Grupo del boro para niños

El grupo del boro, también conocido como boroides o térreos, es una familia de elementos que se encuentran en el grupo 13 de la tabla periódica de los elementos. Su nombre "térreos" viene de la palabra Tierra, porque el aluminio es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre, ¡llegando a un 7.5%! Es el elemento más común de este grupo.

Todos los elementos de este grupo tienen tres electrones en su capa de energía más externa. Esto les da una configuración electrónica especial: ns²np¹.

El primer elemento del grupo 13 es el boro (B). Es un metaloide con un punto de fusión muy alto y se comporta más como un no metal. Los otros elementos de este grupo son: aluminio (Al), galio (Ga), indio (In), talio (Tl) y Nihonio (Nh). La mayoría de ellos forman iones con una carga positiva de 3+, excepto el talio, que a veces forma iones con una carga positiva de 1+.

Una característica importante de este grupo es que sus elementos suelen formar compuestos donde tienen un estado de oxidación de +3. Sin embargo, el talio es diferente porque su estado de oxidación +1 también es muy común. Esta menor reactividad de un par de electrones, que se observa al bajar en el grupo, se llama efecto del par inerte.

¿Qué hace especial al grupo del boro?

Los elementos del grupo del boro tienen características especiales, especialmente en cómo se organizan sus electrones. Esto influye en cómo reaccionan químicamente.

El boro es diferente de los demás miembros del grupo. Es muy duro, tiene propiedades especiales de refracción (cómo desvía la luz) y no se une fácilmente como los metales. Por ejemplo, el boro tiende a formar compuestos que reaccionan con el hidrógeno.

Aunque este grupo está en el bloque p de la tabla periódica, sus miembros como el boro y el aluminio (en menor medida) no siempre siguen la regla del octeto. Todos los elementos del grupo se caracterizan por ser trivalentes, lo que significa que suelen formar tres enlaces.

¿Cómo reaccionan los elementos del grupo del boro?

La mayoría de los elementos del grupo del boro se vuelven más reactivos a medida que su masa atómica y su número atómico aumentan.

Reacciones con hidrógeno (Hidruros)

El boro, el primer elemento del grupo, no suele reaccionar con muchos elementos a menos que las temperaturas sean muy altas. Sin embargo, puede formar muchos compuestos con hidrógeno, que a veces se llaman boranos. El borano más sencillo es el diborano (B₂H₆). Otro ejemplo es el B₁₀H₁₄.

Los siguientes elementos del grupo 13, el aluminio y el galio, forman menos hidruros estables, aunque existen el AlH₃ y el GaH₃. El indio, el siguiente elemento, no forma muchos hidruros, excepto en algunos compuestos complejos. No se ha logrado crear un compuesto estable de talio e hidrógeno en un laboratorio.

Reacciones con oxígeno (Óxidos)

Todos los elementos del grupo del boro pueden formar un óxido con tres átomos de oxígeno y dos átomos del elemento, unidos covalentemente. Estos óxidos muestran una tendencia a cambiar de ácido a básico a medida que se baja en el grupo.

El óxido de boro (B₂O₃) es un poco ácido. Los óxidos de aluminio y galio (Al₂O₃ y Ga₂O₃) son anfóteros, lo que significa que pueden reaccionar como ácidos o como bases. El indio (III) óxido (In₂O₃) es casi anfótero, y el óxido de talio(III) (Tl₂O₃) es una base de Lewis porque se disuelve en ácidos para formar sales. Todos estos compuestos son estables, pero el óxido de talio se descompone a temperaturas muy altas (más de 875 °C).

Muestra en polvo de trióxido de boro (B₂O₃), uno de los óxidos del boro.

Reacciones con halógenos (Haluros)

Los elementos del grupo 13 también forman compuestos estables con los halógenos, que son elementos como el flúor, cloro, bromo y yodo. Generalmente, la fórmula de estos compuestos es MX₃ (donde M es un elemento del grupo del boro y X es un halógeno).

El flúor puede formar compuestos estables con todos los elementos del grupo del boro. Se cree que el nihonio podría formar un compuesto con flúor (NhF₃) antes de descomponerse por su radiactividad. El cloro también forma compuestos estables con todos los elementos del grupo del boro, incluido el talio, y se cree que reacciona con el nihonio.

Todos los elementos del grupo reaccionarán con el bromo en las condiciones adecuadas, de forma similar a como lo hacen con el cloro o el flúor, pero con menos fuerza. El yodo reacciona con todos los elementos naturales de la tabla periódica, excepto los gases nobles. Es conocido por su reacción explosiva con el aluminio para formar 2AlI₃.

El astato, el halógeno más pesado, solo ha formado unos pocos compuestos debido a su radiactividad y corta vida. No hay informes de compuestos con enlaces de astato con aluminio, galio, indio, talio o nihonio, aunque los científicos creen que debería formar sales con estos metales.

¿Qué propiedades físicas tienen?

