బోరాన్ గ్రూపు

బోరాన్ గ్రూప్, ఆవర్తన పట్టికలోని 13వ గ్రూపులోని రసాయన మూలకాలు. ఇందులో బోరాన్ (B), అల్యూమినియం (అల్), గాలియం (Ga), ఇండియం (ఇన్), థాలియం (Tl), బహుశా రసాయనిక లక్షణాలను ఇంకా నిర్థారణ కాని నిహోనియం (Nh) కూడా ఉన్నాయి. బోరాన్ గ్రూపులోని మూలకాలు మూడు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటాయి.  ఈ మూలకాలను ట్రియెల్స్ అని కూడా అంటారు. 

బోరాన్ అర్ధలోహం అని వర్గీకరించారు. నిహోనియం మినహా మిగతావాటిని పరివర్తన అనంతర లోహాలుగా పరిగణిస్తారు. ప్రాకృతికంగా బోరాన్ చాలా అరుదుగా సంభవిస్తుంది. బహుశా సహజ రేడియోధార్మిక క్షయం నుండి ఉత్పత్తయిన సబ్‌టామిక్ కణాలు దాని కేంద్రకంపై దాడి చేసి అస్థిరపరుస్తాయి. అల్యూమినియం భూమిపై విస్తృతంగా సంభవిస్తుంది. నిజానికి భూమి పెంకులో 8.3%తో అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే మూడవ మూలకం ఇది.  గాలియం భూమిలో 13 ppm సమృద్ధితో ఉంటుంది. ఇండియం భూమి పెంకులో 61వ అత్యంత సమృద్ధిగా ఉన్న మూలకం. థాలియం గ్రహం అంతటా కొద్దిపాటి మొత్తంలో ఉంటుంది. నిహోనియం ప్రకృతిలో లభిస్తుందని తెలియదు. ఇది సింథటిక్ మూలకం.

అనేక గ్రూపు 13 మూలకాలకు పర్యావరణ వ్యవస్థలో జీవ పాత్ర ఉంది. బోరాన్ మానవులలో స్వల్పమొత్తంలో ఉంటుంది. కొన్ని మొక్కలకు అవసరం. బోరాన్ లేకపోతే మొక్కల పెరుగుదలను దెబ్బతీస్తుంది. అయితే దీని మోతాదు ఎక్కువగా ఉంటే పెరుగుదలను నిరోధిస్తుంది. అల్యూమినియంకు జీవసంబంధమైన పాత్ర లేదు, అది విషపూరితమూ కాదు. అది జీవులకు సురక్షితమేనని పరిగణిస్తారు. ఇండియం, గాలియంలు జీవక్రియను ప్రేరేపించగలవు;  ఐరన్ ప్రొటీన్‌లతో తనను తాను బంధించుకునే సామర్ధ్యానికి గాలియం ఘనత పొందింది. థాలియం చాలా విషపూరితమైనది, అనేక ముఖ్యమైన ఎంజైమ్‌ల పనితీరుతో జోక్యం చేసుకుంటుంది. ఇది పురుగుమందుగా కూడా ఉపయోగపడుతుంది.

లక్షణాలు 
ఇతర గ్రూపుల మాదిరిగానే, ఈ కుటుంబంలోని మూలకాలు కూడా ఎలక్ట్రాన్ కాన్ఫిగరేషన్‌లో, ముఖ్యంగా బయటి షెల్‌లలో ధోరణి కనబరుస్తాయి. దానివలన రసాయన ప్రవర్తనలో కూడా ధోరణులు ఏర్పడతాయి:

బోరాన్ గ్రూపు పైన చూపిన విధంగా ఎలక్ట్రాన్ కాన్ఫిగరేషన్‌లోని పోకడలకు, దానిలోని కొన్ని మూలకాల లక్షణాలకూ ప్రసిద్ధి. బోరాన్ దాని కాఠిన్యానికి, ఉష్ణనిరోధకతకు,లోహ బంధంలో పాల్గొనడానికి ఇష్టపడకపోవటం వంటి ఇతర లక్షణాల కారణంగా ఈ గ్రూపు లోని ఇతర మూలకాల కంటే భిన్నంగా ఉంటుంది. హైడ్రోజన్‌తో రియాక్టివ్ సమ్మేళనాలను ఏర్పరచే బోరాన్ లక్షణం రియాక్టివిటీలో ధోరణికి ఉదాహరణ. 

