समूह १३ तत्व पीरियडिक सारणी में रहने वाले तत्वों का एक समूह है, जिनमें बोरॉन (B), एल्युमिनियम (Al), गेलियम (Ga), इंडियम (In) और थैलियम (Tl) शामिल हैं।

समूह १३ के तत्व पीरियडिक सारणी के पी-ब्लॉक में स्थित होते हैं और उन्हें बोरॉन परिवार के रूप में जाना जाता है। पीरियडिक सारणी को चार ब्लॉकों में विभाजित किया गया है, जो वेलेंस इलेक्ट्रॉन के आधार पर होते हैं; एस, पी, डी और एफ। यदि वेलेंस इलेक्ट्रॉन पी-उप-शैल में पाया जाता है, तो वह पी-ब्लॉक में रखा जाता है और इसी प्रकार।

समूह १३ के तत्व हैं:

बोरॉन

एल्युमिनियम

गेलियम

इंडियम

**थैलियम**

समूह १३ तत्वों के लिए सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास न्स^2 एनपी^१ होता है।

तालिका सूची

ऑक्सीकरण अवस्थाएं और निष्क्रिय पैयर प्रभाव

समूह १३ तत्वों की सहयोगी विशेषता

बोरॉन के अकार्यता का अनौपचारिक व्यवहार

समूह १३ तत्वों के रासायनिक गुण

समूह १३ तत्वों की भौतिक गुण

समूह १३ तत्वों द्वारा बनाए गए यौगिक

ऑक्सीकरण अवस्थाएं और निष्क्रिय पैयर प्रभाव

समूह १३ तत्वों में समूह में दिखाए जाने वाले सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाएं +३ और +१ हैं। समूह बोरॉन परिवार के नीचे जाते हुए, +१ आयन बनाने की प्रवृत्ति बढ़ती है। इसका कारण अवक्षीय पैयर प्रभाव है।

स्पष्ट करने के लिए, बी^३+ और बी⁺ को मानवीय रूप से दिखाता है कि बी^३+ बी⁺ से अधिक स्थिर है। अब सोचें, तल से Tl^३+ और Tl⁺ की ओर। देखा गया कि Tl⁺ Tl^३+ से अधिक स्थिर है।

अवचित पैयर प्रभाव का उपयोग करके यह स्पष्ट किया जा सकता है कि क्यों s-ऑर्बिटल रासायनिक बांधन में भागीदार नहीं होता है। इसका कारण है कि मध्यवर्ती इलेक्ट्रॉन पूर्वतयी पटलों (s यानि परिणामी अवरोही पटलों) में पर्याप्त ढांचायुक्त नहीं होते हैं।

सीधे शब्दों में कहें, इंडियम और थैलियम के जैसे तत्वों के लिए, डी और एफ ऑर्बिटल में इलेक्ट्रॉनों से भरे होते हैं। डी और एफ ऑर्बिटलों की संरक्षण क्षमता बहुत कम होती है, इसलिए परमाणु के केंद्रीय छायांक का प्रवाह होता है और एस ऑर्बिटल को निकटता में आकर्षित करता है। इसके कारण एस ऑर्बिटल संकुचित होकर बांधने में असन्तोषजनक होता है, इसलिए केवल पी इलेक्ट्रॉनों में ही बंधने में शामिल होते हैं।

समूह १३ तत्वों की सहयोगी विशेषता

समूह १३ तत्वों के द्वारा सहयोगी यौगिकों के गठन में निम्न मुख्य कारक होते हैं:

1. तत्वों की इलेक्ट्रोरैगेटिविता
2. तत्वों का छोटा आकार
3. तत्वों का कम आयनीकरण ऊष्मा

छोटे कैटाइन के मामले में संकर्ण प्रवृत्तियों का वृद्धि होती है, और फाजान के नियम का उपयोग किया जा सकता है।

