1. Cấu hình electron & Đặc điểm nguyên tử
Các nguyên tố bao gồm: Boron (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga), Indium (In), Thallium (Tl).- Cấu hình chung: $ns^2np^1$.
- Trạng thái: Boron là á kim (liên kết cộng hóa trị là chủ yếu), trong khi các nguyên tố còn lại là kim loại.
2. Các bất thường về tính chất (Điểm nhấn chuyên sâu)
Khác với nhóm IA hay IIA biến đổi tuần hoàn đều đặn, nhóm IIIA có sự "gập ghềnh" do sự xuất hiện của phân lớp $d$ và $f$.a. Bán kính nguyên tử (
Theo quy luật, bán kính phải tăng từ trên xuống dưới. Tuy nhiên:- $r_{Ga} \approx r_{Al}$ (thậm chí một số tài liệu ghi nhận $r_{Ga} < r_{Al}$).
- Nguyên nhân: Do sự co d (d-block contraction). Ga đứng sau dãy kim loại chuyển tiếp 3d ($Z=21 \to 30$). Các electron $3d$ chắn điện tích hạt nhân kém, khiến hạt nhân hút mạnh các electron lớp vỏ, làm co bán kính của Ga.
b. Năng lượng ion hóa (
Năng lượng ion hóa không giảm đều: $B > Tl > Ga > Al > In$.- $I_1$ của Ga cao hơn Al (do sự co d).
- $I_1$ của Tl tăng vọt so với In.
- Nguyên nhân: Do sự co lantan (lanthanide contraction). Tl nằm sau dãy Lantan ($4f$), các electron $4f$ chắn hạt nhân cực kém, làm tăng hiệu ứng xâm nhập và lực hút hạt nhân.
3. Hiệu ứng cặp electron trơ (Inert Pair Effect)
Đây là kiến thức quan trọng nhất khi xét tính oxi hóa khử của nhóm này.- Xu hướng bền của trạng thái oxi hóa $+1$ tăng dần từ trên xuống dưới.
- Al, Ga: Số oxi hóa đặc trưng là $+3$.
- In: Có cả $+1$ và $+3$.
- Tl: Trạng thái $+1$ ($Tl^+$) bền hơn hẳn $+3$ ($Tl^{3+}$). Vì vậy, $Tl^{3+}$ là chất oxi hóa rất mạnh (mạnh hơn cả $Fe^{3+}$).
4. Tính chất hóa học đặc biệt: Sự thiếu hụt electron
Boron và hợp chất nhóm IIIA thường đóng vai trò là Acid Lewis mạnh vì lớp vỏ hóa trị chỉ có 6 electron (chưa đạt bát tử).Boron (B): Tạo ra các liên kết 3 tâm - 2 electron ($3c-2e$) đặc thù trong các hợp chất Borane ($B_nH_m$), ví dụ như Diborane ($B_2H_6$). Đây là minh chứng điển hình cho việc liên kết vẫn hình thành dù thiếu electron.
Nhôm (Al): Hợp chất $AlCl_3$ ở trạng thái hơi hoặc dung môi không phân cực thường tồn tại dạng dimer $Al_2Cl_6$ để phối trí đủ 8 electron.
5. Tính Lưỡng tính (Amphoteric)
Sự biến đổi từ tính acid sang tính base:$B_2O_3$: Acid yếu.
$Al_2O_3, Ga_2O_3$: Lưỡng tính điển hình (tan trong cả acid và kiềm mạnh).
$In_2O_3, Tl_2O_3$: Tính base chiếm ưu thế.
