硼族元素PPT.pptVIP

第五章 硼族元素（IIIA族） 学习要求： ? 了解硼族元素的通性，单质硼的结构和性质 ? 熟悉硼的缺电子性和缺电子化合物 ? 掌握硼的氧化物、含氧酸及其盐的结构和性质 ?了解铝族化合物的性质 §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 ·3H2O Al: 铝矾土矿 Ga: 存在于铝矾土和煤中 In, Tl:存在于闪锌矿中 ? 硼族元素的单质 ? B：硬度近乎金刚石，高电阻且导电率随温度?而?。有多种复杂结构 硼的同素异形体 无定形硼：棕色粉末 晶体硼：黑灰色。如，?-菱形硼 ? ?-菱形硼制备： 12BI3 B12 + 18I2 ? ?-菱形硼的结构 原子晶体，结构单元：B12组成的正二十面体，12个顶点B原子，3×12=36价电子。 每个面近似为一个等边三角形，属六方晶系(P770) B12的36个价电子参与成键情况 ?铝分族 — 铝、镓、铟、铊 ?基本性质 硼族元素的△G ?/F-Z图 ?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 ?单质的提取和冶炼 ?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 ?氢负离子置换法：(乙醚，无水无氧) 3LiAlH4 + 4BF3 = 2B2H6 + 3LiF + 3AlF3 3NaBH4 + 4BF3 = 2B2H6 + 3NaBF4 ?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 推测出如下结构： ? B2H6中B -H -B键的性质： ?硼烷成键有5种类型： ?硼烷的化性 ?卤化物 ?B、Al的三卤化物 ?硼族元素卤化物的比较 ? B Al Ga In Tl 三价稳定 一价稳定 MF3: Al Ga In Tl 为离子化合物溶于水并强烈水解 ? GaCl2为反磁性：GaI[GaIIICl4] InCl2为: InI[InIIICl4] ? Tl(I)的卤化物制法、性质类似Ag(I)的卤化物，差别Tl(I)不溶于氨水，Tl+可与碱金属离子互相替代 ?含氧化物 ? B2O3的性质 ?制BN: B2O3(s) + 2NH3(g) = 2BN(s) + 3H2O(g) △rG? 298 = +74.78 kJ·mol-1 △rS? 298 = +158.7 J·mol-1·K-1 ∴熵驱动反应，T 733K自发。(BN)x与(C)x互为等电子体。(BN)x具石墨结构，但B-N为极性键，使反键与成键轨道之间的禁带加宽，(BN)x为绝缘体，而石墨为导体。(BN)x m.p.≈3000℃(加压)，高熔点、高硬度，可作耐高温材料(火箭喷嘴、绝缘材料)。 ?硼酸 ? B(OH)3化性 ?偏硼酸:由硼酸热分解生成。三种结构：片层状、锯齿状链式、三度网格结构，皆有H-bond?硼酸盐 ?四硼酸钠(硼砂，Borax)最重要： Na2[B4O5(OH)4]·8H2O （常写为Na2B4O7·10H2O） ?硼砂晶体结构：(书P787 图16-13)四硼酸根 [B4O5(OH)4]2- 2个B： sp2 另2个B： sp3 ?硼砂化性 ?铝分族氧化物及其水合物 硼族元素小结 ?“次周期性”小结 Thanks! ?硼族元素作业:P791-792: 7，8，9，14。 ?化性：水解成碱性，一级标准缓冲溶液；硼砂珠试验——鉴定金属离子。 四、卤化硼BX3：Lewis酸性顺序及原因 五、氮硼六环(B3N3H6)(无机苯)：与