无机化学p区元素(一)
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•电负性大，形成共价化合物
§ 13.2 硼族元素
13.2.1 硼族元素概述 13.2.2 硼族元素的单质 13.2.3 硼的化合物 13.2.4 铝的化合物
13.2.1 硼族元素概述
硼族(ⅢA)：B，Al，Ga，In，Tl 价电子构型：ns2np1 缺电子元素：价电子数<价层轨道数 缺电子化合物：成键电子对数<价层轨道数 例如：BF3，H3BO3。 注意： HBF4不是缺电子化合物。
例：HBF4 例：Na3AlF6
13.2.2 硼族元素的单质
硼的单质 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-菱形硼（B12）
原子晶体
13.2.3 硼的化合物
1.硼的氢化物
硼烷分类：BnHn+4和 BnHn+6
例： B2H6
B4H10
乙硼烷 丁硼烷
有CH4，但无BH3
HH
最简单的硼烷：B2H6 H B B H
其结构并非如右图所示： H H
• 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）
HH
HBiblioteka Baidu
记作： B B
HHH
要点：B的杂化 方式，三中心两电子 键、氢桥。
B4H10分子结构
•硼烷的性质 ① 自燃
B 2 H 6 (g 3)2 ( O g )B 2 O 3 (s 3 )2 O H(g
缺电子化合物特点： a. 易形成配位化合物HBF4
HF BF3 b. 易形成双聚物Al2Cl6
Cl Cl Cl
Al Al
Cl Cl Cl
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 其它：6
③ 硼砂 N2aB4O7102H O N2B a4O 5(O4H 82 H O )
硼酸根的结构：
性质：
• 水解呈碱性
[B 4O 5(O4]2 H 5)2 H O 4H3BO32OH 4H3BO32OH - 2H3BO32B(OH -4 )
构成缓冲溶液 pH=9.24 (20 ℃ ) • 与酸反应制H3BO3
Ge4+ 53 Sn4+ 71 Pb4+ 84
As5+ 47 Sb5+ 62 Bi5+ 74
• 多种氧化值
价电子构型：ns2np1-5 例如：氯的氧化值有 +1，+3，+5，
+7，-1，0等。 惰性电子对效应：
同族元素从上到下，低氧化值化合物 比高氧化值化合物变得更稳定。
例如： Si(II) <Si(IV) 价电子结构分别为[Ne]3s2，[Ne] Pb(II)>Pb(IV) 价电子结构分别为[Xe]6s2，[Xe]
第十三章 p区元素(一)
§ 13.1 p区元素概述 § 13.2 硼族元素 § 13.3 碳族元素
§ 13.1 p区元素概述
p区元素性质的特征 •各族元素性质由上到下呈现二次周期性 ①第二周期元素具有反常性 (只有2s,2p轨道)
形成配合物时，配位数最多不超过4； 第二周期元素单键键能小于第三周期元 素单键键能(kJ/mol-1) E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=141 E(P-P)=209 E(S-S)=264 E(Cl-Cl)=199
B2O3
+H2O -H2O
2HBO2
偏硼酸
+H2O -H2O
2H3BO3 (原)硼酸
xB2O3·yH2O 多硼 酸
② 硼酸 H3BO3 结构：
B：sp2杂化
H O
O
B
H O
H
性质： • 一元弱酸 (固体酸)
H3BO 3H2O B(O-4H H ) K =5.8×10-10
• 与多羟基化合物加合
R
N 2 B 4 O 7 a H 2 S 4 5 O 2 O H 4 H 3 B 3 N O 2 S 4 a O
• 脱水
N 2 B 4 O a71H 2 0 O 8 ℃ 7 8 B 2 O 3 2N 2 1 a2 0 B O
硼砂珠实验：
N 2 B 4 O a7 C o O Co 2 )2( 2B N 2 O (蓝 aB )
②第四周期元素表现出异样性(d区插入) 例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其
