Ionisierungsenergien
Jedes Element in der Borgruppe hat drei Elektronen in seiner äußersten Hülle (sogenannte Valenzelektronen) und für jedes Element Es gibt einen starken Sprung in der Energiemenge, die erforderlich ist, um das vierte Elektron zu entfernen, was die Tatsache widerspiegelt, dass dieses Elektron aus einer inneren Hülle entfernt werden muss. Folglich haben die Elemente der Gruppe eine maximale Oxidationszahl von drei, was dem Verlust der ersten drei Elektronen entspricht, und bilden Ionen mit drei positiven Ladungen.
Die scheinbar unregelmäßige Art und Weise, in der die Ionisierungsenergien zwischen den Elementen der Gruppe variieren, ist auf das Vorhandensein der gefüllten inneren d-Orbitale in Gallium, Indium und Thallium sowie im f zurückzuführen Orbital in Thallium, das die äußersten Elektronen nicht so effizient vor dem Ziehen der Kernladung schützt wie die inneren s- und p-Elektronen. In den Gruppen 1 und 2 (Ia und IIa) sind im Gegensatz zur Borgruppe die Elektronen der äußeren Hülle (immer als n bezeichnet) in jedem Fall durch einen konstanten inneren Satz von Elektronen in den (n-1) s2 ( n-1) p6-Orbitale und die Ionisierungsenergien dieser Elemente der Gruppe 1 und 2 nehmen in der Gruppe gleichmäßig ab. Die Ionisierungsenergien von Gallium, Indium und Thallium sind daher höher als von ihren Gegenstücken der Gruppe 2 erwartet, da ihre äußeren Elektronen, die durch die inneren d- und f-Elektronen schlecht abgeschirmt sind, stärker an den Kern gebunden sind. Dieser Abschirmeffekt macht auch die Atome von Gallium, Indium und Thallium kleiner als die Atome ihrer Nachbarn der Gruppe 1 und 2, indem die äußeren Elektronen näher an den Kern gezogen werden.
Der M3 + -Zustand für Gallium , Indium und Thallium sind energetisch weniger günstig als Al3 +, da die hohen Ionisierungsenergien dieser drei Elemente nicht immer durch die Kristallenergien möglicher Reaktionsprodukte ausgeglichen werden können. Beispielsweise ist von den einfachen wasserfreien Verbindungen von Thallium in seiner Oxidationsstufe +3 nur das Trifluorid TlF3 ionisch. Für die gesamte Gruppe ist daher der M3 + -Ionenzustand eher die Ausnahme als die Regel. Üblicherweise bilden die Elemente der Gruppe kovalente Bindungen und erreichen eine Oxidationsstufe von drei, indem sie ein Elektron vom s-Orbital in der Außenhülle (als ns-Orbital bezeichnet) zu einem np-Orbital befördern, wobei die Verschiebung die Bildung eines Hybrids oder einer Kombination ermöglicht. Orbitale (der als sp2 bezeichneten Sorte). Zunehmend in der Gruppe besteht die Tendenz zur Bildung von M + -Ionen, und bei Thallium ist die Oxidationsstufe +1 die stabilere. Die Basizität (eine Eigenschaft von Metallen) der Elemente nimmt auch im Verlauf der Gruppe zu, wie die von ihnen gebildeten Oxide zeigen: Boroxid (Formel B2O3) ist sauer; Die nächsten drei Oxide von Aluminium, Gallium und Indium (Formeln Al2O3, Ga2O3 und In2O3) sind je nach Umgebung entweder sauer oder basisch (eine Eigenschaft, die als Amphoterismus bezeichnet wird). und Thalloxid (Tl 2 O 3) ist vollständig basisch