Grupo 13

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Química Inorgánica Grupo 13 1
GRUPO 13
Los elementos del grupo 13 pertenecen al bloque p (figura 1). El boro es un no metal y aluminio,
galio, indio y talio son considerados metales, por lo cual el grupo presenta una considerable
diversidad de propiedades y tendencias distintivas. La deficiencia electrónica y la acidez de Lewis
de sus compuestos neutros son características de los elementos del grupo.
Figura 1. Ubicación de
los elementos del grupo
13 en la tabla periódica.
Elemento símbolo configuración electrónica
boro B [He] 2s2 2p1
aluminio Al [Ne] 3s2 3p1
galio Ga [Ar] 3d10 4s2 4p1
indio In [Kr] 4d10 5s2 5p1
talio Tl [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p1
Abundancia y obtención
No se encuentran libres en la naturaleza y su abundancia es variada (figura 2). El Al es el tercer
elemento en la corteza terrestre (figura 1, bloque s), está presente en minerales abundantes como
la bauxita (Al2O3.xH2O)). El Ga, si bien es un metal más abundante que el Pb, es caro por ser
difícil de separar por la similitud en los radios y en las propiedades ácido-base con los iones Al3+
y Fe3+ con los cuales se encuentra mezclado en los minerales que lo contienen.
Figura 2. Logaritmo de la abundancia de los elementos
del grupo 13 en la corteza terrestre. Unidades de
abundancia: ppb.
Química Inorgánica Grupo 13 2
Tabla 1. Presencia y extracción de metales del grupo 13.
elemento origen método de obtención
B Na2B4O5(OH)4.8 H2O (bórax)
Na2B4O5(OH)4.2 H2O (kernita)
conversión a B(OH)3
conversión a B2O3
reducción con Mg
Al Al2O3.nH2O (bauxita) electrólisis en criolita
reciclado
Ga 
In
Tl
trazas en diferentes menas subproducto
El elemento más empleado del grupo es el Al que se puede obtener por electrólisis de la alúmina
(óxido). Ver la página de ALUAR (http://www.aluar.com.ar). 
En el proceso Bayer se lleva a cabo la purificación de bauxita (45 % Al más impurezas de Fe2O3,
SiO2, TiO2):
– lavado y pulverizado de bauxita
– tratamiento con NaOH (ac) en caliente y a alta P
– formación de Al(OH)3 (ac) y precipitado de Fe2O3 y otros residuos (barro rojo)
– sembrado con Al2O3 para precipitar Al(OH)3
– calcinación a 1000 °C: 2 Al(OH)3 (s) → Al2O3 (s) + 3 H2O (g)
Mediante el proceso Hall se lleva a cabo la electrólisis de Al2O3 (PF 2345 K) en un baño fundido
de criolita, Na3[AlF6] (figura 3) a 1220 K. El O2 reacciona con los ánodos de carbono para formar
CO (g).
Ánodo
Cátodo
Figura 3. Proceso Hall para la obtención de aluminio.
Propiedades
El estado de oxidación más común es +3, en el diagrama de Frost de la figura 4 para los metales
del grupo 13 se observa claramente que para el Tl se favorece el estado +1. En general, los
metales más pesados del bloque p favorecen los estados de oxidación menores (figura 5). Esto
suele explicarse por el efecto del par inerte, que no tiene una explicación sencilla, pero puede
atribuirse a las bajas entalpías de enlace M-X para los elementos más pesados y al hecho de que se
Al3+ + 3 e− ⇆ Al(l )
2 O2− ⇆ O2(g) + 4 e
−
2 Al2 O3 ⇆ 4 Al(l ) + 3 O2(g)
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requiere menos energía para oxidar un elemento a un estado de oxidación menor que a un estado
de oxidación mayor.
Figura 4. Diagrama de Frost para los metales del grupo 13
en medio ácido.
Figura 5. Efecto del par inerte en el bloque p.
✔ B es un no-metal grisáceo, que existe en varias formas alotrópicas duras y refractarias, que
contienen unidades icosaédricas (B12) (figura 6).
Figura 6. Representación de los
icosaedros B12 y de la red infinita
del B α-romboédrico.
✔ el punto de fusión del B es muy alto (2300 °C)
✔ Ga tiene un punto de fusión de 30 °C y de ebullición de 2400 °C, es usado en termómetros
de alta temperatura (pirómetros).
✔ Al, In, Ga y Tl son metales plateados, blandos y más densos que los metales del grupo 2
✔ Tl es muy tóxico
✔ Al posee una estructura metálica pero sus compuestos manifiestan propiedades entre
iónicas y covalentes
✔ al descender en el grupo aumenta el carácter metálico
✔ Al es un metal altamente reactivo que se oxida al aire, formando una capa de óxido que lo
protege
✔ B es inerte en CNPT, reacciona a altas T 
✔ reaccionan con oxígeno, para Al la reacción exotérmica
4 X (s) + 3 O2 (g) → 2 M2O3 (s)
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✔ reacción con agua:
2 Tl (s) + 2 H2O (l) → 2 TlOH (ac) + H2 (g) 
✔ Al desplaza a metales, reacción exotérmica (termita), soldadura aluminotérmica
ignición con Mg
 Al (s) + Fe2O3 (s) → Al2O3 (s) + 2 Fe (s)
Carácter anfótero del Al
- Al + bases fuertes: ion aluminato [Al(OH)4]-
- Al + ácidos (minerales diluídos):
Carácter ácido del Al3+
- sales de Al: ácidas por hidrólisis 
Ka = 1 x 10
-5
- en presencia de bases fuertes
- en presencia de bases débiles
Compuestos
✔ hidruros 
- B: boranos, de fórmula BnHn+4, BnHn+6 (figura 7), presentan enlaces puente del tipo
3c,2e (tres centros, 2 electrones). Son compuestos incoloros, diamagnéticos, inflamables,
en ocasiones explosivos
reaccionan espontáneamente al aire:
 B2H6 (g) + 3 O2 (g) → 2 B(OH)3 (s)
 se hidrolizan en agua:
 B2H6 (g) + 6 H2O (l) → 2 B(OH)3 (ac) + 6 H2 (g)
Figura 6. Estructura del diborano, B2H6. 
B: violeta, H: gris.
2Al + 2NaOH + 6H2 O ⇆ 2NaAl(OH)4 + 3H2
2 Al + 6 HCl ⇆ 2 AlCl3 + 3 H2
[Al(H2 O)6]
3+ ⇆ [Al(H2 O)5OH ]
2+ + H+
Al3+ + 3 OH− → Al(OH)3↓+ OH
− →[Al(OH )4]
−
Al3+ + 3OH− → Al(OH )3↓
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Los boranos superiores tienen estructuras diversas (figura 7).
- hidruros de Al y Ga: son los más estables, LiAlH4, LiGaH4 son usados en síntesis como
agentes reductores y fuente de hidruros.
Figura 7. Correlaciones estructurales entre
boranos.
✔ óxidos: 
- B: forma B2O3 por calentamiento del B(OH)3 
B(OH)3 (s) → B2O3 (s) + 3 H2O (g)
es un sólido vítreo, covalente que forma poliboratos y vidrios de borosilicato, óxido
ácido: forma el ácido ortobórico (figura 8), ácido de Lewis monobásico débil (pKa= 9,2)
 