他卤酸(HClO3 ，HIO3)、高卤酸(HClO4， H5IO6)强。
E (Cl3 O /C2)l1.45V 8 E (Br3 /O B 2) r1.51V3 E (IO 3 /I2)1.20V 9
E (Cl4 /O C3 l) O 1.22V6
R
R-
H C OH H3BO3 2 H C OH
HCO OCH
H
C
B OO
C
H H3H2O
R'
R'
R
R' R
H C O H HO OH H O C H
B
H C O H HO
HOCH
• 受热易分解 R'
R'
H 3 B3 O - H 2 O H2 B - H O 2 O B 2 O 3(玻)璃态
△ rHm-2034mkoJ-1l
高能燃料，剧毒
② 水解
火 焰 呈
现 绿 色
含 硼 化 合 物 燃 烧
B 2 H 6 ( g 32 ) O H (2 l3 ) B H 3 (O s 6 H ) 2 (g
△ rHm -509.3mkoJ-1l 水下火箭燃
③ 加合反应 B 2H 6C O 2[3B H CO] B 2 H 6 23 N [ H B 2 (N H 3 )2 ] H [B 4 ] H 2LiH B2H6 2LiB 4 H 2NaB H2H6 2Na4BH ④ 被氯氯化 B 2 H 6(g 6 )2 C (g l )2B 3(l C 6 ) H l C
E (Br4 /O B3 r) O 1.76V3 E (H 5IO 6/I3 O )1.6V 0
③最后三个元素性质缓慢地递变 (d区、f 区插入)
K+ r/pm 133
Rb+ r/pm 148
Cs+ r/pm 169
Ca2+ 99 Sr2+ 113 Ba2+ 135
Ga3+ 62 In3+ 81 Tl3+ 95
△ rHm -1376mkoJ-1l
2.硼的含氧化合物
① 三氧化二硼 B2O3 结构：原子晶体：熔点460C
无定形体：软化
B(无定形)
O2 Mg或Al
+H2O
B2O3 -H2O
H3BO3
制备： 4B(s3) O2(g ) 2B2O3(s) 2H3BO3 B2O3 3H2O
性质：
B2O3 3M g2B3MgO
§ 13.2 硼族元素
13.2.1 硼族元素概述 13.2.2 硼族元素的单质 13.2.3 硼的化合物 13.2.4 铝的化合物
13.2.1 硼族元素概述
硼族(ⅢA)：B，Al，Ga，In，Tl 价电子构型：ns2np1 缺电子元素：价电子数<价层轨道数 缺电子化合物：成键电子对数<价层轨道数 例如：BF3，H3BO3。 注意： HBF4不是缺电子化合物。
例：HBF4 例：Na3AlF6
13.2.2 硼族元素的单质
硼的单质 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-菱形硼（B12）
原子晶体
13.2.3 硼的化合物
1.硼的氢化物
硼烷分类：BnHn+4和 BnHn+6
例： B2H6
B4H10
乙硼烷 丁硼烷
有CH4，但无BH3
HH
最简单的硼烷：B2H6 H B B H
其结构并非如右图所示： H H
• 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）
HH
HBiblioteka Baidu
记作： B B
HHH
要点：B的杂化 方式，三中心两电子 键、氢桥。
B4H10分子结构
•硼烷的性质 ① 自燃
B 2 H 6 (g 3)2 ( O g )B 2 O 3 (s 3 )2 O H(g
缺电子化合物特点： a. 易形成配位化合物HBF4
HF BF3 b. 易形成双聚物Al2Cl6
Cl Cl Cl
Al Al
Cl Cl Cl
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 其它：6
③ 硼砂 N2aB4O7102H O N2B a4O 5(O4H 82 H O )
硼酸根的结构：
性质：
• 水解呈碱性
[B 4O 5(O4]2 H 5)2 H O 4H3BO32OH 4H3BO32OH - 2H3BO32B(OH -4 )
构成缓冲溶液 pH=9.24 (20 ℃ ) • 与酸反应制H3BO3