उनके साथी तत्वों की उच्च आयनीकरण उष्मा (आयनीकरण ऊष्मा 1+ आयनीकरण ऊष्मा 2+ आयनीकरण ऊष्मा 3+) उनको धात्मिक यौगिकों का गठन करना कठिन बनाती है।

इन तत्वों की तुलनात्मक उच्च इलेक्ट्रोरैगेटिविटी के कारण, यौगिकों के गठन से इलेक्ट्रोरैगेटिविटियों में बड़े अंतर की आवश्यकता नहीं होती है।

⇒ इसके अलावा पढ़ें:

बोरॉन

एल्युमिनियम

गेलियम

इंडियम

थैलियम

कारण जो भोरान के अनौचित्य व्यवहार के कारण हैं

भोरान ग्रुप 13 में दूसरे तत्वों से अलग रूप से व्यवहार करता है क्योंकि:

इसका बहुत छोटा आकार होता है

इसका अत्यंत उच्च अयोनिकीति ऊष्मा होती है।

इसके छोटे आकार के कारण यह उच्च विद्युतशक्तिमानता होती है

योगमांडल में वालेंस कणमंडल में d-orbital की अनुपस्थिति

⇒ जांच: सभी योगमांडल तत्वों की सूची

ग्रुप 13 तत्वों के रासायनिक गुण

ऑक्सीजन के प्रति ग्रुप 13 तत्वों की प्रतिक्रिया

उच्च तापमान पर यदि प्रतिक्रिया होती है तो योगमांडल 13 के सभी तत्वों से त्रिऑक्साइड, M2O3, बनाते हैं।

4M(s) + 3O2 (g) → 2M2O3(s)

Tl संयुक्त रूप से Tl_2O_3 और Tl_2O बनाता है।

ऑक्सीजन के प्रति ग्रुप 13 तत्वों की प्रतिक्रिया योगमांडल के नीचे के ओर बढ़ती है।

धूल के ढेर जैसा अस्थिर भोरान ऑक्सीजन के साथ गर्म करने पर B2O3 बनाने के लिए प्रतिक्रिया करता है, हालांकि क्रिस्टलीय रूप में भोरान ऑक्सीजन के प्रति अक्रिय होता है।

एल्यूमिनियम को तापमानिक रूप से हवा के साथ प्रतिक्रिया होने की कार्योन्नति की प्रतीक्षित होती है, लेकिन यह Al2O3 के रूप में अपनी सतह पर एक सुरक्षात्मक परत के गठन के कारण स्थिर हो जाता है, जिससे यह अस्थिर हो जाता है।

एसिड्स और ऐल्क़ेली के प्रति ग्रुप 13 तत्वों की प्रतिक्रिया

भोरान गैर ज्वालामुक अम्लों जैसे HCl के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, हालांकि, उच्च तापमानों पर यह मजबूत उत्क्षेपणीय अम्लों के साथ प्रतिक्रिया करता है, जैसे गर्म निरंतरीकृत H2SO4 और HNO3 की मिश्रण, बोरिक अम्ल उत्पन्न करने के लिए।

B(s) + 3HNO3 (aq) → H3BO3 (aq) + 3NO2 (g)

भोरान ऐल्केली (NaOH और KOH) के जर्मन से विरोधी होता है उपर्युक्त 773 K की उच्चतम सूचकांक तापमान पर, ऊपर के बाद वे उत्पन्न होते हैं।

2B(s) + 6KOH(s) → 2K3BO3(s) + 3H2(g)

योगमांडल 13 के सभी तत्व गैर ज्वालामुक और ज्वालामुक अम्लों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, हाइड्रोजन गैस मुक्त करते हैं।

ध्यान दें: संकुचित HNO3 के प्रतिक्रिया से एल्यूमिनियम और गैलियम पर एक सुरक्षात्मक परत का गठन होता है, जो उन्हें निष्क्रिय बनाता है।

एल्यूमिनियम और गैलियम ऐल्केली के साथ भी प्रतिक्रिया कर सकते हैं, हाइड्रोजन गैस मुक्त करते हैं।**

