Propiedades químicas del grupo 13
En el grupo 13 de los elementos químicos de la tabla periódica, el aluminio es el elemento más reactivo de todos los que conforman el grupo; todas y cada una de las formas de este elemento se encuentran recubiertas, de manera invariable por una fina capa de óxido de aluminio, la cual es resistente a la gran parte de los reactivos; por ejemplo, el aluminio metálico soporta el ataque de los ácidos minerales diluidos, a las soluciones que contienen iones metálicos menos electropositivos que el propio aluminio en sí, y al oxígeno atmosférico. La amalgama de aluminio destruye la cohesión de la capa de óxido y de dicha forma las reacciones que se esperan para el metal se producen con una gran facilidad. Así, la amalgama de aluminio reacciona de manera sencilla con el agua, provocando la formación de hidrógeno, siguiendo la reacción:
Al (Hg) + 3 H2O → Al (OH)3 (aq) + 3/2 H2 + Hg
Las soluciones acuosas de cloruro sódico hacen también hacen desaparecer la capa de óxido.
Las propiedades químicas de este grupo de elementos químicos varían según va aumentando sus números atómicos, pasando de elementos que son esencialmente no metálicos, como es el caso del boro, a metaloides, como el aluminio o el galio, para finalmente acabar con elementos metálicos como es el caso del indio y el talio. Dicho comportamiento se demuestra en las reacciones de estos elementos con las soluciones acuosas de ácidos y bases: el boro no reacciona con el ácido clorhídrico, pero en cambio, otros elementos si lo hacen , incluso desprendiendo hidrógeno en la reacción; por otro lado tenemos el boro, aluminio, y galio, los cuales reacciona con las soluciones de tipo acuosas de álcalis, con la formación de hidrógeno pero en cambio el indio y el talio no son reaccionables como era de esperar en sustancias de carácter más metálico.
A unos 800ºC de temperatura, el aluminio reacciona con el oxígeno del aire, incluso a pesar de la presencia de la capa de óxido que mencionamos anteriormente, consiguiéndose la formación de una mezcla de óxido y nitruro. Los demás elementos no son afectados por los componentes del aire a temperatura ambiente; pero a temperaturas elevadas, todos los elementos reaccionan con el oxígeno con formación de los óxidos respectivos.
Así tenemos una reacción que nos quedará con la forma siguiente:
4M + 3 O2 → 2 M2O3; de donde M hace referencia al metal.
Los elementos de este grupo reaccionan con los elementos halógenos formando lo que se conoce como trihaluros, reaccionando de la siguiente forma:
2M + 3X2 → 2 MX3
De los halógenos, es el flúor el elemento que reacciona con mayor facilidad, debiendo elevarse la temperatura según va aumentando el número atómico del halógeno.
A altas temperaturas, los elementos de este grupo reaccionan con otros elementos, como el azufre, dando lo que se conoce como sulfuros, el sulfuro correspondiente según cada metal utilizado, con la forma M2S3.
En el caso del boro, su carácter no metálico se manifiesta en la formación de los boruros metálicos.
Además, es importante destacar que los elementos del grupo 13 también pueden formar compuestos organometálicos, es decir, compuestos que contienen enlaces directos entre un átomo de carbono y un átomo de metal. Estos compuestos son de gran interés en la química de la síntesis orgánica. Por ejemplo, los compuestos de aluminio organometálico, como el trietilaluminio y el trimetilaluminio, son utilizados como catalizadores en la polimerización de alquenos para formar polímeros, como el polietileno y el polipropileno.
Por otro lado, el galio, el indio y el talio también tienen la capacidad de formar compuestos con otros elementos del grupo 15 de la tabla periódica, como el nitrógeno, el fósforo, el arsénico, el antimonio y el bismuto. Estos compuestos son conocidos como compuestos de tipo III-V y son de gran importancia en la industria de los semiconductores, ya que poseen propiedades electrónicas que pueden ser ajustadas para su uso en una variedad de dispositivos electrónicos, como diodos emisores de luz (LEDs), transistores de efecto de campo (FETs) y células solares.
Finalmente, es relevante mencionar que los elementos del grupo 13 también pueden formar compuestos con hidrógeno, conocidos como hidruros. Estos compuestos son generalmente volátiles y reactivos, y pueden ser utilizados como reductores en la síntesis química. Por ejemplo, el hidruro de aluminio (AlH3) es un potente reductor que se utiliza en la síntesis de compuestos orgánicos.