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2026-01-29T16:14:34Z

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{{Infobox Elementgruppe
| GruppeV = Zinkgruppe
| GruppeA = Borgruppe
| GruppeN = Kohlenstoffgruppe
| Gruppe = Gr13
}}
{| class="wikitable float-right" style="text-align:center"
| [[Gruppe des Periodensystems|'''Gruppe''']]
| align="right" | '''13'''
|-
| '''[[Hauptgruppe]]'''
| align="right" | '''3'''
|-
| [[Periode des Periodensystems|'''Periode''']]
|-
| [[Chemische Elemente der zweiten Periode|'''2''']]
{{Periodisches System/Element|serie=Hm|aggregat=s|protonen=5|name=Bor|symbol=B}}
|-
| [[Chemische Elemente der dritten Periode|'''3''']]
{{Periodisches System/Element|serie=M|aggregat=s|protonen=13|name=Aluminium|symbol=Al}}
|-
| [[Chemische Elemente der vierten Periode|'''4''']]
{{Periodisches System/Element|serie=M|aggregat=s|protonen=31|name=Gallium|symbol=Ga}}
|-
| [[Chemische Elemente der fünften Periode|'''5''']]
{{Periodisches System/Element|serie=M|aggregat=s|protonen=49|name=Indium|symbol=In}}
|-
| [[Chemische Elemente der sechsten Periode|'''6''']]
{{Periodisches System/Element|serie=M|aggregat=s|protonen=81|name=Thallium|symbol=Tl}}
|-
| [[Chemische Elemente der siebten Periode|'''7''']]
{{Periodisches System/Element|bg=Gainsboro|aggregat=u|radio=x|art=x|protonen=113|name=Nihonium|symbol=Nh}}
|}
Als '''Borgruppe''' (auch ''Triele'') bezeichnet man die 3. [[Hauptgruppe]] (nach neuer Nummerierung der IUPAC [[Gruppe des Periodensystems|Gruppe]] 13) des [[Periodensystem]]s. Sie enthält die [[Chemisches Element|Elemente]] [[Bor]] (B), [[Aluminium]] (Al), [[Gallium]] (Ga), [[Indium]] (In) und [[Thallium]] (Tl). Das künstlich hergestellte [[Radioaktivität|radioaktive]] Element [[Nihonium]] (Nh), früher auch „[[Eka (Chemie)|Eka]]-Thallium“ genannt, zählt ebenfalls dazu.

Früher wurden teilweise alle Elemente der Borgruppe '''Erdmetalle''' genannt, abgeleitet von der [[Bolus Armenicus|Tonerde]], einem Aluminiumoxid (Al2[[Sauerstoff|O]]3). Da jedoch Bor selbst nicht zu den [[Metalle]]n, sondern den [[Halbmetalle]]n gezählt wird, werden heute nur mehr die übrigen Elemente der Borgruppe als Erdmetalle bezeichnet.

<gallery class="center">
Datei:Bor 1.jpg|Bor
Datei:Aluminium 1.jpg|Aluminium
Datei:Gallium-Behaelter.jpg|Gallium
Datei:Ingot of 40 grams of indium.jpg|Indium
Datei:Thallium.jpg|Thallium
</gallery>

[[Datei:Borgruppe.jpg|miniatur|Die Borgruppe]]

== Vorkommen ==
Die Erdkruste besteht zu 7,3 % aus Elementen der Borgruppe, die meist als [[Oxid]]e vorliegen. Davon entfallen 99,94 % auf Aluminium, das häufigste Metall in der [[Erdkruste]]. Die übrigen Elemente der Borgruppe sind selten.

Diese 0,06 % teilen sich wie folgt auf:
* 51 % Bor
* 46 % Gallium
* 3 % Indium
* 0,2 % Thallium

Aluminiumhaltige [[Mineral]]ien:
<gallery class="center">
Bauxite with core of unweathered rock. C 021.jpg|[[Bauxit]] (Mineraliengemisch)
Corundum USGOV.jpg|[[Korund]] (Al2O3)
Ruby cristal.jpg|[[Rubin]] (Form von Korund)
Saphir.jpg|Roh[[saphir]] (Form von Korund)
</gallery>
Kein Element der Borgruppe tritt [[gediegen]] auf.

== Eigenschaften ==
Das erste Element der Gruppe, Bor, unterscheidet sich aufgrund seiner halbmetallischen Eigenschaften wesentlich von den weiteren Elementen der Borgruppe, die allesamt [[Metalle]] sind und in ihren Eigenschaften den [[Erdalkalimetalle]]n ähneln.

=== Physikalische Eigenschaften ===
Mit zunehmender [[Ordnungszahl]] wachsen [[Atommasse]], [[Atomradius]] und [[Ionenradius]]. Den höchsten [[Schmelzpunkt]] hat [[Bor]] mit 2076 [[Grad Celsius|°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 [[Siedepunkt]]e 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 [[Elektrischer Strom|elektrische]] Leitfähigkeit hat Aluminium mit 37,7 M[[Siemens (Einheit)|S]]/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 [[Elektronenvolt|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 [[Elektrischer Strom|Strom]] ohne [[Elektrischer Widerstand|Widerstand]]. Sie werden zu [[Supraleiter]]n.

{| class="wikitable" style="text-align: right;"
|- class="hintergrundfarbe6" style="text-align: center;"
! Element
! Schmelzpunkt in [[Kelvin|K]]
! Siedepunkt in K
! Dichte in kg/m3
! [[Mohshärte]]
! [[Elektrische Leitfähigkeit|El. Leitfähigkeit]] in [[Siemens (Einheit)|S]]/m
|-
| style="text-align: left;" |Bor
| 2349 || 4200 || 2460 || 9,3 || 1 · 10−4
|-
| style="text-align: left;" | Aluminium
| 933,47 || 2740 || 2700 || 2,75 || 37,7 · 106
|-
| style="text-align: left;" | Gallium
| 302,91 || 2477 || 5904 || 1,5 || 6,76 · 106
|-
| style="text-align: left;" | Indium
| 429,75 || 2345 || 7310 || 1,2 || 11,6 · 106
|-
| style="text-align: left;" | Thallium
| 577 || 1746 || 11850 || 1,2 || 6,17 · 106
|}

=== Elektronenkonfiguration ===
Die [[Elektronenkonfiguration]] lautet [''X''] ''y''[[S-Orbital|s]]2''y''[[P-Orbital|p]]1. Das ''X'' steht hierbei für die Elektronenkonfiguration des eine [[Periode (Periodensystem)|Periode]] höher stehenden [[Edelgase]]s, und für das ''y'' muss die Periode eingesetzt werden, in der sich das Element befindet. Ab Gallium ist auch ein ''(y-1)''[[D-Orbital|d]]10-Orbital vorhanden; und ab Thallium findet sich auch ein ''(y-2)''[[F-Orbital|f]]14-Orbital.

Für die einzelnen Elemente lauten die Elektronenkonfigurationen:
* Bor: [ [[Helium|He]] ] 2s22p1
* Aluminium: [ [[Neon|Ne]] ] 3s23p1
* Gallium: [ [[Argon|Ar]] ] 3d104s24p1
* Indium: [ [[Krypton|Kr]] ] 4d105s25p1
* Thallium: [ [[Xenon|Xe]] ] 4f145d106s26p1
* Nihonium (berechnet): [ [[Radon|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]]:
:<math>\mathrm{4 \ Me + 3 \ O_2 \longrightarrow 2 \ Me_2O_3}</math>
:Thallium bildet auch Tl2O

* Reaktion mit [[Wasserstoff]] (nicht spontan):
:<math>\mathrm{2 \ Me + 3 \ H_2 \longrightarrow 2 \ MeH_3}</math>
: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-[[Molekül]]e sind durch [[Wasserstoffbrücken]] verbunden.