p-బ్లాక్‌లో ఉన్నప్పటికీ, ఈ గ్రూపులోని బోరాన్, కొంత మేరకు అల్యూమినియాలు ఆక్టెట్ నియమాన్ని ఉల్లంఘిస్తాయి. గ్రూపులోని మూలకాలన్నీ ట్రివాలెంట్‌లే.

ఆక్సీకరణ స్థితులు 
గ్రూపు-13 మూలకాలలో, ముఖ్యంగా థాలియం వంటి భారీ మూలకాలలో, జడంగా ఉండే s-జత ప్రభావం ముఖ్యమైనది. ఇది వివిధ రకాల ఆక్సీకరణ స్థితులకు దారి తీస్తుంది. తేలికైన మూలకాలలో, +3 స్థితి అత్యంత స్థిరంగా ఉంటుంది. పరమాణు సంఖ్య పెరిగేకొద్దీ +1 స్థితి మరింత ప్రబలంగా మారుతుంది. థాలియానికి ఇది అత్యంత స్థిరంగా ఉంటుంది.  బోరాన్ తక్కువ ఆక్సీకరణ స్థితులతో +1 లేదా +2 సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. అల్యూమినియం కూడా అలాగే ప్రవర్తిస్తుంది.  గాలియం +1, +2, +3 ఆక్సీకరణ స్థితులతో సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. ఇండియం కూడా గాలియం లాంటిదే గానీ దాని +1 సమ్మేళనాలు తేలికైన మూలకాల కంటే స్థిరంగా ఉంటాయి. జడ-జత బలం థాలియంలో గరిష్ఠంగా ఉంటుంది. ఇది సాధారణంగా +1 యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితిలో మాత్రమే స్థిరంగా ఉంటుంది, అయితే కొన్ని సమ్మేళనాలలో +3 స్థితి కూడా కనిపిస్తుంది. +2 ఆక్సీకరణ స్థితితో స్థిరమైన, మోనోమెరిక్ గాలియం, ఇండియం, థాలియం రాడికల్‌లు ఉన్నాయని కూడా కనుగొన్నారు.  నిహోనియం +5 ఆక్సీకరణ స్థితిని కలిగి ఉండవచ్చు.

ఆవర్తన పోకడలు 
బోరాన్ సమూహ సభ్యుల లక్షణాలను చూసేటప్పుడు అనేక పోకడలు గమనించవచ్చు. ఈ మూలకాల మరుగు స్థానాలు పీరియడ్‌ నుండి పీరియడ్‌కు తగ్గుతాయి, అయితే సాంద్రతలు పెరుగుతాయి.

న్యూక్లియర్ 
సింథటిక్ నిహోనియం మినహా, బోరాన్ గ్రూపులోని అన్ని మూలకాలకు స్థిరమైన ఐసోటోప్‌లు ఉన్నాయి. ఎందుకంటే వాటి పరమాణు సంఖ్యలన్నీ బేసి సంఖ్యలే. బోరాన్, గాలియం, థాలియంలకు కేవలం రెండు స్థిరమైన ఐసోటోప్‌లున్నాయి. కాగా, అల్యూమినియం, ఇండియం మోనోఐసోటోపిక్‌లు - ఒకే ఒక్క ఐసోటోపు ఉంటుంది. ప్రకృతిలో కనిపించే ఇండియం చాలా వరకు బలహీనమైన రేడియోధార్మికత కలిగిన 115In ఐసోటోపే. 10B, 11B లు రెండూ స్థిరంగా ఉంటాయి, 27Al, 69Ga, 71Ga, 113In, 203Tl, 205 Tl లు అన్నీ స్థిరమైనవే  ఈ ఐసోటోపులన్నీ ప్రకృతిలో స్థూల పరిమాణాలలో లభిస్తాయి. సైద్ధాంతికంగా, 66 కంటే ఎక్కువ పరమాణు సంఖ్య కలిగిన ఐసోటోప్‌లన్నీ ఆల్ఫా క్షీణతకు అస్థిరంగా ఉంటాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, 66 అంతకంటే తక్కువ పరమాణు సంఖ్యలు కలిగిన మూలకాలన్నీ (Tc, Pm, Sm, Eu మినహా) అన్ని రకాల క్షీణతలకు సిద్ధాంతపరంగా శక్తివంతంగా స్థిరంగా ఉండే ఐసోటోపులు కనీసం ఒక్కటైనా ఉంటుంది (మినహాయింపులు: ప్రోటాన్ క్షయం, ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తి. 40 కంటే ఎక్కువ పరమాణు సంఖ్యలు కలిగిన మూలకాలకు సిద్ధాంతపరంగా ఆకస్మిక విచ్ఛిత్తిసాధ్యమే).