2Al(s) + 2NaOH (aq) + 6H2O (l) → 2NaAl(OH)_4 + H2(g)

हलोजनों के प्रति ग्रुप 13 तत्वों की प्रतिक्रिया

वे उच्च तापमानों पर हैलोजनों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, ट्रिहैलाइड्स MX$_3$ बनाने के लिए।

2M(s) + 3X₂(g) → 2MX₃(s) (यहां X = F, Cl, Br, I)

Tl हालांकि, केवल TlF3 और TlCl3 बनाता है।

ध्यान दें: TL एक हैलोजन के साथ मोनो-हैलाइड भी बनाता है।

जल और धातुओं के प्रति ग्रुप 13 तत्वों की प्रतिक्रिया

पानी के साथ प्रतिक्रिया:

भोरान पानी या भाप के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है; हालांकि, बहुत उच्च तापमानों पर यह भाप के साथ प्रतिक्रिया करता है।

2B + 3H₂O → B₂O₃ + 3H₂

यदि आक्साइड परत अनुपस्थित हो, तो एल्युमीनियम ठंडे पानी को विघटित करता है, हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करता है। गैलियम और इन्डियम पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करते हैं जब तक ऑक्सीजन गैस मौजूद न हो। थैलियम नम वायु में TlOH बनाता है।

4Tl + 2H2O + O2 → 4TlOH

4Tl + 2H2O + O2 → 4TlOH

धातुओं की प्रतिक्रिया:

केवल भोरान धातुओं के साथ योगमांडल बनाने के लिए बोरिडेस बनाता है, जबकि योगमांडल 13 के अन्य तत्वों का अधिक गैर-धातुसाधारी चरित्र दिखाता है। यह भोरान की विशेषता को दर्शाता है।

3Mg + 2B → Mg3B2

जटिल बनावटी करने की प्रवृत्ति

समूह 13 के तत्वों का संघटन तत्वों से अधिक आवेश बनाने की प्रवृत्ति होती है, इसका कारण उनके छोटे आकार और बढ़ी हुई प्रभावी विद्युतीकरण क्षमता होती है।

बोरॉन जैसे कई आवेश इकाइयां बना सकता हैं जैसे BF₄–। इसके पास sp³ हाइब्रिडाइज्ड ऑर्बिटल्स और टेट्राहेड्रल ज्यामिति होती है। अन्य तत्व भी जैसे ली[AlH₄], [GaCl₆]^3– जैसे संयोजन यौगिक बना सकते हैं।

समूह 13 तत्वों की भौतिक गुणधर्म

परमाणु और प्रभावी आवेशीय अंतर-अस्थिति

समूह 13 तत्वों के परमाणु आवेशीय अंतर-अस्थिति, उनके संबंधित समूह 2 तत्वों से छोटी होती है। यह इसलिए है क्योंकि प्रभावी परमाणु चार्ज वृद्धि होती है, जिससे परमाणु का आकार छोटा होता है।

परमाणु और प्रभावी आवेशीय अंतर-अस्थिति नीचे की ओर बढ़ती है, नीचे की ओर एक नई खोल के जोड़े जाने का कारण होता है। हालांकि, अल्युमिनियम (143 पीएम) से गैलियम (135 पीएम) जाने पर विचलन होता है। यह गैलियम में विरामशीलता कम होने के कारण होता है, जो अल्युमिनियम से छोटा बना देता है।

बोरॉन < अल्युमिनियम < गैलियम < इंडियम < थैलियम

आयनीकरण ऊर्जा

बोरॉन से अल्युमिनियम तक, आयनीकरण की उष्णता उम्दा ढंग से बढ़ती है; हालांकि, अल्युमिनियम से गैलियम तक, आयनीकरण की उष्णता केवल थोड़ी सी बढ़ती है। इसके अलावा, थैलियम का पहला आयनीकरण उष्णता अल्युमिनियम की आयनीकरण उष्णता से अधिक है, जो समूह में तत्कालीन आयनीकरण उष्णता की कम होने की सामान्य प्रवृत्ति के विपरीत है।

