Grupa IIIA

Grupa IIIA

Elementele din aceasta grupa, bor (B), aluminiu (Al), galiu (Ga), indiu (In), taliu (Tl), au pe ultimul strat 3 electroni, cu configuratia electronica generala ns²np¹. Formarea cationilor trivalenti (E³⁺) necesita o energie de ionizare mare. Este motivul pentru care borul functioneaza tricovalent prin hibridizare de tip sp². Elementul bor mai poate functiona si in stare de hibridizare sp³, prin participarea unui orbital 2p vacant. In mod constant, elementele grupei prezinta in combinatiile lor (in special halogenate si oxigenate) valenta maxima, trei, cu exceptia indiului si taliului, care pot functiona in unii compusi si cu valenta unu (InCl, In₂O, Tl₂O, TlCl). In grupa, caracterul metalic creste de sus in jos, borul prezentand caracter de nemetal asemanator siliciului.

In privinta proprietatilor fizice exista deosebiri intre elementele grupei. Galiul, indiul si taliul au puncte de topire inferioare aluminiului si greutati specifice superioare acestuia. O proprietate interesanta a galiului este temperatura sa de topire forte scazuta (29,8^oC). Metalele din grupa prezinta luciu caracteristic, conductibilitate electrica si conductibilitate termica.

Reactivitatea elementelor din aceasta grupa este mai scazuta, comparativ cu elementele din primele doua grupe principale, din cauza ca numarul de electroni de pe stratul de valenta este mai mare.

Metalele din grupa (M) reactioneaza cu oxigenul din aer, acoperindu-se cu un strat subtire, protector, de oxid. La temperaturi ridicate reactia este energica:

4M + 3O₂ = 2M₂O₃

Incalzit la rosu, taliul formeaza un oxid toxic (Tl₂O) in care metalul este monovalent. In privinta borului, acesta formeaza cu oxigenul combinatii covalente. Comportarea sa in raport cu oxigenul din aer este dependenta de cristalinitatea probei, dimensiunile particulelor, temperatura si puritate. Caracterul oxizilor variaza in grupa, astfel incat trioxidul de bor prezinta caracter acid (B₂O₃), trioxizii de aluminiu si galiu (Al₂O₃, Ga₂O₃) prezinta caracter amfoter, trioxidul de indiu (In₂O₃) prezinta caracter bazic, iar trioxidul de taliu (Tl₂O₃) prezinta caracter puternic bazic.

Toate elementele grupei reactioneaza energic cu moleculele de halogeni (X₂), conducand la obtinerea de halogenuri trivalente (exceptie TlX):

2M + 3X₂ = 2MX₃

Taliul poate functiona si ca element monovalent formind TlX.

Aluminiul, galiul si indiul se dizolva in acizi diluati, rezultand solutii care contin ioni metalici trivalenti.

2M + 6H⁺ = 2M³⁺ + 3H₂

Taliul este singurul metal din grupa care se gaseste sub forma de ioni monovalenti in solutiile acide.

Aluminiul si galiul reactioneaza cu hidroxizii alcalini in solutii apoase formind anioni hidroxilici complecsi:

2M + 2OH^- + 6H₂O = 2M(OH)₄^- + 3H₂

Aluminiul este singurul element din grupa care reactioneaza la temperatura ridicata cu azotul, rezultand nitrura de aluminiu:

2Al + N₂ = 2AlN

Elementele grupei, importante din punct de vedere biologic, sunt borul si, in mica masura, aluminiul.

In organismele animale si in special in organismul uman, borul este necesar in cantitati mici, deoarece prezenta sa este asociata cu o buna functionare a sistemului osos, precum si a creierului (imbunatatirea performantelor legate de atentie si memoria de scurta durata). De asemenea, prezenta borului este legata de functionarea normala a metabolismului animal, deoarece este implicat in fixarea ionilor de calciu, magneziu si fosfor.

Borul este un microelement necesar tuturor plantelor. Se gaseste in plantele superioare sub forma de compusi ai acidului boric si complecsi organoborici. Are rol important in biosinteza glucidelor, proteinelor, acizilor nucleici clorofilei, precum si in acumularea auxinelor libere. De asemenea, borul influenteaza permeabilitatea membranelor plasmatice si este implicat in transportul glucidelor, in intensificarea absorbtiei unor elemente (K, Mg, Ca) si diminuarea absorbtiei altora (S, P, Cl₂), in fixarea azotului, in stimularea activitatii unor enzime (invertaza, pectinaza, tirozinaza). Prezenta borului in organismele vegetale favorizeaza procesele de respiratie si fotosinteza, precum si inflorirea, legarea fructelor si formarea semintelor. Borul inhiba, prin prezenta sa in cantitati mici, formarea compusilor fenolici, care sunt toxici pentru plante.

Aluminiul este cel mai abundent ion metalic din biosfera. Prin alimente, bauturi, produse farmaceutice etc., organismul uman este expus continuu actiunii acestui element. Aluminiul, considerat o neurotoxina, altereaza bariera membranara care regleaza schimburile intre sistemul nervos central si sistemul circulator periferic (Banks, 1989). Se pare ca acest element nu are efecte benefice asupra organismelor animale.

In cele mai multe organisme vegetale, cantitatea de aluminiu este redusa, efectele sale benefice fiind de ordin secundar. In cazul plantelor superioare, este implicat in reducerea toxicitatii altor elemente minerale (P sau Cu), in cresterea rezistentei plantelor la seceta si ger, intervine in modificarea raportului monoglucide/diglucide in favoarea monoglucidelor, stimuleaza activitatea unor enzime etc. Aluminiul este de interes in metabolismul criptogamelor. Efecte pozitive asupra cresterii sunt semnalate la speciile cu toleranta ridicata la aluminiu. In cantitate mare, este toxic pentru plante, deoarece perturba absorbtia ionilor de calciu, magneziu, mangan, zinc si, implicit, a principalelor procese fiziologice legate de utilizarea de catre plante a acestor elemente.