అన్ని ఇతర మూలకాల లాగానే, బోరాన్ గ్రూపు మూలకాలకు కూడా రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్‌లు ఉంటాయి. ఇవి ప్రకృతిలో చాలా కొద్ది పరిమాణంలో ఉంటాయి, లేదా కృత్రిమంగా ఉత్పత్తి చేస్తారు. ఈ అస్థిర ఐసోటోప్‌లలో ఎక్కువ కాలం జీవించేది ఇండియమ్ ఐసోటోప్ 115In. దాని అర్ధ జీవితం  సుదీర్ఘమైనది. ఈ ఐసోటోప్ కొద్దిగా రేడియోధార్మికత ఉన్నప్పటికీ సహజంగా లభించే ఇండియమ్‌లో ఎక్కువ భాగం ఉంటుంది. అతి తక్కువ అర్ధ జీవిత కాలం ఉన్నది 7B - కేవలం  మాత్రమే. అతి తక్కువ న్యూట్రాన్‌లుండి, కొలవడానికి తగినంత అర్ధ జీవితం కలిగిన బోరాన్ ఐసోటోప్ ఇది. కొన్ని రేడియో ఐసోటోప్‌లకు శాస్త్రీయ పరిశోధనలో ముఖ్యమైన పాత్ర ఉంది. వీటిలో కొన్నిటిని వాణిజ్య ఉపయోగం ఉన్న వస్తువుల ఉత్పత్తిలోను, చాలా అరుదుగా, అంతిమ ఉత్పత్తులలోనూ వాడతారు.

వ్యుత్పత్తి 
"బోరాన్" అనే పేరు బోరాక్స్ (بورق, బోరాక్ ) ఖనిజపు అరబిక్ పదం నుండి వచ్చింది. బోరాన్‌ను తయారుచేయక ముందే ఈ పేరు ఉంది. "-ఆన్" ప్రత్యయాన్ని "కార్బన్" నుండి తీసుకున్నారని భావిస్తున్నారు.  అల్యూమినియంకు, 1800ల ప్రారంభంలో హంఫ్రీ డేవీ ఆ పేరు పెట్టాడు. ఇది గ్రీకు పదం అల్యూమెన్ నుండి గానీ (దానర్థం, చేదు ఉప్పు అని), లాటిన్‌ మాట అల్యూమ్ (అంటే ఖనిజం అని) నుండి గానీ వచ్చింది.  గాలియం లాటిన్ గలియా నుండి ఉద్భవించింది. ఆ మాట, దాన్ని కనుగొన్న ప్రదేశమైన ఫ్రాన్స్‌ను సూచిస్తుంది.  ఇండియం అనేది లాటిన్ పదం ఇండికమ్ నుండి వచ్చింది, అంటే ఇండిగో డై అని అర్ధం. ఈ మాట, ఈ మూలకపు ఇండిగో స్పెక్ట్రోస్కోపిక్ లైన్‌ను సూచిస్తుంది.  థాలియం కూడా ఇండియం వంటిదే - దాని స్పెక్ట్రోస్కోపిక్ లైన్ రంగు ఆకుపచ్చకు గ్రీకు పదమైన థాలోస్ (అంటే ఆకుపచ్చ కొమ్మ లేదా రెమ్మ) నుండి ఆ పేరు వచ్చింది.  "నిహోనియం"కు జపాన్ పేరు పెట్టారు (నిహాన్ అంటే జపనీసు భాషలో జపాన్ అని అర్థం). ఈ మూలకాన్ని అక్కడే కనుగొన్నారు.

