Energías de ionización
Cada elemento del grupo boro tiene tres electrones en su capa más externa (los llamados electrones de valencia), y para cada elemento hay un fuerte salto en la cantidad de energía requerida para eliminar el cuarto electrón, lo que refleja el hecho de que este electrón debe eliminarse de una capa interna. En consecuencia, los elementos del grupo tienen un número máximo de oxidación de tres, correspondiente a la pérdida de los primeros tres electrones, y forman iones con tres cargas positivas.
La forma aparentemente errática en la que las energías de ionización varían entre los elementos del grupo se debe a la presencia de los orbitales d internos llenos en galio, indio y talio, y la f orbital en el talio, que no protegen a los electrones más externos del tirón de la carga nuclear tan eficientemente como lo hacen los electrones s y p internos. En los Grupos 1 y 2 (Ia y IIa), a diferencia del grupo del boro, los electrones de la capa exterior (siempre denominados n) están protegidos en todos los casos por un conjunto interior constante de electrones, en el (n-1) s2 ( n-1) orbitales p6, y las energías de ionización de estos elementos del Grupo 1 y del Grupo 2 disminuyen suavemente en el grupo. Las energías de ionización del galio, indio y talio son, por tanto, más altas que las esperadas de sus contrapartes del Grupo 2 porque sus electrones externos, al estar mal protegidos por los electrones dyf internos, están más fuertemente unidos al núcleo. Este efecto de protección también hace que los átomos de galio, indio y talio sean más pequeños que los átomos de sus vecinos del Grupo 1 y 2 al hacer que los electrones externos se acerquen más al núcleo.
El estado M3 + del galio , el indio y el talio son energéticamente menos favorables que el Al3 + porque las altas energías de ionización de estos tres elementos no siempre pueden equilibrarse con las energías cristalinas de los posibles productos de reacción. Por ejemplo, de los compuestos anhidros simples de talio en su estado de oxidación +3, solo el trifluoruro, TlF3, es iónico. Para el grupo en su conjunto, por lo tanto, el estado iónico M3 + es la excepción más que la regla. Más comúnmente, los elementos del grupo forman enlaces covalentes y alcanzan un estado de oxidación de tres al promover un electrón del orbital s en la capa externa (denominado orbital ns) a un orbital np, el cambio permite la formación de híbridos o combinaciones, orbitales (de la variedad designada como sp2). Cada vez más abajo del grupo hay una tendencia a la formación de iones M +, y en el talio el estado de oxidación +1 es el más estable. La basicidad (una propiedad de los metales) de los elementos también aumenta al descender por el grupo, como lo demuestran los óxidos que forman: el óxido bórico (fórmula B2O3) es ácido; los siguientes tres óxidos, de aluminio, galio e indio (fórmulas Al2O3, Ga2O3 e In2O3) son ácidos o básicos según el ambiente (una propiedad llamada anfoterismo); y el óxido tálico (Tl2O3) es completamente básico.