ホウ素族（第13族）

構成元素と基本的性質

• ホウ素（B） — 硬く、共有結合で結び付いた半金属である。ボランやホウ化物を形成し、族内の金属元素とはかなり異なる挙動を示す。ホウ素は一部の材料用途で重要である。
• アルミニウム（Al） — 軽量で豊富に存在する金属で、構造材料や包装に用いられる。
• ガリウム（Ga） — 融点が低いことで知られる軟らかい金属であり、半導体で重要な役割を担う。
• インジウム（In） — とりわけ透明導電性コーティングなど、電子機器に使用される。
• タリウム（Tl） — 高密度の金属で、歴史的な用途をもつが、毒性が著しく高い。
• ニホニウム（Nh） — 実験室で生成される短寿命の元素であり、商業的用途はない。

共通する化学的特徴には、+3酸化数をとりやすいことがある。一方、より重い元素ほど不活性電子対効果により+1の酸化数も示しやすくなる。一般に、反応性と金属性は族を下るにつれて増し、原子およびイオンの大きさも増加する。

歴史と発展

これらの元素の発見と単離は2世紀にわたって進んだ。ホウ素とアルミニウムは1800年代初頭に単離され、分光法と分析化学の進歩に伴って、ガリウム、インジウム、タリウムは1800年代半ばから後半に同定された。ニホニウムは21世紀初頭に合成された。この族は基礎化学の観点だけでなく、材料科学を発展させるうえでも研究されてきた。

用途、例と注目すべき事実

用途では化学的・物理的な多様性が活用される。ホウ素化合物はガラスやセラミックスを強化し、高度な複合材料にも用いられる。アルミニウムは建設と輸送の中心的材料である。ガリウムとインジウムは、ヒ化ガリウムやインジウムスズ酸化物など、電子・光電子デバイスに不可欠である。タリウムの利用は毒性によって制限され、ニホニウムは依然として研究対象にとどまる。この族はまた、多様な結合様式、不活性電子対効果、電気陰性度およびイオン化エネルギーの傾向といった重要な化学概念を示している。

簡潔な元素表、性質の比較、さらに詳しい情報については、周期表の族に関する一般的な資料と各元素の項目を参照のこと。族元素