तात्कालिकरण: यह प्रवृत्ति देखी जाती है क्योंकि d और f ऑर्बिटल्स में प्रभावी पर्दा कम होता है। गैलियम अल्युमिनियम से छोटा होता है क्योंकि d पर्दा बेहद खराब होता है, जिससे अल्युमिनियम की एक कम IE1 होती है। इसी तरह, थैलियम में विधिंडित f ऑर्बिटल्स होते हैं, जो खराब पर्दा करने वाले होते हैं, जिससे थैलियम की IE1 अधिक होती है।

| तत्व | IE1 (केजौल^-1) |

| बोरॉन | 801 |

| अल्युमिनियम | 577 |

| गैलियम | 579 |

| इंडियम | 558 |

| थैलियम | 589 |

विद्युतअकर्षणप्रवृत्ति

विद्युतअकर्षणप्रवृत्ति पहले बोरॉन से अल्युमिनियम तक घटती है, फिर यह थोड़ी मात्रा में बढ़ती है अल्युमिनियम से तिल तक। इसका कारण डी और एफ ऑर्बिटल्स के विरामशीलता की खराब प्रतिष्ठा है।

विद्युतताप

प्रत्याशित प्रवृत्ति द्वारा यह प्रवृत्ति की उल्टी धोखाधड़ी होनी चाहिए। धातुत्व बी से अल्युमिनियम तक पहले बढ़ता है, फिर गैलियम से तिल थोड़ी मात्रा में कम होता है।

समूह 13 की उष्णीखो आयनीकरण उष्णता परमाणुवादीता का प्रमुख कारण है। इसके अलावा, किसी आयन की आकार जितना बड़ा होगा, उसकी आयनीकरण उष्णता उत्तेजकता कम होगी। इसे मानक घटाता हैं स्थंभन तत्व क्षार पोंचालन की देख भाल से।

| M3+(aq) | -0.87 V | M(s) | -1.66 V | M2+(aq) | -0.56 V | M3+(aq) | -0.34 V | M4+(aq) | +1.26 V |

यह दिखाता हैं कि अल्युमिनियम सबसे धात्विक होता हैं और थैलियम का Tl³⁺ उत्तल, क्योंकि ब्रह्मवैध्यगिक मुफ्त ऊर्जा (Gibb’s free energy) सकारात्मक होती हैं स्थि। जीः = -nएफई।

घनत्व

ग्रुप 13 के तत्वों के घनत्व ग्रुप 2 के तत्वों की तुलना में अधिक होते हैं क्योंकि उनका आकार छोटा होता है और इसलिए छोटी आवृत्ति होती है। घनत्व बोरॉन (बी) से थैलियम (टीएल) तक बढ़ता है।

अम्ल-आधारित विशेषताएँ

ग्रुप 13 तत्वों के अयणों की अम्लीयता समूह के साथ नीचे गिरती है और कैशिक गुणवत्ता बढ़ती है।

नोट: अल्युमिनियम और गैलियम में उत्पन्न अम्फोटेरिज़म का प्रदर्शन होता है।

H3BO3 एक मोनोबेसिक अम्ल है जो जब पानी में विघटित होता है, तो यह एक ल्यूइस अम्ल के रूप में काम करता है। यह इसलिए होता है क्योंकि पानी एक ल्यूइस आधार के रूप में काम करता है, जिससे एक प्रोटॉन का प्रसार होता है।

B (OH) _3 + H_2O \leftrightharpoons [B (OH) _4]^- + H^+

ग्रुप 13 तत्वों के यौगिक

ऑक्साइड्स

ग्रुप 13 तत्वों की सेस्क्वि ऑक्साइड बनाती हैं, जिनका सूत्र MO3/2 या M2O3 होता है, जहां ‘सेस्क्वी’ अर्थात एक और आधा होता है।

