В XVII—XVIII вв., в период расцвета теории флогистона, считали, что уголь полностью состоит из этого таинственного вещества: ведь при горении угля почти не образуется твёрдого остатка. И только A. JI. Лавуазье, изучая горение угля на воздухе и в кислоро­де, пришёл к выводу, что уголь — все­го лишь простое вещество. Лавуазье назвал новый элемент Carboneum вме­сто старого латинского названия car-bone pur — «чистый уголь», которым долгое время пользовались химики. 

Алмаз является одним из самых твёрдых и тугоплавких (t_пл>4000 °С) веществ. В то же время алмаз хрупок: его довольно легко расколоть на части. Аля этого ювелиры пользуются ножом, по которому ударяют молотком. Немногие знают, что алмаз обладает очень высокой теплопроводностью — проводит тепло лучше, чем многие металлы (в 4 раза лучше Cu). В то же время он не проводит электрический ток.

Подобно своим предшественникам по подгруппе, таллий тоже был обна­ружен с помощью спектроскопа. Анг­лийский химик Уильям Крукс (1832— 1919) занимался извлечением селена из отходов сернокислотного произ­водства. В 1861 г. учёный решил про­анализировать собранную им пыль, содержащую селен, — он задался воп­росом, нет ли в ней примеси теллура. Каково же было изумление Крукса, когда в спектроскопе он увидел не­знакомую ему линию ярко-зелёного цвета, которая принадлежала новому химическому элементу. Его название происходит от греч. «таллос» — «зелё­ная ветка».

Таллий — это серебристо-белый металл с голубоватым оттенком (t_пл=303 °С). В отличие от алюминия,

индия и галлия, оксидная плёнка не спасает его от окисления: на воздухе он быстро темнеет, покрываясь тон­ким слоем оксида Тl₂О. Хранят таллий, как и щелочные металлы, в керосине.

В 1863 г., исследуя с помощью спект­роскопа цинковую обманку, директор Фрайбергской горной академии (Гер­мания) Фердинанд Райх (1799—1882) и его ассистент Теодор Иероним Рих­тер (1824—1875) обнаружили две ли­нии интенсивного синего цвета, сход­ного с цветом красителя индиго. Эти линии принадлежали новому элемен­ту, получившему наименование «ин­дий» (от названия «индиго», которое в свою очередь происходит от лат. indikus — «индийский»).

Соединения индия встречаются в незначительном количестве в свинцово-цинковых и медных сульфид­ных рудах.

Чистый индий — пластичный се­ребристо-белый металл (t_пл=157 °С), устойчивый на воздухе и настолько мягкий, что легко режется ножом.

Индий, как и галлий, используется для получения полупроводниковых материалов: InAs, InSb и др. Введение индия в кремний и германий улучша­ет их полупроводниковые свойства. Плёнки из оксида индия применяют в электронике в качестве прозрачных электропроводящих покрытий для экранов дисплеев, фотоэлементов.

Галлий принадлежит к числу элемен­тов, открытие которых было предска­зано Д. И. Менделеевым. В 1871 г. учёный определил его место в пери­одической системе, описал основ­ные свойства и даже предположил, что элемент откроют методом спект­рального анализа. Слова великого химика оказались пророческими.

Прокаливая на воздухе смесь глины, угля и сульфата натрия, можно получить синюю краску — ультрамарин. Раньше его использовали и для отбеливания белья, льна, крахмала. Примерный состав ультрамарина соответствует формуле Na₈Al₆Si₆О₂₄S. Окраска этого вещества обусловлена наличием в нём атомов серы (точнее, групп S^-2, S^-3), расположенных а полостях алюмосиликатного каркаса. Под действием соляной кислоты ультрамарин обесцвечивается с выделением сероводорода. В щелочной среде ультрамарин устойчив.

В лабораторной практике в качестве восстановителя обычно используют не чистый алюминий, а сплав Деварда, содержащий 50% меди, 45% алю­миния и 5% цинка. Этот сплав, легко растирающийся в порошок, вытес­няет водород не только из разбавленных кислот, но и из воды. Активным веществом, входящим в его состав, является всё тот же алюминий, одна­ко в контакте с медью его восстановительные свойства возрастают (об­разуется медно-алюминиевый гальванический элемент). Сплав Деварда восстанавливает в щелочном растворе нитрат- и нитрит-ионы до аммиа­ка, что используется в химическом анализе.

«Если металлический алюминий облить (или даже просто смочить) раство­ром сулемы (дихлорида ртути HgCl2. — Прим. ред.), ртуть восстановляется и даёт амальгаму, в виде которой алюминий окисляется очень лег­ко и разлагает воду при обыкновенной температуре...

При обыкновенной температуре металлический алюминий воды не раз­лагает, но если к ней прибавить немного иода, или йодистого водорода и иода, или йодистого алюминия и иода, водород в обилии выделяется», — читаем в «Основах химии» Д. И. Менделеева.

Лишённый оксидной плёнки, алюминий активно взаимодействует с во­дой: 2Al + ЗН2О=2АКОН)3¯+3Н2­, а на воздухе быстро окисляется, при этом металл нагревается и обрастает белой «бородой» оксида: 4Al + 3О2=2Al2О3. Оксид и гидроксид алюминия амфотерны, т. е. вступают в реак­цию как с кислотами (с образованием солей алюминия, например AlCl3), так и с щелочами (образуя алюминаты: Na[Al(OH)4] — в растворе или NaAlO2 — при сплавлении с твёрдой щёлочью). Интересно, что выдержан­ный при высоких температурах Al2О3 становится инертным — утрачивает способность к взаимодействию даже с концентрированными кислотами.