Ge4+ 53 Sn4+ 71 Pb4+ 84
As5+ 47 Sb5+ 62 Bi5+ 74
• 多种氧化值
价电子构型：ns2np1-5 例如：氯的氧化值有 +1，+3，+5，
+7，-1，0等。 惰性电子对效应：
同族元素从上到下，低氧化值化合物 比高氧化值化合物变得更稳定。
例如： Si(II) <Si(IV) 价电子结构分别为[Ne]3s2，[Ne] Pb(II)>Pb(IV) 价电子结构分别为[Xe]6s2，[Xe]
第十三章 p区元素(一)
§ 13.1 p区元素概述 § 13.2 硼族元素 § 13.3 碳族元素
§ 13.1 p区元素概述
p区元素性质的特征 •各族元素性质由上到下呈现二次周期性 ①第二周期元素具有反常性 (只有2s,2p轨道)
形成配合物时，配位数最多不超过4； 第二周期元素单键键能小于第三周期元 素单键键能(kJ/mol-1) E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=141 E(P-P)=209 E(S-S)=264 E(Cl-Cl)=199
B2O3
+H2O -H2O
2HBO2
偏硼酸
+H2O -H2O
2H3BO3 (原)硼酸
xB2O3·yH2O 多硼 酸
② 硼酸 H3BO3 结构：
B：sp2杂化
H O
O
B
H O
H
性质： • 一元弱酸 (固体酸)
H3BO 3H2O B(O-4H H ) K =5.8×10-10
• 与多羟基化合物加合
R
N 2 B 4 O 7 a H 2 S 4 5 O 2 O H 4 H 3 B 3 N O 2 S 4 a O
• 脱水
N 2 B 4 O a71H 2 0 O 8 ℃ 7 8 B 2 O 3 2N 2 1 a2 0 B O
硼砂珠实验：
N 2 B 4 O a7 C o O Co 2 )2( 2B N 2 O (蓝 aB )
②第四周期元素表现出异样性(d区插入) 例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其
他卤酸(HClO3 ，HIO3)、高卤酸(HClO4， H5IO6)强。
E (Cl3 O /C2)l1.45V 8 E (Br3 /O B 2) r1.51V3 E (IO 3 /I2)1.20V 9
E (Cl4 /O C3 l) O 1.22V6
R
R-
H C OH H3BO3 2 H C OH
HCO OCH
H
C
B OO
C
H H3H2O
R'
R'
R
R' R
H C O H HO OH H O C H
B
H C O H HO
HOCH
• 受热易分解 R'
R'
H 3 B3 O - H 2 O H2 B - H O 2 O B 2 O 3(玻)璃态
△ rHm-2034mkoJ-1l
高能燃料，剧毒
② 水解
火 焰 呈
现 绿 色
含 硼 化 合 物 燃 烧
B 2 H 6 ( g 32 ) O H (2 l3 ) B H 3 (O s 6 H ) 2 (g
△ rHm -509.3mkoJ-1l 水下火箭燃
③ 加合反应 B 2H 6C O 2[3B H CO] B 2 H 6 23 N [ H B 2 (N H 3 )2 ] H [B 4 ] H 2LiH B2H6 2LiB 4 H 2NaB H2H6 2Na4BH ④ 被氯氯化 B 2 H 6(g 6 )2 C (g l )2B 3(l C 6 ) H l C
E (Br4 /O B3 r) O 1.76V3 E (H 5IO 6/I3 O )1.6V 0
③最后三个元素性质缓慢地递变 (d区、f 区插入)
K+ r/pm 133
Rb+ r/pm 148
Cs+ r/pm 169
Ca2+ 99 Sr2+ 113 Ba2+ 135
Ga3+ 62 In3+ 81 Tl3+ 95
△ rHm -1376mkoJ-1l
2.硼的含氧化合物
① 三氧化二硼 B2O3 结构：原子晶体：熔点460C
无定形体：软化
B(无定形)
O2 Mg或Al
+H2O
B2O3 -H2O
H3BO3
制备： 4B(s3) O2(g ) 2B2O3(s) 2H3BO3 B2O3 3H2O
性质：
B2O3 3M g2B3MgO