最新第十六章-硼族元素1教学讲义ppt课件.ppt

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1、第十六章-硼族元素1§16-1通性价电子构型：ns2np1随z，+1价稳定+3价化合物有较强的共价性形成缺电子化合物：典型的Lewis酸易形成配位化合物§16-2硼族元素的单质及其化合物☞自然界中的分布B:各种硼酸盐形式，如：硼砂Na2B4O7·10H2O方硼石2Mg3B8O15•MgCl2白硼钙石Ca2B6O11·3H2OAl:铝矾土矿Ga:存在于铝矾土和煤中In,Tl:存在于闪锌矿中♣化学性质:晶体硼惰性，无定形稍活泼，高温下显还原性。应用：本身无特殊用途，制备金属硼化物和碳化硼的原料BO

2、2B2O3B2S3SX2BX3N2BNM3BMH2OB(OH)3+H2热浓H2SO4、HNO3B(OH)3+SO2/NO2氧化剂、强碱偏硼酸盐☞铝分族—铝、镓、铟、铊☞基本性质AlGaInTl价电子3s23p1(n-1)d10ns2np1(n=4,5)(4f105d10)6s26p1+3+3，+1+1—————————————————————→低价态稳定性↑，高价态氧化性↑（同IVA、VA族）A(M3+/M):-1.66,-0.517,-0.35,+0.713硼族元素的△G/F-Z图☞还原性

3、：BGa>In>Tl☞Ga+、In+具还原性☞Ga(OH)3两性，酸性稍强于Al(OH)3☞Tl(III)的强氧化性：☞Al:略(P772-773)铝热反应☞Ga:银白色，软，m.p.302.78K,b.p.2343K,熔沸点相差在所有金属中最大，用于高温温度计，凝固时体积膨胀，硬度与铅相近In、Tl同Ga[Ga(OH)4]-+H2OH-GaInTl干燥空气中常温Ga,In无变化Tl有氧化膜生成灼热S,O2M2O3/M2S3MX3(Cl,Br常温；I加热)X2热稀HClMCl3+H2热稀

4、HNO3M(NO3)3☞单质的提取和冶炼BAlGa工业上浓碱液分解硼镁矿Mg2B2O5·H2O+NaOH=2NaBO2+2Mg(OH)2NaBO2结晶再溶于水得较浓溶液通CO2调节酸度、浓缩分离出硼砂溶于水用H2SO4调节酸度硼酸加热分解得B2O3Mg/Al还原得粗硼分别用HCl、NaOH和HF处理得95-98%无定形B也可用硫酸分解硼镁矿一步得硼酸，但需耐酸设备，不如减法好制备单质B可用BI3热分解Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]2Na[Al(OH)4]

5、+CO2=2Al(OH)3+Na2CO3+H2O2Al(OH)3=Al2O3+3H2O(加热)2Al2O3=4Al+3O2(电解)U=5V,I=60000A20000度电/1吨Al纯度：98-99%杂质：Si,Fe,Ga(少量)类似AlGa(OH)3OH-Ga(OH)4-电解得Ga或烟道灰氯化得GaCl4,GaCl3蒸出并溶于HClHGaCl4磷酸三丁酯(TBP)萃取并分离杂质Fe,Mo,VHGaCl4碱性溶液中电解Ga☞组成通式:(约20种)BnHn+4:B2H6,B5H9,B

6、6H10,B8H12,B16H20,B18H22等BnHn+6:B3H9,B4H10,B5H11,B6H12,B8H14,B9H15,B10H16等☞命名：同碳烷若原子数目相同，而H原子数目不同：B5H9戊硼烷-9B5H11戊硼烷-11☞毒性大空气中允许的最高浓度10-6（ppm）COCl2光气1HCN氰化氢10B2H60.1☞硼的氢化物—硼烷☞硼烷的合成:须间接合成以乙硼烷的合成为例：☞质子置换法：2BMn+6H+=B2H6+2Mn3+☞氢化法:2BCl3+6H2=B2H6+6HCl☞氢负离子置

7、换法：(乙醚，无水无氧)3LiAlH4+4BF3=2B2H6+3LiF+3AlF33NaBH4+4BF3=2B2H6+3NaBF4纯度可达90-95%☞乙硼烷在硼烷中有特殊的地位，是制备其它硼烷的原料。对结构化学的发展起过很大的作用☞分子结构困扰化学界几十年，1960年代初由Lipscomb解决乙硼烷B2H6价电子数：3×2+1×6=12若BBHHHHHH则2个BH3之间不结合，且每个B成键后仅6e错实验测定B2H6逆磁性电子已成对1HNMR2种H，比例4:22个B与4个H共平面可见，B2H6分子

8、存在“多中心缺电子键”，即3c-2ebond(3center-2electronbond)。推测出如下结构：B-H-B键级=(2-0)/2=1；平分给2个B-H各0.5B-H-B3c-2ebond具键性质，但缺电子，故可视为缺电子、多中心键。☞Lipscomb硼烷成键五要素:1960年代初，HarvardUniversity的WilliamN.Lipscomb提出，1976年获Nobel化学奖☞B2H6中B-H-B键的性质：☞硼烷成键有5种类型：☞易燃☞水解☞还原性☞Lewis