Алюмотермией называют метод восстановления ме­таллов из оксидов порош­ком металлического алю­миния. Так можно получить корольки (маленькие слит­ки) многих переходных ме­таллов, например хрома, марганца, ванадия, железа:

2Al+Fe2O3=Al2O3+Fe. Если поджечь с помощью магниевой ленты смесь, состоящую из алю­миния и оксида железа, а после этого остывший ти­гель разбить молотком, из образовавшейся массы (пе­ка) нетрудно извлечь коро­лёк металла.

В 1880 г. в колледж маленького амери­канского городка Оберлин близ Клив­ленда (штат Огайо) поступил Чарлз Мартин Холл (1863—1914). В том же го­лу профессором химии и минералогии этого колледжа стал 36-летний Фрэнк Фаннинг Джуэтт. Встреча первокурсни­ка и преподавателя оказалась решающей в истории алюминия. Джуэтт ранее ста­жировался в Германии, работал у знаме­нитого химика-органика Фридриха Вёлера, обсуждал с ним проблемы получения алюминия. С собой в Америку Джуэтт привёз и образец редкого металла.

Холл увлёкся химией ещё в детстве. Он нашёл старый учебник химии своего отца и усердно штудировал его, ставил опыты. Однажды мать даже устроила ему нагоняй за порчу обеденной ска­терти после самодельного фейерверка. А спустя десять лет Холл стал первым человеком, получившим алюминий электролизом. Впоследствии Джуэтт описал, как это произошло:

«Моим самым важным открытием было открытие человека. В 1880 году я обратил внимание на мальчика лет шестнадцати. Он регулярно заходил в химическую лабораторию, чтобы ку­пить на несколько центов стеклянные трубки, пробирки и тому подобное. Я ничего не знал об этом мальчике, но подумал, что когда-нибудь его имя ста­нет известным: ведь он уже проводит опыты, когда другие думают только об играх и развлечениях. Это был Чарлз М. Холл, который в возрасте 21 года от­крыл способ восстановления алюминия из руды и таким образом сделал алюми­ний тем замечательным металлом, ко­торым теперь широко пользуются во всём мире...».

Во многих популярных книгах по химии приводится легенда о том, что некий мастер, имя которого история не со­хранила, принёс римскому императору Тиберию (14—27 гг. н. э.) чашу из ме­талла, напоминающего серебро, но бо­лее лёгкого. Подарок стоил жизни изо­бретателю: Тиберий приказал казнить его, а мастерскую уничтожить, по­скольку боялся, что новый металл мо­жет обесценить серебро император­ской сокровищницы.

Эта легенда основана на рассказе Плиния Старшего, приведённом в «Естественной истории». Согласно Плинию, похожий на серебро металл был получен из «глинистой земли». Глинозём — это гидратированный оксид алюминия Аl₂О₃•nН₂О, а бе­лая глина (каолин) — алюмосиликат:

Al₂O₃•2SiO₂•2Н₂O.

Алюминий  называют металлом XX века. Когда его открыли в 1825 г., он стоил в 1500 раз дороже железа (сейчас — втрое). Лаже 30 лет спустя на его слиток, демонстрировавшийся на Всемирной выставке в Париже, смотрели как на драгоценность. И это неудивительно: для восстановления алюминия из его руд необходимо за­тратить очень большое количество энергии.

Алюминий прочно вошёл в нашу жизнь: каждому с детства знакомы алюминиевая фольга, посуда, проволока.

Изделия из алюминия. 

А ведь когда-то изделия из алюми­ния считались роскошью. Например, в 1852 г. килограмм металла стоил 1200 долларов — дороже золота! По­чему же со временем цена на алюми­ний так упала? Ответ прост: алюминий широко распространён в земной ко­ре (8%), уступая в этом лишь кислоро­ду и кремнию. «Достаточно указать на то, что он входит в состав глины, чтоб ясно было всеобщее распро­странение алюминия в коре земной. «...Алюминий, или металл квасцов (alumen), потому и называется иначе глинием, что находится в глине», — писал Д. И. Менделеев. Белая глина, или као­лин Аl₂О₃•2SiO₂•2Н₂О, рождается при выветривании алюмосилика­тов, например полевого шпата орто­клаза К₂О•Аl₂О₃•6SiO₂, слюды К₂О•3Аl₂О₃•6SiO₂•2Н₂О, нефелина (Na, К)₂О•Аl₂О₃•2SiO₂. Одновременно с глиной при этом образуются кварце­вый песок SiO₂, бокситы Аl₂О₃•2Н₂О и корунд Аl₂О₃. Окрашенные кристаллы корунда — это широко известные драгоценные камни рубин и сапфир.

При сплавлении оксида алюминия с порошками основных оксидов (например, магния, кальция, кобальта) образуются вещества, ко­торые долгое время рассматривали как соли «алюминиевой кис­лоты» HAlO₂ или метаформы гидроксида алюминия AlOOH. Ис­следование структуры этих соединений показало, что многие из них представляют собой сложные оксиды, в кристаллической решётке которых катионы двух металлов находятся в пустотах между ионами кислорода. Такое строение, в частности, имеет тенарова синь, об­разующаяся при прокаливании оксида алюминия с оксидом кобальта (II) при 1100 °С: СоО+Al₂O₃=CoAl₂O₄. Это вещество (t_пл=1960 °С) используется в качестве синей краски, например, в про­изводстве гжельской керамики.

Бор образует с азотом и водородом несколько интересных соединений, которые можно рассматривать как аналоги  углеводородов:  боразан

ВН3—NH3 (аналог этана); боразен BH2=NH2 (аналог этилена); боразин BHºNH (аналог ацетилена).

Подобно тому как из ацетилена может быть получен бензол, из боразина образуется боразол (неорга­нический бензол) — бесцветная горючая жидкость (tкип=55 °С) с ха­рактерным запахом: