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Dans cet article, nous allons tout apprendre sur les éléments du groupe 3A, notamment sur leurs propriétés physiques et chimiques. Continue à lire pour en savoir plus !
- Cet article traite du groupe 3A.
- Tout d'abord, nous apprendrons quels sont les éléments du groupe 3A et où les trouver dans le tableau périodique.
- Ensuite, nous découvrirons les propriétés physiques de ce groupe.
- Ensuite, nous aborderons leurs propriétés chimiques.
- Ensuite, nous examinerons quelques réactions et composés courants de ce groupe.
- Enfin, nous résumerons les caractéristiques que nous avons apprises.
Éléments du groupe 3a
Commençons par examiner la définition des éléments du groupe 3A.
Les éléments dugroupe 3A sont ceux qui se trouvent dans la 13e colonne du tableau périodique
Parce qu'ils se trouvent dans la 13e colonne, on les appelle aussi le groupe 13. On les appelle aussi la "famille du bore" car ils commencent par le bore, comme le montre la figure ci-dessous :
Ce groupe est différent du groupe 3, qui constitue la troisième colonne du tableau périodique. Il s'agit de la première colonne des métaux de transition. Le groupe 3A est la troisième colonne lorsque tu ignores les métaux de transition.
Les éléments du groupe 3A sont, dans l'ordre, les suivants :
Bore (B) : Élément 5
Aluminium (Al) : Élément 13
Gallium (Ga) : Élément 31
Indium (In) : Élément 49
Thallium (Tl) : Élément 81
Il existe un autre élément dans ce groupe appelé nihonium (Nh). Il a été fabriqué par l'homme et les petites quantités qui ont été produites se sont désintégrées en quelques secondes. Bien qu'on ait calculé qu'il avait des propriétés similaires à celles des éléments du groupe 3A, on n'en sait pas assez sur lui pour en parler en détail.
Configuration des électrons du groupe 3A
Parlons d'abord de la configuration des électrons de chaque élément, car elle nous donnera une idée de certaines de leurs propriétés.
Laconfiguration électronique est la répartition des électrons autour du noyau d'un atome
Tu trouveras ci-dessous la configuration électronique de chaque élément du groupe 3A :
Élément | Configuration des électrons |
Bore (B) | 1s22s22p1 |
Aluminium (Al) | 1s22s22p63s23p1 |
Gallium (Ga) | 1s22s22p63s23p63d104s24p1 |
Indium (In) | 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p1 |
Thallium (Tl) | 1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p1 |
Les électrons de Valence sont surlignés en bleu.
Les électronsde Valence sont les électrons du niveau/de la coquille d'énergie le plus externe. Ce sont les électrons qui participent à la liaison.
Tous les électrons 3A ont 3 électrons de valence, c'est pourquoi on les appelle souvent "groupe 3A" au lieu du groupe 13.
Propriétés physiques des éléments du groupe 3A
Il existe des tendances claires dans les propriétés physiques de ce groupe. Cependant, le bore est souvent un élément aberrant. Le bore, contrairement aux autres éléments du groupe 3A, est un métalloïde, qui partage les propriétés des non-métaux et des métaux. Les autres éléments du groupe 3A sont des métaux.
Voici quelques propriétés communes des éléments du groupe 3A :
Métaux doux, argentés/gris
Le bore est cassant et se présente sous la forme d'un cristal foncé ou d'une poudre brune
À titre de comparaison, voici à quoi ressemblent le bore et le thallium :
Fig.2 Comparaison du bore et du thallium
De bons conducteurs d'électricité
Le bore est un bon conducteur à haute température, mais c'est un isolant (mauvais conducteur) à température ambiante.
Points de fusion et d'ébullition bas
Le point d'ébullition du bore est nettement plus élevé que celui des autres éléments du groupe 3a.
Comme tu peux le constater, le bore étant un métalloïde, ses propriétés sont quelque peu différentes de celles des autres éléments du groupe 3A. Toutefois, comme tu le verras plus loin, sa réactivité "correspond" à celle de la plupart ou de la totalité des autres éléments du groupe.
Tendances dans le tableau des propriétés physiques
Une autre façon de caractériser les propriétés physiques d'un groupe est de regarder comment ces propriétés changent d'un élément à l'autre. Examinons quelques propriétés différentes et leurs tendances dans le groupe :
Point d'ébullition
Le point d'ébullition diminue au fur et à mesure que l'on descend dans le groupe
-Il y a une forte diminution entre le bore et l'aluminium.
Rayon atomique (distance entre le centre du noyau et le(s) électron(s) le(s) plus externe(s)) Le rayon atomique augmente à mesure que l'on descend dans le groupe. Cependant, l'aluminium est plus grand que le gallium. Cela s'explique par le fait que le gallium possède des électrons d, qui ne parviennent pas à "protéger" la force d'attraction du noyau contre les autres électrons. C'est pourquoi la force d'attraction du noyau est plus forte, ce qui signifie que les électrons seront plus étroitement retenus, et que le rayon sera donc plus petit.
