Die Elemente der dritten Hauptgruppe: Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Thallium

Zu den Elementen der dritten Hauptgruppe gehören Bor (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga), Indium (In) und Thallium (Tl).

Bor ist das einzige Nichtmetall in dieser Hauptgruppe und wird deswegen hier gesondert behandelt, alle anderen Elemente werden im „Metalle"-Kapitel besprochen.

Einige Eigenschaften der Elemente der dritten Hauptgruppe sind in der Tabelle zusammengestellt.

	Bor	Aluminium	Gallium	Indium	Thallium
Smp.°C	2050	660	30	157	304
Sdp.°C	4050	2467	2400	2100	1457
Atomradius	80 pm	143	135	167	170
Ionenradius	-	52	62	81	89

Das Boratom ist erheblich kleiner als alle anderen Elemente dieser Gruppe. Hiermit hängt der krasse Unterschied in den Eigenschaften von Bor einerseits und den übrigen Elementen dieser Gruppe andererseits zusammen.

Elementares Bor

Kernit: Na₂[B₄O₅(OH)₄]*2H₂O
Borax: Na₂[B₄O₅(OH)₄]*8H₂O
Colemanit: Ca[B₃O₄(OH)₃]*H₂O
Ulexit: NaCa[B₅O₆(OH)₆]*5H₂O

Kristallines Bor erhält man durch Reduktion von Bortrichlorid oder Bortribromid mit Wasserstoff an einem glühenden Wolframdraht (1500°C). Die schwarzen Kristalle scheiden sich an dem Draht ab. Sie sind sehr hart, glänzen metallisch, haben aber nur eine geringe elektrische Leitfähigkeit. Diese Eigenschaften erinnern an diejenigen der Halbmetalle mit einer durch kovalente Bindungen zusammengehaltenen Gerüststruktur.

In Kristallen von Metallen stehen nicht genug Elektronen zur Verfügung, um kovalente Bindungen zwischen den benachbarten Metallatomen auszubilden; die Valenzelektronen stehen dem Kristall als ganzes in Form eines „Elektronengases" zu Verfügung. Auch beim Bor reicht die Zahl der Valenzelektronen nicht aus, um den Zusammenhalt des Kristalls mit normalen kovalenten Bindungen zu ermöglichen; die hohe Ionisierungsenergie läßt aber auch die Abgabe der Valenzelektronen an ein metallisches Elektronengas nicht zu. Unter diesen Vorraussetzungen ergeben sich für das Bor Bindungsverhältnisse, die einmalig unter allen Elementen sind. Sie werden durch Mehrzentrenbildung erklärt.
In einer normalen kovalenten Bindung werden zwei Atome durch ein gemeinsames Elektronenpaar zusammengehalten; diese Art von Zweizentrenbindung ist auch für die Bindungen wahrscheinlich die einige Atome in Bormolekülen einnehmen. Ander Atome scheinen allerdings eine Dreizentrenbindung einzunehmen, in der sich die Orbitale von drei Atomen uberlappen; die Atome werden mit einem Molekülorbital zusammengehalten, das mit einem Elektronenpaar besetzt ist und an dem drei Atome beteiligt sind.

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