Los elementos del grupo del boro tienen propiedades físicas parecidas, aunque el boro es una excepción en muchos aspectos. Por ejemplo, todos los elementos del grupo del boro, excepto el boro, son blandos. Además, todos los demás elementos del grupo 13 son bastante reactivos a temperaturas normales, mientras que el boro solo se vuelve reactivo a temperaturas muy altas.

Una característica que todos comparten es tener tres electrones en su capa de valencia (la capa más externa). El boro, al ser un metaloide, no conduce bien el calor ni la electricidad a temperatura ambiente, pero sí lo hace a altas temperaturas. A diferencia del boro, los metales del grupo son buenos conductores en condiciones normales. Esto sigue la regla general de que los metales conducen el calor y la electricidad mejor que la mayoría de los no metales.

¿Qué estados de oxidación presentan?

El efecto del par s inerte es importante en los elementos del grupo 13, especialmente en los más pesados como el talio. Esto hace que tengan varios estados de oxidación. En los elementos más ligeros, el estado +3 es el más estable. Sin embargo, el estado +1 se vuelve más común a medida que aumenta el número atómico y es el más estable para el talio.

El boro puede formar compuestos con estados de oxidación más bajos, como +1 o +2, y el aluminio también puede hacerlo. El galio puede formar compuestos con los estados de oxidación +1, +2 y +3. El indio es similar al galio, pero sus compuestos con +1 son más estables que los de los elementos más ligeros. El efecto del par inerte es más fuerte en el talio, que generalmente solo es estable en el estado de oxidación +1, aunque el estado +3 se ve en algunos compuestos. Se ha informado de la existencia de radicales estables de galio, indio y talio con un estado de oxidación formal de +2. Se cree que el nihonio podría tener un estado de oxidación +5.

¿Qué tendencias se observan en el grupo?

Hay varias tendencias en las propiedades de los miembros del grupo del boro. Los puntos de ebullición de estos elementos bajan a medida que se desciende en la tabla periódica, mientras que sus densidades tienden a aumentar.

Los cinco elementos estables del grupo del boro.

¿Qué sabemos de sus núcleos?

Excepto el nihonio, que es un elemento creado en laboratorio, todos los elementos del grupo del boro tienen isótopos estables. Como todos tienen un número atómico impar, el boro, el galio y el talio tienen solo dos isótopos estables. El aluminio y el indio son monoisotópicos, lo que significa que solo tienen un isótopo estable. Sin embargo, la mayor parte del indio que se encuentra en la naturaleza es el isótopo ¹¹⁵In, que es ligeramente radiactivo.

Los isótopos estables son ¹⁰B y ¹¹B (boro), ²⁷Al (aluminio), ⁶⁹Ga y ⁷¹Ga (galio), ¹¹³In (indio), y ²⁰³Tl y ²⁰⁵Tl (talio). Todos estos isótopos se encuentran fácilmente en la naturaleza.

Al igual que todos los demás elementos, los del grupo del boro también tienen isótopos radiactivos. Estos se encuentran en cantidades muy pequeñas en la naturaleza o se producen en laboratorios. El isótopo inestable que dura más tiempo es el isótopo de indio ¹¹⁵In, con una vida media extremadamente larga de 4.41 × 10¹⁴ años. Este isótopo forma la mayor parte del indio natural a pesar de ser un poco radiactivo. El que dura menos es el ⁷B, con una vida media de solo 350±50 × 10⁻²⁴ segundos. Algunos radioisótopos son importantes en la investigación científica y unos pocos se usan para fabricar productos comerciales.

Propiedades químicas importantes

• Ninguno de estos elementos tiende a formar aniones simples (iones con carga negativa).
• Tienen un estado de oxidación de +3, pero también de +1 en varios elementos. Esto se debe al "Efecto Par Inerte": cuando pierden un electrón del orbital np, el orbital ns queda lleno, lo que lo hace menos reactivo. Para el galio y el indio, el estado +1 es menos importante que el +3. Para el talio, los compuestos con Tl⁺ se parecen a los compuestos con metales alcalinos.
• El boro puede formar enlaces covalentes muy definidos y es un semiconductor. Es duro, a diferencia del resto de los elementos del grupo, que son muy blandos. El boro forma compuestos con hidrógeno llamados boranos, siendo el más simple el diborano (B₂H₆).

Propiedades físicas importantes

• El boro es diferente del resto de los elementos del grupo porque es un metaloide, mientras que los demás se vuelven más metálicos a medida que se desciende en el grupo.
• Tienen puntos de fusión muy bajos, excepto el boro.
• El boro es un metaloide con un punto de fusión muy alto y es muy duro, predominando sus propiedades no metálicas. Los otros elementos del grupo son metales y forman iones con una carga positiva de 3+, al igual que el boro. Tienen puntos de fusión mucho más bajos que el boro (el galio, por ejemplo, se funde a solo 29 °C) y son blandos y maleables.

Reacciones comunes

Estos elementos no reaccionan con el agua, excepto el aluminio. El aluminio reacciona en su superficie formando una capa de óxido que evita que la reacción continúe.

2Al_(s) + 3 H₂O —> Al₂O_3(s) + 3H_2(g).

Véase también

En inglés: Boron group Facts for Kids