* Reaktion mit [[Wasser]]:
:<math>\mathrm{2 \ Al + 6 \ H_2O \longrightarrow 2 \ Al(OH)_3 + 3 \ H_2}</math>
:Nur Aluminium setzt aus Wasser [[Wasserstoff]] frei. Bei Kontakt mit Luft/Sauerstoff bildet Aluminium aber sehr rasch eine [[Passivierung]]sschicht, welche das Metall vor der Reaktion mit Wasser schützt.

* Reaktion im Alkalischen:
:<math>\mathrm{2 \ Al + 6 \ H_2O + 2 \ OH}</math>'''-''' <math>\mathrm{\longrightarrow 2 \ Al(OH)_4}</math>'''-''' <math>\mathrm{ + 3 \ H_2}</math>
:Im Alkalischen bildet sich kein Al(OH)3, sondern das Aluminat-ion Al(OH)4−.

* Reaktion mit [[Halogene]]n (am Beispiel [[Chlor]]):
:<math>\mathrm{2 \ Me + 3 \ Cl_2 \longrightarrow 2 \ MeCl_3}</math>
:Thallium bildet auch TlCl.

== Verbindungen ==
[[Datei:Boric-acid-2D.svg|miniatur|Borsäure]]

* [[Oxid]]e (III), Hydroxide und [[Säure]]n
** In [[Bortrioxid]] (B2O3) („Wasserfreie Borsäure“) ist der Sauerstoff [[Kovalente Bindung|kovalent]] gebunden. Die [[hygroskopisch]]e Substanz bildet mit Wasser die sehr schwache [[Borsäure]] (H3BO3).
** [[Aluminiumoxid]] (Al2O3) („Tonerde“) ist eine ebenfalls hygroskopische, in [[Säure]]n und [[Basen (Chemie)|Basen]] lösliche Substanz. Mit Wasser bildet es [[Aluminiumhydroxid]] (Al(OH)3), eine [[amphoter]]e Verbindung.
** [[Gallium(III)-oxid]] (Ga2O3) bildet mit Wasser [[Galliumhydroxid]] (Ga(OH)3).
** [[Indium(III)-oxid]] (In2O3) bildet mit Wasser [[Indium(III)-hydroxid]] (In(OH)3), eine basisch reagierende Verbindung.
** [[Thallium(III)-oxid]] (Tl2O3) reagiert mit Wasser zur ebenfalls basischen Verbindung [[Thallium(III)-hydroxid]] (Tl(OH)3).
* Wasserstoffverbindungen
** [[Borane]] ((BH3)''n'') sind [[flüssig]] oder [[gasförmig]] und haben einen unangenehmen Geruch. Sie sind meist [[gift]]ig, [[explosion]]sgefährlich und sehr reaktiv. Zwei Bor[[atom]]e und zwei Wasserstoffatome werden dabei durch nur zwei [[Elektron]]enpaare zusammengehalten, wodurch zwei [[Dreizentrenbindung]]en der Form B-H-B erkennbar sind.
** [[Aluminiumhydrid]] ((AlH3)''n'') („Alan“) ist ein hochpolymeres, gegen [[Luft]] und Feuchtigkeit empfindliches Pulver, das oberhalb von 100 °C zerfällt. Über Wasserstoffbrücken sind die AlH3-Moleküle [[Koordinative Bindung|koordinativ]] verbunden.
[[Datei:Bornitrid.png|miniatur|Bornitrid hat eine [[aromat]]ische Struktur]]
* sonstige:
** [[Carborane]] sind [[kohlenstoff]]haltige Borane (meist B10C2H12)
** [[Borcarbid]] (B13C2) hat eine höhere Ritzhärte als [[Diamant]] und wird als Schleifmittel oder als Material für verschleißfeste Objekte verwendet.
** BN: Verbindungen von Bor mit [[Stickstoff]] im Verhältnis 1:1 ähneln in ihrem Aufbau stark den Modifikationen des Kohlenstoffs, da das beim Bor fehlende Elektronenpaar vom Stickstoff beigesteuert wird.
*** [[Bornitrid]] hat eine [[graphit]]ähnliche Schichtstruktur.
