Physikalische Eigenschaften

Mit zunehmender Ordnungszahl wachsen Atommasse, Atomradius und Ionenradius. Den höchsten Schmelzpunkt hat Bor mit 2076 °C, den niedrigsten Gallium mit nur 29,76 °C (Körpertemperatur: ~37 °C). Dazwischen liegen Indium (156,6 °C), Thallium (304 °C) und Aluminium (660,32 °C). Die Siedepunkte nehmen von oben nach unten ab: Bor hat mit 3927 °C den höchsten Wert, danach folgen Aluminium (2467 °C), Gallium (2204 °C), Indium (2072 °C) und schlussendlich Thallium (1473 °C).

Mit steigender Ordnungszahl wächst die Dichte, während die Härte abnimmt. Bor hat mit 2,460 kg/dm³ die geringste Dichte und mit 9,3 die höchste Mohshärte, bei Thallium ist es mit einer Dichte von 11,850 kg/dm³ und einer Mohshärte von nur 1,2 genau umgekehrt.

Die höchste elektrische Leitfähigkeit hat Aluminium mit 37,7 MS/m (etwa ein Drittel weniger als Kupfer (58 MS/m)), die geringste weist Bor mit 0,10 mS/m auf.

Die 1. Ionisierungsenergie sinkt mit wachsender Ordnungszahl von 8,298 eV bei Bor auf 5,786 eV bei Indium ab, wobei Gallium jedoch mit 5,999 eV (anstatt des Aluminiums mit 5,968 eV) an zweiter Stelle steht. Thallium hat mit 6,108 eV einen erhöhten Wert.

Die Elektronegativität ist bei Bor mit 2,0 am größten, erreicht mit 1,5 bei Aluminium einen vorläufigen Tiefpunkt und steigt dann wieder auf 1,8, den Wert von Gallium, an. Im weiteren Verlauf sinkt die Elektronegativität wieder auf den Wert 1,4 (Thallium).

Bei sehr niedrigen Temperaturen leiten Aluminium, Gallium, Indium und Thallium elektrischen Strom ohne Widerstand. Sie werden zu Supraleitern.

Elektronenkonfiguration

Die Elektronenkonfiguration lautet [X] ys²yp¹. Das X steht hierbei für die Elektronenkonfiguration des eine Periode höher stehenden Edelgases, und für das y muss die Periode eingesetzt werden, in der sich das Element befindet. Ab Gallium ist auch ein (y-1)d¹⁰-Orbital vorhanden; und ab Thallium findet sich auch ein (y-2)f¹⁴-Orbital.

Für die einzelnen Elemente lauten die Elektronenkonfigurationen:

• Bor: [ He ] 2s²2p¹
• Aluminium: [ Ne ] 3s²3p¹
• Gallium: [ Ar ] 3d¹⁰4s²4p¹
• Indium: [ Kr ] 4d¹⁰5s²5p¹
• Thallium: [ Xe ] 4f¹⁴5d¹⁰6s²6p¹
• Nihonium (berechnet): [ Rn ] 5f¹⁴6d¹⁰7s²7p¹

Der Oxidationszustand ist +3. Nur Thallium und Indium kommen auch mit der Oxidationszahl +1, die bei Thallium sogar häufiger als +3 auftritt, vor.

Chemische Reaktionen

In den folgenden Gleichungen steht das Me für ein Element aus der dritten Hauptgruppe (Borgruppe).

• Reaktion mit Sauerstoff:

${\displaystyle \mathrm {4\ Me+3\ O_{2}\longrightarrow 2\ Me_{2}O_{3}} }$

Thallium bildet auch Tl₂O

• Reaktion mit Wasserstoff (nicht spontan):

${\displaystyle \mathrm {2\ Me+3\ H_{2}\longrightarrow 2\ MeH_{3}} }$

Nur Bor und Aluminium reagieren zu (immer kovalenten) Wasserstoffverbindungen. Bei Bor entstehen durch Dreizentrenbindung die strukturell vielfältigen Borane mit Diboran (B₂H₆) als einfachstem Vertreter, das hypothetische Monomer BH₃ existiert nicht. AlH₃-Moleküle sind durch Wasserstoffbrücken verbunden.

• Reaktion mit Wasser:

${\displaystyle \mathrm {2\ Al+6\ H_{2}O\longrightarrow 2\ Al(OH)_{3}+3\ H_{2}} }$

Nur Aluminium setzt aus Wasser Wasserstoff frei. Bei Kontakt mit Luft/Sauerstoff bildet Aluminium aber sehr rasch eine Passivierungsschicht, welche das Metall vor der Reaktion mit Wasser schützt.

• Reaktion im Alkalischen:

${\displaystyle \mathrm {2\ Al+6\ H_{2}O+2\ OH} }$^- ${\displaystyle \mathrm {\longrightarrow 2\ Al(OH)_{4}} }$^- ${\displaystyle \mathrm {+3\ H_{2}} }$

Im Alkalischen bildet sich kein Al(OH)₃, sondern das Aluminat-ion Al(OH)₄⁻.

• Reaktion mit Halogenen (am Beispiel Chlor):

${\displaystyle \mathrm {2\ Me+3\ Cl_{2}\longrightarrow 2\ MeCl_{3}} }$

Thallium bildet auch TlCl.