ఉపయోగాలు 
సింథటిక్ నిహోనియం మినహా, బోరాన్ గ్రూపులోని అన్ని మూలకాలనూ అనేక వస్తువుల ఉత్పత్తిలో వాడతారు.

బోరాన్ 
బోరాన్‌కు ఇటీవలి దశాబ్దాలలో అనేక పారిశ్రామిక ప్రయోజనాలు కనుగొన్నారు. కొత్తవి ఇంకా కనుగొంటూనే ఉన్నారు. ఫైబర్‌గ్లాస్ ఒక సాధారణ ఉపయోగం.  బోరోసిలికేట్ గ్లాస్ వినియోగం వేగంగా విస్తరించింది; దాని ప్రత్యేక లక్షణాలలో చాలా ముఖ్యమైనది సాధారణ గాజు కంటే ఉష్ణ విస్తరణకు ఉన్న చాలా ఎక్కువ నిరోధకత. బోరాన్, దాని ఉత్పన్నాల మరొక వాణిజ్య ఉపయోగం సిరామిక్స్‌లో ఉంది. అనేక బోరాన్ సమ్మేళనాలకు, ప్రత్యేకించి ఆక్సైడ్లకు, ప్రత్యేకమైన, విలువైన లక్షణాలున్నాయి. ఇవి అంతగా ఉపయోగకరం కాని ఇతర పదార్థాలకు ప్రత్యామ్నాయంగా మారాయి. బోరాన్ ఇన్సులేటింగ్ లక్షణాల కారణంగా కుండలు, కుండీలు, ప్లేట్లు, సిరామిక్ పేనాల హ్యాండిళ్ళలో వాడతారు.

అల్యూమినియం 
అల్యూమినియం దైనందిన జీవితంలో అనేక సుపరిచితమైన ఉపయోగాలున్న లోహం. నిర్మాణ సామగ్రిలో, ఎలక్ట్రికల్ పరికరాలలో, ప్రత్యేకించి కేబుల్స్‌లో కండక్టర్‌గాను, ఆహారాన్ని వండడానికి, నిల్వ చేయడానికి వాడే సాధనాలు, పాత్రలలోనూ దీన్ని చాలా ఎక్కువగా వాడతారు. ఆహార ఉత్పత్తులతో చర్య జరపదు కాబట్టి, అల్యూమినియంను ఆహార పదార్థాల డబ్బాలు, ప్యాకేజీ వస్తువులకు వాడతారు. ఆక్సిజన్‌తో దానికి ఉన్న అధిక అనుబంధం కారణంగా ఇది శక్తివంతమైన రిడక్షన్ ఏజెంట్‌గా పనిచేస్తుంది. మెత్తగా పొడి చేసిన స్వచ్ఛమైన అల్యూమినియం, గాలిలో వేగంగా ఆక్సీకరణం చెందుతుంది. ఈ ప్రక్రియలో భారీ మొత్తంలో వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది (సుమారు  వద్ద ఇది మండుతుంది). దీన్ని వెల్డింగ్ వంటి పెద్ద మొత్తంలో వేడి అవసరమయ్యే చోట్ల వాడతారు. విమానాలలో వాడే తేలికపాటి వస్తువులను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించే మిశ్రమలోహాలలో అల్యూమినియం ఒక భాగం. కార్ల ఫ్రేమ్‌వర్కు లోను, బాడీలోనూ అల్యూమినియంను వాడతారు. సైనిక పరికరాలలో కూడా అల్యూమినియం ఉపయోగాలు ఉన్నాయి. కొంచెం తక్కువగా వాడే ఉపయోగాలలో అలంకరణల భాగాలు, కొన్ని గిటార్‌లు ఉన్నాయి. దీన్ని ఎలక్ట్రానిక్స్ వస్తువులలో కూడా ఉపయోగిస్తున్నారు.

