Gruppo 3A della Tavola Periodica: caratteristiche e composti
Il Gruppo 3A o Gruppo 13 comprende gli elementi Boro, Alluminio, Gallio, Indio e Tallio, ognuno con una configurazione elettronica ns2,np1.
Proprietà periodiche
L’energia di ionizzazione e l’elettronegatività diminuiscono dal boro all’alluminio, ma mostrano piccole variazioni scendendo lungo il gruppo, con l’elettronegatività che aumenta dal gallio al tallio. Inoltre, l’alluminio e il gallio hanno raggi atomici e ioni quasi identici.
Il tallio, contrariamente agli altri elementi del gruppo, ha il numero di ossidazione più comune +1, il che implica che tende a perdere solo l’elettrone appartenente all’orbitale 6p.
Molte anomalie possono essere comprese considerando la configurazione elettronica degli ultimi tre elementi del gruppo.
Composti
Il boro è simile al silicio per le sue proprietà, mostrando un’alta temperatura di fusione e formando idruri infiammabili detti borani. Sia il boro che il silicio formano composti binari con gli alogeni che vengono idrolizzati per dare rispettivamente acido borico e acido ortosilicico.
Gli ossidi sia del boro che del silicio sono entrambi ossidi acidi. Sia il boro che il silicio reagiscono con i metalli per formare boruri e siliciuri.
L’alluminio è simile al berillio e mostra proprietà simili a quelle di quest’ultimo. Inoltre, sia l’alluminio che il berillio formano nitruri e carburi che reagiscono con l’acqua liberando ammoniaca e metano rispettivamente.
Gli altri elementi del Gruppo 3A seguono i metalli di transizione e hanno l’orbitale d pieno.
In conclusione, nonostante appartenenti allo stesso gruppo, gli elementi del Gruppo 3A mostrano proprietà e comportamenti chimici diversi.Gallio, Indio e Tallio: Caratteristiche e Applicazioni
Il gallio è stato previsto da Dimitri Mendeleev quando ha formulato la tavola periodica degli elementi. Il composto più importante del gallio è l’arseniuro di gallio (GaAs), un semiconduttore utilizzato in svariati dispositivi elettronici, come microonde, diodi, LED e laser.
L’indio, metallo molto tenero, condivide alcune proprietà con il gallio e il tallio. Tra le sue numerose applicazioni, l’ossido di indio e stagno (ITO) è impiegato in pellicole conduttive trasparenti per dispositivi fotovoltaici, touch screen e televisori a schermo piatto. Inoltre, il fosfuro di indio è impiegato nella produzione di diodi LED e laser, mentre il nitruro di indio è oggetto di studi per lo sviluppo di celle solari più efficienti.
Il tallio, metallo che si ossida all’aria e in presenza di acqua, è utilizzato per abbassare il punto di fusione di particolari tipi di vetri. È anche impiegato come topicida in alcuni paesi in via di sviluppo e in fotocellule per la sua capacità di variare la conducibilità elettrica in presenza di luce infrarossa. Inoltre, è al centro di ricerche per lo sviluppo di materiali superconduttori ad alta temperatura.
Questi elementi chimici liquidi a temperatura ambiente hanno importanti applicazioni nella produzione di dispositivi elettronici, semiconduttori e materiali speciali.