C'est comme si tu mettais des morceaux de papier entre deux aimants. Le papier "protège" les aimants l'un de l'autre, de sorte que la force d'attraction est affaiblie. Cependant, s'il y a moins de feuilles de papier, la force d'attraction est plus forte. L'électronégativité (la tendance à attirer/gagner des électrons)L'électronégativité diminue au fur et à mesure que tu descends dans le tableau. L'ordre du plus au moins électronégatif est le suivant :
bore > gallium > indium > thallium > aluminium.
Propriétés chimiques des éléments du groupe 3a
Tous les éléments du groupe 3A ont un état d'oxydation de +3 , à l'exception du thallium, qui a un état d'oxydation de +1.
L'état d'oxy dation est une charge hypothétique. Il représente le nombre d'électrons gagnés (-x) ou donnés (+x) lors de la liaison.
Dans ce cas, cela signifie que la plupart des éléments 3A perdront 3 électrons, c'est-à-dire qu'ils perdront tous leurs électrons de valence. Cela signifie qu'ils ont un nouvel "ensemble" complet d'électrons de valence (c'est-à-dire que les électrons du niveau d'énergie inférieur au plus élevé sont maintenant le niveau d'énergie le plus élevé).
Le thallium ne perd qu'un électron, il aura donc une orbitale 6s complète.
Comme le bore est un métalloïde, il forme principalement des liaisons covalentes, c'est-à-dire des liaisons où les électrons sont partagés entre deux non-métaux ou un non-métal + un métalloïde. Cependant, les autres éléments du groupe 3A forment généralement des liaisons ioniques . Il s'agit de liaisons où un élément donne des électrons à un autre élément.
Réactions et composés du groupe 3A
Les éléments du groupe 3A ont un ensemble commun de composés qu'ils produisent.
Oxydes
Tous les éléments du groupe 3A peuvent réagir avec l'oxygène gazeux (O2), comme indiqué ci-dessous :
$$G_{(s)} + O_{2\,(g)} \rightarrow G_2O_3$$$.
Où "G" est un élément du groupe 3A. Cependant, le thallium est une exception, car il forme du TlO2 en raison de son état d'oxydation +1 (l'oxygène a un état d'oxydation -2).
À l'exception du thallium, tous les éléments du groupe 3A réagissent avec l'azote gazeux (N2) comme indiqué ci-dessous :
$$G_{(s)} + N_{2\,(g)} \rightarrow GN$$$
Où "G" est un élément du groupe 3A. L'azote a un état d'oxydation de -3, c'est pourquoi le rapport est de 1:1.
Les halogénures
Le dernier type de réaction dont nous allons parler concerne les halogénures (groupe 17). Comme pour les oxydes, tous les composés halogénés suivent une formule similaire, à l'exception du thallium.
Voici une réaction générale avec un halogénure du groupe 3A :
$$G_{(s)} + X_{2\,(g)} \rightarrow GX_3$$$.
Où "G" est un élément du groupe 3A et "X" un halogénure (ex : Cl2, Br2, etc.). Les halogénures ont un état d'oxydation de -1, c'est pourquoi la forme générale est GX3, mais le thallium forme TlX.
Caractéristiques du groupe 3A
Pour résumer ce que nous avons appris, voici les caractéristiques du groupe 3A :
Métaux
À l'exception du bore, qui est un métalloïde
Bons conducteurs
Le bore seulement à des températures élevées
Points de fusion et d'ébullition bas
À l'exception du bore
Ont 3 électrons de valence
Ont un état d'oxydation +3
sauf pour le thallium, qui a un état +1
Réagit avec l'oxygène gazeux, l'azote gazeux et les halogénures.
Le thallium ne réagit pas avec l'azote gazeux.
Groupe 3A - Principaux enseignements
- Le groupe 3A correspond aux éléments de la 13e colonne du tableau périodique. Ils sont également appelés groupe 13 ou "famille du bore".
- Tous les éléments du groupe 3A possèdent 3 électrons de valence, dont la configuration électronique générale est ns2np1.
- Voici quelques propriétés communes des éléments du groupe 3A :
- Métaux doux, argentés/gris.
- Le bore est cassant et se présente sous la forme d'un cristal foncé ou d'une poudre brune.
- Bons conducteurs d'électricité
- Le bore est un bon conducteur à haute température, mais c'est un isolant (mauvais conducteur) à température ambiante.
- Points de fusion et d'ébullition bas
- Le point de fusion du bore est nettement plus élevé que celui des autres éléments du groupe 3a.
- Métaux doux, argentés/gris.
- Les éléments du groupe 3A ont un état d'oxydation de +3, à l'exception du thallium, qui a un état d'oxydation de +1.
- Les éléments du groupe 3A réagissent généralement avec l'oxygène (G2O3, TlO2), l'azote (GN, pas de composé Tl) et les halogénures (GX3, TlX).
Références
- Fig.2 Comparaison entre le bore et le thallium Poudre de bore adaptée de (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9f/Brown-boron.jpg/640px-Brown-boron.jpg) sous licence CC BY 1.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/1.0/) Cristal de bore adapté de (https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a2/Boron.jpg/640px-Boron.jpg) par Jurii ( https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Jurii) sous licence CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/)
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