Énergies dionisation
Chaque élément du groupe bore a trois électrons dans sa couche la plus externe (appelés électrons de valence), et pour chaque élément il y a un saut brutal dans la quantité dénergie requise pour éliminer le quatrième électron, reflétant le fait que cet électron doit être retiré dune coque interne. Par conséquent, les éléments du groupe ont un nombre doxydation maximum de trois, correspondant à la perte des trois premiers électrons, et forment des ions avec trois charges positives.
La manière apparemment erratique dont les énergies dionisation varient entre les éléments du groupe est due à la présence des orbitales d intérieures remplies dans le gallium, lindium et le thallium, et le f orbitale dans le thallium, qui ne protège pas les électrons les plus externes de lattraction de la charge nucléaire aussi efficacement que les électrons s et p internes. Dans les groupes 1 et 2 (Ia et IIa), contrairement au groupe bore, les électrons de lenveloppe externe (toujours dénommés n) sont protégés dans tous les cas par un ensemble interne constant délectrons, dans le (n-1) s2 ( n-1) orbitales p6, et les énergies dionisation de ces éléments du Groupe 1 et du Groupe 2 diminuent progressivement dans le groupe. Les énergies dionisation du gallium, de lindium et du thallium sont donc plus élevées que prévu de leurs homologues du groupe 2 car leurs électrons externes, mal protégés par les électrons internes d et f, sont plus fortement liés au noyau. Cet effet de blindage rend également les atomes de gallium, dindium et de thallium plus petits que les atomes de leurs voisins des groupes 1 et 2 en rapprochant les électrons extérieurs du noyau.
Létat M3 + pour le gallium , lindium et le thallium sont énergétiquement moins favorables que Al3 + car les énergies dionisation élevées de ces trois éléments ne peuvent pas toujours être équilibrées par les énergies cristallines déventuels produits de réaction. Par exemple, parmi les composés anhydres simples du thallium dans son état doxydation +3, seul le trifluorure, TlF3, est ionique. Pour le groupe dans son ensemble, par conséquent, létat ionique M3 + est lexception plutôt que la règle. Plus communément, les éléments du groupe forment des liaisons covalentes et atteignent un état doxydation de trois en favorisant un électron de lorbitale s de la coque externe (désignée orbitale ns) vers une orbitale np, le décalage permettant la formation dhybride, ou de combinaison, orbitales (de la variété désignée sp2). De plus en plus dans le groupe, il y a une tendance à la formation dions M +, et au thallium, létat doxydation +1 est le plus stable. La basicité (propriété des métaux) des éléments augmente également en descendant le groupe, comme le montrent les oxydes quils forment: loxyde borique (formule B2O3) est acide; les trois oxydes suivants, daluminium, de gallium et dindium (formules Al2O3, Ga2O3 et In2O3) sont soit acides, soit basiques selon lenvironnement (propriété appelée amphotérisme); et loxyde thallique (Tl2O3) est entièrement basique.