B2O3 आकाशीय बोरॉन को हवा में गर्म करके बनाया जाता है।

4B + 3O2 → 2B2O3

बोरॉन सबऑक्साइड (BO $_2$) बोरॉन के साथ B $_2$O $_3$ को 1050 ° C पर गर्म करने पर बनाया जाता है।

B + B_2O_3 → (BO)_2

अन्य तत्वों के नाइट्रेट या हाइड्राक्साइड को उनकी ऑक्साइड उत्पन्न करने के लिए उष्मीय रूप से तटस्थ हो सकते हैं।

2Al (OH) 3 → Al2O3 + 3H2O

हलाइड्स

बोरॉन फ्लोराइन, क्लोरीन और आयोडीन के साथ त्रिहालाइड बनाता है। बने हुए सभी त्रिहालाइड एकसमतल मोलेक्युल और एसपी 2 युक्त होते हैं।

क्योंकि ग्रुप 13 के सभी तत्वों में केवल 6 इलेक्ट्रॉन होते हैं, इसलिए वे एकल पर केन्द्रित केंद्रित होने की प्रवृत्ति के कारण ल्यूइस अम्लों के रूप में काम करते हैं।

त्रिहालाइड द्वारा प्रदर्शित ल्यूइस अम्ल चरित्र का क्रम है:

BB r3>BC l3>BF 3

निष्कर्ष: हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि बीएफ3 सबसे अम्लीय है क्योंकि एफ सबसे अधिक इलेक्ट्रोनिगेटिव है।

यह प्रवृत्ति pπ-pπ वापसी की वजह से होती है। एफ पर आलीन जोड़ी पर खाली p-ऑर्बिटल को दान किया जाता है, जिससे यह कम इलेक्ट्रोधनी और इसलिए अपनी अम्लीयता को कम कर देता है।

बी और एफ का ओवरलैप अधिकतम होता है क्योंकि उनकी आकार संगत होती है। बोरॉन तत्व विपरीत रूप से Cl या Br के साथ प्रभावी वापसी करने के लिए नहीं बना सकता है क्योंकि वे बी से बड़े होते हैं। एल्युमिनियम, गैलियम, इन और थैलियम के हैलाइड पूर्णतः साझात्मक होते हैं।

बोरेट्स

बोरेट्स ग्रुप 13 के यौगिक हैं जो अलग-अलग [BO3]3- इकाइयों को समेटते हैं। प्रत्येक इकाई sp2 हाइब्राइडाइज्ड होती है, और यह तथाक्रम के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है कि व्यक्तिगत इकाइयां कैसे जुड़ी हुई हैं।

ऑर्थोबोरेट्स: इनमें छलकाने वाले बीओ₃^3- इकाइयां होती हैं। उदाहरण के लिए, मैग्नेशियम₃(बीओ₃)₂ होता है।

पायरोबोरेट्स: दो इकाइयों को बीओ₃^3- एक साझा ऑक्सीजन परमाणु द्वारा जोड़ा जाता है। सूत्र बोआइट होता है B₂O₅^4-. उदाहरण के लिए, मैग्नेशियम₂बी₂O₅ होता है।

मीटाबोरेट्स: इनमें प्रत्येक इकाई के दो ऑक्सीजन परमाणु होते हैं, और वे या चेन या चक्रिक रूप में होते हैं। सामान्य सूत्र (BO₂) nⁿ होता है।

शीट बोरेट: बोरेट की द्विआयामी नेटवर्क जहां तीन ऑक्सीजन अणु आपस में जुड़े होते हैं।

बॉरॉन हाइड्राइड्स

बोरेन हाईड्रोजन के बाइनरी संयोजन हैं, सबसे सरल बोरेन हाईड्रोजन एक B2H6 है। ये संयोजन तीन प्रमुख प्रकारों में वर्गीकृत होते हैं।

क्लोसो-बोरेन्स (BnH2n+2)

निडो-बोरेन्स (BnH2n+4)

अरच्नो-बोरेन्स (BnH$_{2n+6}$)

