第十三章 硼族元素.ppt

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1、第十三章硼族元素1.81.71.61.52.0电负性（pauling)589558579578801I1/(kJ·mol-1)88.680625027离子半径r(M3+)/pm17016312214388原子半径/pm0、+1(+3)0、+1+30、+1+30、+30、+3主要氧化数6s26p15s25p14s24p13s23p12s22p1价层电子构型814931135原子序数铊(Tl)铟(In)镓(Ga)铝(Al)硼(B)ⅣA自然界没有游离硼，主要矿有:硼砂矿(Na2B4O7·10H2O)、硼镁矿(Mg2B2O5·

2、H2O)、方硼矿(2Mg3B8O15·MgCl2)。是地壳中蕴藏最丰富的金属元素主要以铝矾土矿(Al2O3·xH2O)存在铝是银白色、有光泽的轻金属具有良好的导电性和延展性广泛用来作导线、结构材料和器皿铝合金质轻又硬，用于飞机制造。熔点比人的体温还低(30℃左右)液态镓的熔点、沸点相差大，可作高温温度计，与其它金属可制低熔合金。在自然界没有独立的矿物，分散在其它矿物中,都是软金属,可用于生产新型半导体材料。与其它金属可制低熔合金如含25%In的Ga合金可用于自动灭火装置Tl及其化合物均有毒误食少量铊盐可使毛发脱落1硼族

3、元素的通性1.81.71.61.52.0电负性()589558579578801I1/(kJ·mol-1)88.680625027离子半径r(M3+)/pm17016312214388原子半径/pm0、+1(+3)0、+1+30、+1+30、+30、+3主要氧化数6s26p15s25p14s24p13s23p12s22p1价层电子构型814931135原子序数铊(Tl)铟(In)镓(Ga)铝(Al)硼(B)ⅣAp价电子数价层电子轨道数为缺电子原子，可形成缺电子化合物34N、O、XC、Si、HB、Al举例有孤对电子有空

4、轨道特点∨多电子原子价层电子轨道数‖∧价电子数等电子原子缺电子原子原子缺电子原子可形成配位键(如H[BF4])多中心键(如B2H6)硼族元素的一般性质B为非金属单质，Al，Ga，In，Tl是金属氧化态：B，Al，Ga：（+3）In：（+1，+3）Tl：（+1）最大配位数：B：4例：HBF4其它：6例：Na3AlF62硼族元素的单质硼的单质单质硼有多种同素异形体，基本结构单元为B12二十面体。二十面体连接的方式不同导致至少三种晶体。同素异形体：无定形硼，晶形硼棕色粉末,黑灰色化学活性高，硬度大熔点，沸点都很高。α-菱形

5、硼（B12）原子晶体用途无定形硼可用于生产硼钢。硼钢主要用于制造喷气发动机和核反应堆的控制棒。前一种用途基于其优良的抗冲击性，后一种用途基于硼吸收中子的能力。3硼的化合物1.硼的氢化物硼烷分类：BnHn+4和BnHn+6例：B2H6B4H10乙硼烷丁硼烷有CH4，但无BH3最简单的硼烷：B2H6其结构并非如右图所示：硼氢化合物性质与碳的氢化物(烷烃)、硅的氢化物(硅烷)相似，所以硼的氢化物称为硼烷硼烷的结构B：利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子键。（氢桥）记作：要点：B的杂化方式，三中心两电子键、氢桥。B4H10

6、分子结构氢键和氢桥键有什么不同？氢键氢桥结合力的类型主要是静电作用共价键（三中心二电子键）键能小（与分子间力相近）较大（小于正常共价键）H连接的原子电负性大，半径小的原子，缺电子原子，主要是B主要是F、O、N与H相连的原子的对称性不对称（除对称氢键外）对称Solution为什么硼的最简单氢化物是B2H6而不是BH3？但硼的卤化物能以BX3形式存在？Solution如果BH3分子存在的话，则其结构为B还有一个空的2p轨道未参与成键，故从能量来说BH3是不稳定体系。B2H6中所有的价轨道都用来成键，分子的总键能比两个BH3

7、的总键能大，故B2H6比BH3稳定（二聚体的稳定常数为106）。BX3中B以sp2杂化，形成键后，垂直于分子平面B与3个F原子p轨道互相平行，形成了大π键，使BX3获得额外的稳定性。但BH中H原子没有像F原子那样的p轨道，故不能生成π键。B:H::HH..硼烷的性质①自燃高能燃料，剧毒②水解含硼化合物燃烧火焰呈现绿色③加合反应④被氯氯化美国物理化学家LipscombW关于硼烷和碳硼烷的研究获1976年诺贝尔化学奖①三氧化二硼B2O3B(无定形)B2O3H3BO3O2Mg或Al+H2O-H2O制备：原子晶体：熔点460

8、C无定形体：软化2.硼的含氧化合物结构：性质：偏硼酸(原)硼酸xB2O3·yH2O多硼酸B2O32HBO22H3BO3+H2O+H2O-H2O-H2OB：sp2杂化②硼酸H3BO3结构：分子间通过氢键形成接近六角形的对称层状结构，层与层之间借助微弱的范德华力联在一起因此硼酸晶体为鳞片状性质：一元弱酸(固体酸)与多羟基化合物加合受