吉林大学无机化学课件第13章__硼族元素.ppt

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1、第13章硼族元素IIIABAlGaInTlns2np1B为非金属，Al、Ga、In、Tl是金属。常见氧化态：B、Al、Ga＋3In＋1，＋3Tl＋1最大配位数：B：4HBF4其它：6Na3AlF6硼族元素的最大特征是缺电子元素，可形成缺电子化合物。13－1硼单质及其化合物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13－1－1硼单质1硼的同素异形体α-菱形硼(B12)结构2单质硼的化学性质2B＋3F22BF34B＋3O22B2O32B＋6H2O(g)2B(OH)3＋3H2↑2B＋N22BN2B＋3C

2、l22BCl32B＋3SB2S3B＋3HNO3(浓)B(OH)3＋3NO2↑2B＋3H2SO4(浓)2B(OH)3＋3SO2↑2B＋2NaOH＋3KNO32NaBO2＋3KNO2＋H2O13－1－2硼的氢化物最简单的硼烷是B2H62BH3(g)＝B2H6(g)ΔrH＝－148kJ·mol－1sp3三中心二电子氢桥键BBHHHHHH119pmHBBHHHHH133pmB2H6(g)＋3O2(g)B2O3(s)＋3H2O(l)B2H6(g)＋6Cl2(g)BCl3(l)＋6HCl(g)B2H6＋6H2O2H3BO3＋6

3、H2硼烷中有五种键型硼氢键B－H硼硼键B－B氢桥键BBH闭合的三中心二电子硼桥键BBB开放的三中心二电子硼桥键*BBB*量子化学研究认为此种键可以不予考虑癸硼烷-14(B10H14)的键联关系示意图13－1－3硼的含氧化合物1B2O3和H3BO3B2O3是最难结晶的物质之一。在红热条件下硼酸脱水只能得到玻璃态的B2O3，只有在较低的温度下、极其缓慢地脱水才能得到B2O3晶体。若水量不充足，遇到热的水蒸气或潮气时B2O3＋H2O(g)2HBO2(g)B2O3易溶于水生成硼酸，粉末状的B2O3可用作吸水剂B2O3＋3H

4、2O2H3BO3(aq)B：sp2杂化；存在分子间氢键硼酸具有片层状结构，层与层之间以分子间力联系在一起。因此硼酸晶体有解理性，可作为润滑剂。硼酸晶体的片层状结构H3BO3是Lewis酸，是一元酸。OHOHOHB＋Ｈ2OOHBOHOHOH－＋H＋硼酸酸性很弱，Ka＝5.8×10－10，加入多羟基化合物可增加酸性。这是因为加入的物质可以与B(OH)4－结合成很稳定的物质，如：OHOCHCH2CH2OBOHOCHCH2CH2O－H3BO3＋3CH3OHB(OCH3)3＋3H2OH2SO4燃烧绿色火焰可鉴别硼酸及盐2硼砂

5、及其它硼酸盐[B4O5(OH)4]2－B:sp2杂化sp3杂化硼砂晶体在空气中易失去水而风化。受热到400˚C左右，将失去8个结晶水和2个羟基水，形成化学式为Na2B4O7的无水盐。硼砂本身为缓冲溶液，在洗衣粉中作填料。Na2B4O7＋7H2O4H3BO3＋2NaOHH3BO3＋OH－B(OH)4－pH＝9.24硼砂珠实验可用于除氧化物，定性分析，玻璃、陶瓷上釉、制造人造宝石等。硼砂珠实验:△Na2B4O7B2O3＋2NaBO2＋)CoO＋B2O3Co(BO2)2Na2B4O7＋CoO2NaBO2·Co(BO2)2

6、Cr2O3为绿色,Fe2O3为黄色.偏硼酸钠与过氧化氢作用，可以生成过硼酸钠，大量的过硼酸钠被用于洗衣粉中作增白剂。NaBO2＋H2O2NaBO3·H2O化学键三角形和四面体的轮廓线硼酸盐的种类很多，结构也很复杂，但都是由最基本的结构单元——三角形的BO3和四面体的BO4——联结而成的。(a)(b)13－1－4硼的卤化物BX3的中心硼原子的轨道采用sp2杂化，构型为三角形，为缺电子结构。XBXX将BF3通入水中:BF3＋3H2OB(OH)3＋3HF进一步反应:BF3＋HFH＋＋BF4－BX3水中发生强烈水解：BCl

7、3＋3H2OB(OH)3＋3HClBX3是典型的强的路易斯酸，如：BF3(g)＋NH3H3N→BF313－2铝单质及其化合物13－2－1铝单质1铝的提取和冶炼铝矾土Al2O3NaOHNa[Al(OH)4]溶液通入CO2Al(OH)3沉淀分离、焙烧较纯净的Al2O3电解熔融Na3AlF6铝2铝单质的性质铝最重要的性质是两性。铝可以从其它金属氧化物中置换出金属2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3铝不能同H2直接化合，(AlH3)n要在乙醚中制备3nLiH＋nAlCl3(AlH3)n＋3nLiCl(AlH3)n是白色的聚

8、合物，当反应混合物中LiH过量时，将有Li(AlH4)生成。在高温下，铝容易同P、S、Si等非金属反应2Al＋3SAl2S313－2－2铝的含氧化合物γ-Al2O3具有强的吸附能力与催化能力α-Al2O3刚玉β-Al2O3固体电解质铝的含氧化合物最重要的性质是两性：Al(OH)3＋3HClAlCl3＋3H2OAl(OH)3＋NaOHNaAl(OH)413－2