●英語版記事を日本語へ機械翻訳したバージョン︵Google翻訳︶。
●万が一翻訳の手がかりとして機械翻訳を用いた場合、翻訳者は必ず翻訳元原文を参照して機械翻訳の誤りを訂正し、正確な翻訳にしなければなりません。これが成されていない場合、記事は削除の方針G-3に基づき、削除される可能性があります。
●信頼性が低いまたは低品質な文章を翻訳しないでください。もし可能ならば、文章を他言語版記事に示された文献で正しいかどうかを確認してください。
●履歴継承を行うため、要約欄に翻訳元となった記事のページ名・版について記述する必要があります。記述方法については、Wikipedia:翻訳のガイドライン#要約欄への記入を参照ください。
●翻訳後、
{{翻訳告知|en|Boron group|…}} をノートに追加することもできます。
●Wikipedia:翻訳のガイドラインに、より詳細な翻訳の手順・指針についての説明があります。
|
性質
編集第13族元素は価電子にs2p1の3電子を持つ電子構造を有する。
ホウ素 5B |
アルミニウム 13Al |
ガリウム 31Ga |
インジウム 49In |
タリウム 81Tl | |
---|---|---|---|---|---|
電子配置 | [He]2s22p1 | [Ne]3s23p1 | [Ar]3d104s24p1 | [Kr]4d105s25p1 | [Xe]4f145d106s26p1 |
第1イオン化エネルギー (kJ mol-1) |
800.6 | 577.5 | 578.8 | 558.3 | 589.4 |
第2イオン化エネルギー (kJ mol-1) |
2427.1 | 1816.7 | 1979.3 | 1820.7 | 1971 |
第3イオン化エネルギー (kJ mol-1) |
3659.7 | 2744.8 | 2963 | 2704 | 2878 |
電子親和力 (kJ mol-1) |
≈0 | 42.55 | - | - | - |
電気陰性度 (Allred-Rochow) |
2.01 | 1.47 | 1.82 | 1.49 | 1.44 |
イオン半径 (pm; M+) |
- | - | - | - | 164 4 |
イオン半径 (pm; M3+) |
15(3配位) 25 (4配位) |
53 (4配位) 68 (6配位) |
64 (4配位) 76 (6配位) |
94 (6配位) 106 (3配位) |
103 (6配位) |
共有結合半径 (pm) |
82 | 118 | 126 | 144 | 148 |
van der Waals半径 (pm) |
- | - | 187 | 193 | 196 |
融点 (K) |
2349 | 933.47 | 302.91 | 429.75 | 577 |
沸点 (K) |
4200 | 2792 | 2477 | 2345 | 1746 |
還元電位 E0 (V) | - | -0.55 (M3+/M) |
-0.56 (M3+/M) |
-0.34 (M3+/M) -0.25 (M+/M) |
+0.72 (M3+/M) -0.34 (M+/M) |
第13族元素を中心に持つ化合物はオクテット則を満たさず、電子不足化合物︵electron-deficient compound︶となることが多い。電子不足化合物はLewis酸として塩基と錯体を形成するとオクテット則を満たす安定化合物を形成する。
第13族元素のうちホウ素のみが安定な陽イオンを形成せず、もっぱら共有結合化合物を形成する。他のアルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウムは金属としての性質を示し、岩石に広く分布することからこれらの4元素は土類金属と呼ばれる。原子半径、イオン半径は周期が大になるにつれ大きくなるが、ホウ素が頭抜けて小さいのに対し、土類金属は他の典型元素と同程度である。
第13族元素の一部は炎色反応を示す。
ホウ素 | ガリウム | インジウム | タリウム |
---|---|---|---|
黄緑色 | 青色 | 藍色 | 青緑色 |
水素化物
編集酸化物
編集ハロゲン化物
編集
第13族元素は、一般式MX3で表されるハロゲン化物を生成することを共通とする。MX3は電子欠損型化合物であり、ルイス酸として活性な化合物である。実際の分子では二量体を形成したり、ハロゲンの非共有電子対が配位してMX結合が二重結合性を帯びることで安定化している。
ホウ素およびアルミニウムの三ハロゲン化物はルイス酸としての作用が大きい共有結合化合物であり、三ハロゲン化ホウ素BX3および三塩化アルミニウムAlCl3は有機化学でフリーデル・クラフツ反応触媒として利用される。またBF4-に代表される様に、ハロゲンアニオンが配位した安定なアート錯体も形成する。
酸化数がIIIの第13族元素のハロゲン化物はBIIIX3, AlIIIX3 >GaIIIX3 >InIIIX3 >TlIIIX3の順に安定であり、酸化数がIの第13族元素のハロゲン化物はGaIX <InIX <TlIXの順に安定である。すなわち、周期表の周期が増大するにつれて共有結合性が減少し金属性が増大するので、タリウムでは一価の陽イオンの塩として振舞うほうが安定である。
また、ガリウム、インジウム、タリウムは、一般式MX2のハロゲン化物を形成するが、実際にはこれらはMI[MIIIX4]で表される混合原子価化合物である。
出典
編集- ^ N. N. Greenwood, A. Earnshaw (2012). Chemistry of the Elements. エルゼビア. p. 227. ISBN 0080501095