గాలియం 
గాలియం, దాని ఉత్పన్నాలకు ఇటీవలి దశాబ్దాలలో మాత్రమే ఉపయోగాలను కనుగొన్నారు. గాలియం ఆర్సెనైడ్ను సెమీకండక్టర్లలో, యాంప్లిఫైయర్లలో, సౌర ఘటాలలో (ఉదాహరణకు ఉపగ్రహాలలో), FM ట్రాన్స్‌మిటర్ సర్క్యూట్‌ల కోసం టన్నెల్ డయోడ్‌లలో ఉపయోగిస్తారు. గాలియం మిశ్రమాలను దంత ప్రయోజనాల కోసం ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తారు. ట్రాన్సిస్టర్లలో లీడ్స్ కోసం గాలియం అమ్మోనియం క్లోరైడ్‌ను ఉపయోగిస్తారు.  గాలియంకు ఒక ప్రధాన ఉపయోగం LED లైటింగ్‌లో ఉంది. స్వచ్ఛమైన గాలియం మూలకాన్ని సెమీకండక్టర్లలో డోపాంట్‌గా ఉపయోగిస్తారు.  ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో కూడా గాలియం ఉపయోగాలు ఉన్నాయి. గాలియం గాజుకు, పింగాణీకి 'అతుక్కునే' గుణం ఉన్నందున అద్దాలు, ఇతర ప్రతిబింబించే వస్తువులను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు. ఇతర లోహాల మిశ్రమాలకు వాటి ద్రవీభవన బిందువులను తగ్గించడానికి గాలియంను జోడించవచ్చు.

ఇండియం 
ఇండియం ఉపయోగాలను నాలుగు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: ఉత్పత్తిలో అతిపెద్ద భాగాన్ని (70%), ఇండియం టిన్ ఆక్సైడ్ (ITO) గా పూతలకు ఉపయోగిస్తారు. ఒక చిన్న భాగాన్ని (12%) మిశ్రమాలు, సోల్డర్లలో వాడతారు; ఇంతే మొత్తాన్ని విద్యుత్ భాగాలలో, సెమీకండక్టర్లలో ఉపయోగిస్తారు; మిగిలిన 6% భాగాన్ని ఇతర అనువర్తనాలలో వాడతారు. ఇండియం ఉండే వస్తువులలో ప్లాటింగ్స్, బేరింగ్లు, డిస్ప్లే పరికరాలు, హీట్ రిఫ్లెక్టర్లు, ఫాస్ఫర్‌లు, అణు నియంత్రణ రాడ్లు ఉన్నాయి. ఇండియం టిన్ ఆక్సైడ్ గాజు పూతలు, సౌర ఫలకాలు, వీధిలైట్లు, ఎలక్ట్రోఫోసెటిక్ డిస్ప్లేలు (ఇపిడిఎస్), ఎలక్ట్రోల్యూమినిసెంట్ డిస్ప్లేలు (ELD లు), ప్లాస్మా డిస్ప్లే ప్యానెల్లు (పిడిపిఎస్), ఎలెక్ట్రోకెమిక్ డిస్ప్లేలు (ఇసిఎస్), ఫీల్డ్ ఎమిషన్ డిస్ప్లేలు, సోడియం దీపాలు, విండ్‌షీల్డ్ గ్లాసులు, కాథోడ్ రే గొట్టాలు ఉన్నాయి.

థాలియం 
ఇతర బోరాన్-సమూహ మూలకాల కంటే థాలియంను దాని మూలక రూపంలో ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తారు. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కరిగే గ్లాసులు, ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ సెల్స్, స్విచ్‌లు, తక్కువ-శ్రేణి గాజు థర్మామీటర్‌ల కోసం పాదరసం మిశ్రమాల్లో థాలియంను ఉపయోగిస్తారు. దీపాలు, ఎలక్ట్రానిక్స్‌లోను, మయోకార్డియల్ ఇమేజింగ్‌లోనూ ఉపయోగిస్తారు. సెమీకండక్టర్లలో థాలియంను ఉపయోగించే అవకాశాన్ని పరిశోధించారు. సేంద్రీయ సంశ్లేషణలో ఉత్ప్రేరకంగా వాడతారు. థాలియం హైడ్రాక్సైడ్ (TlOH) ప్రధానంగా ఇతర థాలియం సమ్మేళనాల ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించబడుతుంది. థాలియం సల్ఫేట్ (Tl 2 SO 4 ) ఒక అత్యుత్తమ క్రిమిసంహారకం. అయితే ఇది మానవులకు అధిక విషపూరితం అవడం చేత కొన్ని దేశాల్లో దీన్ని నిషేధించారు. ఇతర దేశాలలో దీని వాడకం పెరుగుతోంది. Tl2SO4 ఆప్టికల్ సిస్టమ్‌లలో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది.