डिबोरेन (B_2H_6)

इसकी तैयारी BCl3 की हाइड्रोजन गैस के साथ कू-एले प्रेरक (Cu-Al catalyst) पर 450°C पर प्रभावित करके की जाती है।

2BCl3 + 6H2 → 6HCl + B2H6

डिबोरेन को तापने पर, अकेले या हाइड्रोजन की मौजूदगी में, उच्चतर बोरेन्स उत्पन्न होते हैं।

डिबोरेन की संरचना

डिबोरेन में मौजूद वेलेंस इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या = 3 × 2 + 1 × 6 = 12 इलेक्ट्रॉन्स।

इथेन (C₂H₆) में मौजूद वेलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या = 4 × 2 + 1 × 6 = 14 इलेक्ट्रॉन्स।

इसलिए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि डिबोरेन इलेक्ट्रॉनी संघटित है, जिसके कारण यह एक अस्थिर मोलेक्यूल होती है।

हमने डिबोरेन की संरचना का निर्धारण इलेक्ट्रॉन छायांकन अध्ययन से प्राप्त डेटा के माध्यम से किया है।

इसमें दो प्रकार के हाइड्रोजन परमाणु होते हैं: समाप्त और पुल। चार समाप्त B-H बंधों की समान बंध लंबाई होती है और ये साधारण संकटीय बंध होते हैं।

दो पुल हाइड्रोजन परमाणुओं के बीच एक H-B-H बंध होती है जो समाप्त B-H बंध से काफी लंबी होती है। यह H-B-H बंध असामान्य है क्योंकि इसमें प्रत्येक हाइड्रोजन परमाणु से केवल एक इलेक्ट्रॉन शामिल होता है, जिससे कुल चार इलेक्ट्रॉनों का गठन होता है। इस प्रकार, प्रत्येक H-B-H बंध में तीन केंद्रों पर दो इलेक्ट्रॉनों का गठन होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक तीन केंद्रीय दो इलेक्ट्रॉनी बंध होती है।

बोराजीन

बोरेज़ीन (B₃N₃H₆) एक बोरन-नाइट्रोजन (Boron-Nitrogen) प्रजाति है जो प्रत्येक परमाणु पर केवल एक पुद्गलक होता है और यह त्रिकोण रूप में मौजूद होती है।

डिबोरेन और अमोनिया को -120°C पर 1:2 मोलार अनुपात में तापने पर आइयोनी प्रजाति उत्पन्न होती है, जो तापित करने पर बोरेज़ीन देती है।

2BH6 + 2NH3 → [B2H6(NH3)2]+[NH4]– → B3N3H6 + 6H2

बोरेज़ीन और बेंजीन के समानताएं

1. बोरेज़ीन बेंजीन के साथ isoelectric है, अर्थात् इन दोनों के परिमल में कुल 42 इलेक्ट्रॉन होते हैं। इसलिए बेंजीन में 6 × 6 + 1 × 6 = 42 इलेक्ट्रॉन होते हैं, और बोरेज़ीन में 3 × 5 + 3 × 7 + 6 × 1 = 42 इलेक्ट्रॉन होते हैं।

2. बोरेज़ीन बेंजीन के साथ isosteric है, यानी इनमें समान संख्या के परमाणु होते हैं।

3. बोरेज़ीन में एक चक्रीय संरचना होती है जिसमें लकीरीय बोरॉन और नाइट्रोजन परमाणु होते हैं।

4. इन बोरन और नाइट्रोजन परमाणुओं का sp² हाइब्रिडाइजेशन होता है।

बोरेज़ीन की गुणधर्म

1. बोरेज़ीन का बी-एन बंध धनात्मक होता है, जो कोवलेंट C-C बंध के विपरीत है, जिसके कारण यह जोड़न अभिक्रियाओं के प्रति सहज होती है।

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D-ब्लॉक तत्व

यु-ब्लॉक तत्व

प-ब्लॉक तत्व