Введение. 
Химия и биологическая роль элементов IIIA-группы

Цель: изучить химию и биологическую роль элементов IIIA-группы Задачи:

• 1. Рассмотреть общую характеристику элементов группы.
• 2. Изучить изменения в группе величины радиусов атомов и ионов, потенциала ионизации.
• 3. Рассмотреть свойства простых веществ.
• 4. Проанализировать свойства соединений данных элементов.
• 5. Указать медико-биологическое значение и применение элементов в медицине.

Актуальность: данные элементы играют различные биологические роли, а некоторые их соединения применяются непосредственно в медицине.

Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространенности в природе. Изменения в группе величины радиусов атомов и ионов, потенциала ионизации

В IIIА-группу периодической системы Д. И. Менделеева входят бор, алюминий, галлий, индий и таллий.

Атомы этих элементов содержат на внешнем энергетическом уровне три электрона (ns²np¹), один из которых неспарен. Атомы элементов IIIA группы могут переходить в возбужденное состояние и увеличивать число неспаренных электронов до 3, поэтому в соединениях они могут проявлять высшую валентность, равную номеру группы III. Для таллия наиболее устойчивой валентностью является валентность I, что связано с инертностью 6s²-электронной пары. Степени окисления в соединениях: +1, +2, +3.

В группе с увеличением порядкового номера сверху вниз окислительные свойства уменьшаются, а восстановительные свойства возрастают. Радиус атома при переходе от бора к алюминию увеличивается, а от алюминия к галию несколько уменьшается, а затем опять увеличивается. Аналогичным образом изменяется энергия ионизации.

Таблица 1.1 Свойства атомов элементов IIIА-группы

Таблица 1.2 Свойства элементных веществ IIIА-группы

Краткие сведения об истории открытия:

1. Бор

Химический элемент с порядковым номером 5 был открыт открыт в 1808 г двумя французскими учеными Жозефом Гей-Люссаком и Луи Тенаром, которые обезводили борную кислоту, и на образовавшийся оксид подействовали калием. А Анри Муассан — химик второй половины XIX в. в 1892 г. предложил магниетермический способ получения бора по реакции: В₂О₃ + 3Mg — -> 3MgO + 2 В. В ней содержание бора достигало 90%. В России в начале XIX века (1810.1815 гг.) этот элемент называли бурием и буротвором. В 1815 г. известный химик В. М. Севергин ввел в русскую научную литературу нынешнее имя элемента № 5-бор.

2. Алюминий

Первые попытки получить алюминий только в середине XIX века. Попытка предпринятая датским учёным Х. К. Эрстедом увенчалась успехом. Для получения он использовал амальгированный калий в качестве восстановителя алюминия из оксида. Но что за металл был получен тогда, выяснить так и не удалось. Через некоторое время, через два года, алюминий был получен немецким ученым-химиком Велером, который получил алюминий, используя нагревание безводного хлорида алюминия с металлическим калием.

Алюминий был очень дорогим металлом, и вплоть до начала XX века, его стоимость была выше стоимости золота. Поэтому многие-многие годы алюминий использовался как музейный экспонат.

В 1886 году химиком Ч. М. Холлом был предложен способ, который позволил получать металл в больших количествах. Проводя исследования, он в расплаве криолита AlF3nNaF растворил оксид алюминия. Полученную смесь поместил в гранитный сосуд и пропустил через расплав постоянный электрический ток. Он был очень удивлен, когда через некоторое время на дне сосуда он обнаружил бляшки чистого алюминия. Этот способ и в настоящее время является основным для производства алюминия в промышленных масштабах.

3. Галлий

Первооткрывателем галлия является француз П. Лекок де Буабодран. Это произошло 27 августа 1875 года. Он был назван галлием, в честь Франции, которая в древности называлась Галлия. При проведении опытов и исследований свойств галлия, Лекок де Буабодран получал поразительные по точности предсказанные Менделеевым свойства галлия (экаалюминия). Галлий оказался очень легкоплавким металлом, температура плавления составляла около 30 °C, т е плавился при прикосновении человеком к нему.

4. Индий

Индий был обнаружен немецкими учеными Ф. Рейхом и И. Рихтером. Произошло это в 1863 году. Ученые проявили интерес к уже открытому химическому элементу-таллию. Они решали проблему получения металла.

В первых публикация об открытии индия, под статьями стояли фамилии обоих ученых, но впоследствии Ф. Рейх просил считать первооткрывателем И. Рихтера, так как он сам просто-напросто не мог бы его обнаружить из-за своей болезни. Ими было получено некоторое количество индия. Соединения индия в пламени горелки окрашивались в в ярко сине-фиолетовый цвет. Атомная масса индия была неправильно определена. Д. И. Менделеев для этого химического элемента не нашел места в периодической системе и предложил массу увеличить в полтора раза. Впоследствии выяснилось, что Д. И. Менделеев прав. Таким образом, индий нашел свое место в периодической системе в третьей группе.

5. Таллий

Данный элемент открыл английский ученый Крукс с помощью спектроскопа. Почти одновременно с ним новый элемент открыл французский химик Лами. Характерно, что открытие было сделано тем же путем (спектроскопически) и на том же материале (камерный шламм сернокислотного производства в Лоосе). Лами получил 14 г металлического таллия и подробно описал его свойства, но его сообщение опоздало на несколько месяцев и приоритет открытия остался за Круксом.