విషతుల్యత 
బోరాన్ గ్రూపులోని మూలకాలు తగినంత అధిక మోతాదులో ఇస్తే అన్నీ విషపూరితం కావచ్చు. వాటిలో కొన్ని, మొక్కలకు మాత్రమే విషపూరితమైనవి కాగా, కొన్ని జంతువులకు, కొన్ని రెండింటికీ విషపూరితమైనవే.

బోరాన్ విషతుల్యతకు ఉదాహరణ ఏంటంటే, ఇది 20 mM కంటే ఎక్కువ సాంద్రతలలో ఉంటే బార్లీకి హాని కలిగిస్తుంది.  బోరాన్ విష లక్షణాలు మొక్కలలో చాలా ఉన్నాయి. దీనివలన వాటిపై పరిశోధన క్లిష్టతరం అవుతుంది: వాటిలో కణ విభజన తగ్గడం, రెమ్మలు, మూలాల పెరుగుదల తగ్గడం, లీఫ్ క్లోరోఫిల్ ఉత్పత్తి తగ్గడం, కిరణజన్య సంయోగక్రియ నిరోధం, స్టోమాటా వాహకత తగ్గడం, మూలాల నుండి ప్రోటాన్ వెలికితీత తగ్గడం, లిగ్నిన్ నిక్షేపణ వంటి ప్రభావాలు ఉన్నాయి. 

అల్యూమినియం చిన్న పరిమాణాల్లో విషతుల్యం కాదు. కానీ చాలా పెద్ద మోతాదులో కొద్దిగా విషప్రభావం కలిగిస్తుంది. గాలియం విషతుల్యంగా పరిగణించబడదు గానీ, కొన్ని చిన్న ప్రభావాలను కలిగి ఉండవచ్చు. ఇండియం విషపూరితం కాదు, గాలియం వలె దాదాపు అదే జాగ్రత్తలతో వాడాలి. అయితే దాని సమ్మేళనాలు కొంచెం నుండి మధ్యస్తంగా విషతుల్యమైనవి.

గాలియం, ఇండియంల లాగా కాకుండా, థాలియం చాలా విషపూరితమైనది, అనేక  మరణాలకు కూడా కారణమైంది. దీని అత్యంత గుర్తించదగిన ప్రభావం, చిన్న మోతాదుల లో కూడా శరీరం అంతటా జుట్టు రాలడం స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది. ఇది అనేక ఇతర లక్షణాలకు కూడా కారణమవుతుంది, అనేక అవయవాల పనితీరుకు అంతరాయం కలిగించి చివరికి వాటిని ఆపేస్తుంది. థాలియం సమ్మేళనాలకూండే దాదాపు రంగులేని, వాసన లేని, రుచి లేని స్వభావం కారణంగా దాన్ని హంతకులు ఉపయోగించటానికి దారితీసింది. ఎలుకలు, ఇతర తెగుళ్లను నియంత్రించడానికి థాలియంను (థాలియం సల్ఫేట్‌తో) వాడినపుడు ఉద్దేశపూర్వకంగా, ప్రమాదవశాత్తూ థాలియం విషప్రయోగ సంభవం పెరిగింది. అందువల్ల అనేక దేశాల్లో 1975 నుండి థాలియం పురుగుమందుల వాడకాన్ని నిషేధించారు.

నోట్స్

మూలాలు 

ఆవర్తన పట్టిక గ్రూపులు