==================================================== Gruppi
del boro e del carbonio ==================================================== Proprietà generali degli elementi dei Gruppi 13 e 14 C, Al
e Si sono abbondanti nella
crosta terrestre. La
scarsità nel cosmo del boro (come di Li e Be) discende dal fatto che nella nucleosintesi
questi elementi leggeri sono stati aggirati.
La
scarsità degli elementi più
pesanti di entrambi i gruppi si accorda con la generale progressiva
diminuzione di stabilità degli elementi successivi al ferro.
Eccetto
il Ge, tutti gli elementi del gruppo
del carbonio sono più abbondanti dei termini adiacenti
dei gruppi del boro e dell'azoto.
Questa differenza deriva dalla maggior stabilità dei nuclei a
numero atomico pari. ____________________________________ Proprietà
fisiche e chimiche
_____________________________________________ Proprietà degli elementi dei gruppi del boro e
del carbonio
Gruppo 13/III
Gruppo 14/IV
Valori
delle c
di Pauling ricalcolati da A. L. Allred,
Inorg. Nucl.
Chern., 17, 215 (1961). Raggi
covalenti da M. C. Ball e A. H. Norbury, Physical
data for inorganic chemists. Longman, London (1974). Raggi ionici da R. D.
Shannon, Acta Crystallogr., A32,
751 (1975), N.C = 6, massimo stato di ossidazione. Numeri di
ossidazione più comuni in neretto. _____________________________________________ Per la maggior parte degli elementi, il numero
di ossidazione comune è quello corrispondente al gruppo: +3 per
il gruppo 13/III, +4 per il gruppo 14/IV.
Eccezioni più notevoli Tl e Pb,
con numero di ossidazione più comune di 2
unità inferiore al massimo del gruppo: + 1 per Tl e
+2 per Pb. E’ una manifestazione dell'effetto della coppia
inerte. ==================================================== Boro, alluminio e silicio, chimicamente duri,
sono diffusi in natura come ossidi
e ossoanioni. Di conseguenza gli elementi si possono ottenere solo
in condizioni fortemente riducenti. Boro ®
Riduzione dell'ossido con magnesio B2O3 + 3Mg ¾D® 2B + 3MgO
(Boro Moissan 95-98%) o con altri metalli elettropositivi (è
generalmente amorfo, parzialmente
contaminato da impurità refrattarie come bururi metallici). ®
Riduzione
elettrolitica di borati fusi in KCl/KF fusi (boro in polvere, 95%). ®
Riduzione di composti volatili del
boro (es. BBr3)
con H2 (boro
ad alta purezza >99.9%; il carattere cristallino cresce con la
temperatura del processo).
®
Abbiamo già visto la produzione del silicio
(per riduzione della silice con carbone in forno elettrico, o da SíCl4
con idrogeno per semiconduttori) e dell'alluminio
col processo elettrolitico Hall-Heroult. ®
Gli ossidi degli elementi
pesanti dei due gruppi si riducono più facilmente di quelli degli
elementi leggeri, e questo permette di utilizzare il carbone per ridurne i minerali.
Es. lo stagno
dalla cassiterite, SnO2.
Gli elementi pesanti molli
sono diffusi come minerali a base di solfuri, es. la galena, PbS. Il piombo
si estrae arrostendo il solfuro all'aria, onde ottenerne l'ossido di piombo 2PbS(s) + 3O2(g) ® 2PbO(s) + 2SO2(g) L’ ossido viene poi ridotto con carbone in
altoforno: 2PbO(s) + C(s) ®
2Pb(l) + CO2(g)
Gli
elementi più rari si estraggono come sottoprodotti
di metalli più comuni. Il gallío
si ricava dalla produzione dell'alluminio; il germanio
e il tallio si recuperano
dalle scorie dello zinco e del piombo. |