3A族元素（二） The Group 3A Elements（Ⅱ）

化學原理啟迪443-2

"Herve Leger" Full Show HD Autumn Winter 2013 2014 New York

1.     鋁，是地球上最豐富的金屬，鋁具有金屬物理性質。例如，高導熱性和導電性與光澤的外表；

2.     不過，鋁與非金屬之間的化學鍵是共價的，化學鍵的共價性，使得Al2O3具有兩性的特質，Al2O3能溶解於酸性或鹼性溶液，鋁與非金屬元素間的化學鍵的共價性，也與Al(H2O)6³⁺的酸性有關：

Al(H2O)6³⁺(aq)←→Al(OH)(H2O)5²⁺(aq)＋H⁺(aq)

3.     鎵有一個值得注意的性質，鎵是29.8℃低熔點，這與鋁的熔點高達660℃產生強烈的對比。此外，鎵的沸點是2400℃左右，因此液態鎵的溫度範圍，是所有金屬元素中最廣的（29.8℃～2400℃）。

4.     所以鎵可用來製作溫度計，用鎵製作的溫度計特別適合測量高溫。鎵冰凍後體積會變大，這個物理性質跟水一樣。鎵的化性類似鋁，舉例來說，Ga2O3是兩性的。

5.     銦的化性類似鋁和鎵，但是銦有一點不一樣。在化合物中，銦是+1離子，例如InCl和In2O，而其餘的3A族元素在化合物中是+3離子。

6.     鉈的化性完全是金屬性，舉例來說，Tl2O3是鹼性氧化物。鉈有+1氧化數和+3氧化數。Tl2O3和Tl2O氧化物和TlCl3和TlCl氯化物都是常見的化合物。

7.     3A族中質量較重的元素會出現+1和+3氧化數，稱為惰性電子對效應inert pair effect。

8.     下表為3A族元素的重要反應：

2M＋3X2→2MX3

X2＝鹵素分子，然而鉈Tl也能產生TlX化合物，不過鉈Tl不會產生TlI3。

4M＋3O2→2M2O3

須在高溫下進行；Tl會產生Tl2O

2M＋3S→M2S3

須在高溫下進行；Tl會產生Tl2S

2M＋N2→2MN

M＝Al，只有鋁Al會進行上述反應。

2M＋6H⁺→2M³⁺＋3H2

M＝Al、Ga或In；Tl與H⁺反應變為Tl⁺

2M＋2OH^－＋6H2O→2M(OH)4^－＋3H2

M＝Al or Ga

9.     3A族元素實用價值最高的是鋁Al，自從Hall和Heroult發現電解法，鋁變成許多器具用品與腳踏車的結構材料。鋁十分有價值，因為它有高強度重量比，此外，鋁能在金屬表面形成粗糙的氧化物表層，保護金屬免於腐蝕。

n  翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》