硼族元素性質

---

引言

硼族元素很重要，因為這些元素在生態系統中發揮著重要作用。它們對植物和人類都至關重要。例如，缺硼會導致植物生長停止，而硼過量則會抑制生長。與其他族一樣，硼族元素也有一些特定的特性，例如電子構型模式。

什麼是硼族元素？

硼族元素指的是所有屬於13族的元素。它是元素週期表p區的第一族。元素週期表和元素的位置取決於價電子。對於13族元素，這些價電子包含p亞層。

圖1 - 元素週期表中的硼族元素

硼族元素是金屬和非金屬元素的組合。例如，硼是非金屬，但其餘成員如鋁、鎵、銦和鉈都是金屬。然而，它們的最外層電子層都含有3個電子。這些元素的性質因其存在而有所不同。

硼族元素性質

硼族元素的物理和化學性質如下：

物理性質

與2族元素相比，硼族元素的原子半徑較小。有效核電荷是造成這種情況的原因。原子半徑和離子半徑沿族向下遞減。只有鋁和鎵之間有所不同。這可以表示為：硼<鋁>鎵<銦<鉈。另一方面，電離焓從硼到鋁增加。

電負性從硼到鋁遞減，而在鋁和鉈的情況下則有所變化。在族成員中，鹼性沿族向下增加，而酸性則隨之減弱。

化學性質

一些基本的化學性質造成了差異，例如：對氧氣、酸、鹼、金屬、水和鹵素的反應性。除此之外，毒性也是一個引數。所有13族元素在高溫下都能形成三氧化物。包括硼在內的所有成員都能與氧化性和非氧化性酸反應。

硼可以與強氧化性酸在高溫下反應。在相同的高溫下，其他成員可以與鹵素反應，只有鉈顯示出不同的結果。其中，硼不與普通水反應，只能與水蒸氣反應。

硼族元素的成員

圖2 - 硼的同素異形體及其最簡單的結構

（維基百科英文版材料科學家，α-硼，CC BY-SA 3.0）（維基百科英文版材料科學家，β-硼，CC BY-SA 3.0）（OpenStax，CNX Chem 18 03 BIcosahed，CC BY 4.0）

13族也稱為硼族，因為硼是該族的第一種元素。它有6個化學成員。該族的其他成員是鋁 (Al)、鎵 (Ga)、銦 (In) 和鉈 (Tl) (embibe, 2022)。它們都有一個共同點：它們的原子核結構外層都有三個電子。如果劑量過高，該族的所有成員都被認為是有毒的。

共價特性和硼反常行為背後的原因

硼族元素具有共價特性和一些反常行為，它們是：

• 共價特性 - 幫助硼族元素形成共價化合物三個主要原因是，它遵循Fajans規則，該規則指出，較小的陽離子具有較大的共價性。由於13族元素具有極高的電離焓，因此難以形成離子化合物。這些元素較高的電負性影響化合物形成。

• 硼反常行為背後的原因 - 導致硼反常行為的幾個原因是：硼的尺寸非常小，電離焓很高，硼的電負性比族中的其他成員高。該元素的價層中缺乏d軌道。

結論

該族成員的化學符號為硼 (B)、鋁 (Al)、鎵 (Ga)、銦 (In) 和鉈 (Tl)。在這些成員中，硼是唯一的非金屬成員，而其餘成員是金屬。金屬可以以多種形式使用。非金屬硼因其多種用途而非常重要。它可用於製造玻璃、陶瓷、洗滌劑、漂白劑等。它在農業領域發揮著重要作用。

常見問題

1. 硼的主要用途是什麼？

硼天然存在於大氣和食物中。硼補充劑用作食品。它對治療骨關節炎非常有用。它還有助於提高睪酮等激素水平。

2. 是什麼使硼如此重要？

硼有許多不同的用途，因此它被認為是最重要的元素之一。一方面，它是一種重要的植物營養素；另一方面，它在核工業中發揮著重要作用。它也是烏布力克流體的主要成分。

3. 硼密度低的原因是什麼？

密度水平隨著從硼到鉈的進展而升高。“硼和鋁的數值都較低，因為與鎵、銦和鉈相比，它們的原子質量較低。

4. 硼和鋁如何具有相同的性質？

由於硼和鋁都屬於同一元素族，因此它們具有一些相似的化學性質。例如，它們都具有三個價電子，並且可以表現出三價。