 polimeriza por condensación:
Figura 8. Estructura de capa de la red en estado
sólido del ácido ortobórico, B(OH)3.
- los aniones borato tienen estructuras complejas (figura 9).
3 B(OH)3(ac )+ 2H2 O(l )⇆ [B(OH)4]
− (ac) + H3 O
+ (ac )
3 B(OH)3(ac )⇆ [B3 O3(OH )4]
− (ac) + H+ (ac) + 2 H2 O(l )
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Figura 9. Estructura de aniones borato.
- el Al y el Ga forman tienen formas α, β y γ de sus óxidos
α-Al2O3: mineral corindón, es un sólido duro, de estructura hcp, refractario
γ-Al2O3: es usado en cromatografía, como catalizador y soporte de catalizadores, es
anfótero:
 
el hidróxido Al(OH)3, que por deshidratación produce γ-alúmina, es anfótero:
Al(OH)3(s) + OH
− (ac) ⇆ [Al(OH)4]
− (ac)
- el In forma el In2O3 (ITO): dopado con un 10 % de SnO2 es un semiconductor
transparente (usado en pantallas táctiles, paneles solares, …)
- el Tl forma un óxido Tl2O (estado de oxidación +1) y un peróxido Tl2O2.
✔ sales de oxoácidos: las sales más importantes son los alumbres (sales dobles del tipo
MAl(SO4)2.12H2O, donde M es un catión univalente como Na
+ o K+), usadas en la
industria del papel para coagular las fibras de celulosa.
✔ haluros: forman trihaluros covalentes, ácidos de Lewis
- B: BX3 y B2X4 (figura 10), monoméricos en condiciones normales, y B2X4 por
descomposición térmica dan BX3 y compuestos tipo cluster BnXn (figura 10):
Figura 10: Estructura del B2Cl4
y de clusters tipo BnXn (X= Cl,
Br, I). 
- AlCl3 usado como catalizador de Friedel-Crafts-
- Tl: son más estables los haluros TlX:
2 Tl (s) + X2 (g, l, s) → 2 TlX (s)
✔ nitruros: se sintetizan fácilmente:
2 X (s) + N2 (g) → 2 XN (s), X = B, Al
Al2O3(s)+ 3H2 O+ 6H3O
+ (ac)⇆2 [Al(H2 O)6]
3+ (ac)
Al2O3(s)+ 3H2 O+ 2OH
− (ac)⇆ 2 [Al(HO)4]
− (ac)
Al(OH)3 (s) + 3H3 O
+ (ac) ⇆ [Al(H2O)6]
3+ (ac)
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BN: isoelectrónico con el C con estructuras (figura 11) análogas al grafito y diamante, es
muy duro (figura 12), se puede sinterizar por lareacción: 
Figura 11. Estructura del nitruro
de boro: hexagonal en capas en
CSPT y cúbica.
Figura 12. Correlación entre dureza y densidad
de energía reticular (energía reticular dividida
por el volumen molar de la sustancia). El punto
para el C representa al diamante.
✔ sulfuros: Ga, In y Tl forman sulfuros con estructuras variadas, algunos usados en
dispositivos electrónicos como semiconductores o fotoconductores.
✔ con elementos del grupo 15: Al, Ga e In forman con P, As, y Sb compuestos binarios
semiconductores (tipo III/V), el más usado en electrónica es el GaAs.
✔ compuestos de coordinación: forman complejos con ligandos oxalato, acetato, ligandos
nitrogenados, estructura octaédrica (figura 13).
Figura 13. Estructura del ión [Al(ox)3]
3-.
✔ compuestos organometálicos: algunos compuestos del Al (figura 14) son usado como
catalizadores industriales, por ejemplo en la producción industrial de polímeros
Figura 14. Estructura del Al2(CH3)6.