*** [[Borazon]] (''[[Anorganisch]]er Diamant'') ist eine sehr harte Verbindung mit Diamantgitter.
*** Daneben existiert noch eine [[Fullerene|fullerenartige]] Modifikation.
**[[Aluminiumchlorid]] (AlCl3) ist hygroskopisch und raucht an feuchter Luft. Der Rauch besteht aus den [[Hydrolyse]]produkten [[Salzsäure]] (HCl) und Aluminiumhydroxid (Al(OH)3)
** [[Aluminiumsulfat]] (Al2([[Sulfat|SO4]])3 · 12 [[Kristallwasser|H2O]]) bildet farblose Kristalle. Die wasserfreie Form ist ein weißes Pulver.
** Aluminium[[legierung]]en verbessern die werktechnischen Eigenschaften von Aluminium. Die bekannteren sind [[Dural]] (4 % [[Kupfer|Cu]], 0,3 % [[Magnesium|Mg]], 1 % [[Mangan|Mn]] und 0,5 % [[Silicium|Si]]), [[Magnalium]] (3–9 % Mg) und [[Silumin]] (max. 14 % Si)
** [[Galliumchlorid]] (GaCl3) bildet farblose Kristalle.
** Gallium(III)-Verbindungen mit Elementen der [[5. Hauptgruppe]] sind [[Halbleiter]].
*** [[Galliumnitrid]] (GaN)
*** [[Galliumphosphid]] (Ga[[Phosphor|P]])
*** [[Galliumarsenid]] (Ga[[Arsen|As]])
*** [[Galliumantimonid]] (Ga[[Antimon|Sb]])
** Einige Galliumlegierungen sind [[Supraleiter]].
*** [[Vanadium|V]]3Ga ([[Sprungtemperatur]] 16,8 K)
*** [[Niob|Nb]]3Ga (Sprungtemperatur 14 K)
*** [[Zirconium|Zr]]Ga3 (Sprungtemperatur 10 K)
** [[Indium(III)-chlorid]] (In[[Chlor|Cl]]3) bildet hygroskopische Kristallplättchen. In der Gasphase liegt es (wie alle Indium[[halogen]]ide) als dimeres Molekül vor. Die Verbindung bildet oft [[Doppelsalz]]e mit dem Chloro-[[Komplex (Chemie)|Komplex]] InCl63−.
** Legierungen mit den Elementen der 5. Hauptgruppe dienen als Halbleiter. In [[Transformator]]en und [[Spule (Elektrotechnik)|Spulen]] werden sie als [[Ferromagnetismus|Ferromagnete]] eingesetzt.
** [[Thallium(I)-sulfat]] (Tl2[[Sulfat|SO4]]) bildet farblose, hochgiftige Kristalle.
** Im [[Natriumthallid]] ([[Natrium|Na]]Tl) bilden die Tl−-Ionen ein Diamantgitter, in dessen Zwischenräume Na+-Ionen eingelagert sind (siehe auch [[Zintl-Phasen]]).
** [[Thallium(I)-alkoxide]] entstehen aus [[Alkohole]]n und Thallium und bilden würfelförmigen Tetramere.
** [[Thallium(I)-oxid]] und [[Thallium(I)-hydroxid]]

== Literatur ==
* [[Hans Breuer (Physiker)|Hans Breuer]]: ''dtv-Atlas Chemie (Band 1: Allgemeine und anorganische Chemie)'' (2000), S. 114–129, ISBN 3-423-03217-0.

== Weblinks ==
* {{DNB-Portal|4326018-4}}
* [http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw1_ge/kap_2/basics/borgruppe.html Eigenschaften (Tabelle)]
* [http://www.chemische-experimente.com/Borgruppe.htm Beschreibung der Borgruppe mit Abbildungen und Reaktionsmechanismen]

{{Navigationsleiste Gruppen (Periodensystem)}}
{{Normdaten|TYP=s|GND=4326018-4|LCCN=sh2002004406}}

[[Kategorie:Gruppe des Periodensystems]]

Borgruppe - Versionsgeschichte

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