硼族元素
高中化学竞赛-硼族元素
高中化学奥林匹克竞赛辅导硼族元素一、硼族元素简介硼族元素包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)，在周期表中处于第Ⅲ A族。
硼族元素的价电子构型为n s2n p1，除硼外其余元素均为金属元素，金属性随原子序数的增加而增强。
B的半径较小，失去三个电子非常困难，因此硼不能形成简单阳离子B3+，只能通过共用电子对形成共价化合物。
Al、Ga、In、Tl在水溶液中可以形成M3+。
因为惰性电子对效应，Tl3+具有强氧化性。
在硼族元素形成的共价分子中，中心原子最外层只有6个电子，未达到8电子的外层结构，属于缺电子化合物，它们具有一个空p轨道，可以接受孤对电子形成配位键，是强的路易斯酸。
硼族元素的性质二、硼及其化合物1.硼的单质硼的非金属单质以原子晶体形式存在。
单质硼有无定形硼和晶体硼两种，无定形硼为棕色粉末，晶体硼为黑灰色原子晶体。
晶体硼结构较为复杂，其晶体结构单元为12个硼原子组成的正二十面体。
它有20个等边三角形面，12个顶点，硼二十面体通过不同的连接方式形成各种硼的同素异形体。
晶体硼的化学活性较低，无定形硼较活泼。
常温下，硼能与F 2反应，高温下能与N 2、O 2、S 等非金属单质反应。
无定形硼可被热的浓硝酸、浓硫酸氧化成硼酸，也能与强碱作用放出氢气。
2B+N 22BN(与金刚石C 2互为等电子体，是原子晶体) B+3HNO 3(浓)B(OH)3+3NO 2↑2B+2NaOH+2H 2O2NaBO 2+3H 2↑(与Al 的性质相似)2.硼的氧化物及含氧酸硼最重要的氧化物是B 2O 3，熔融B 2O 3能溶解许多金属氧化物，形成具有特征颜色的偏硼酸盐，这个反应用于定性分析，称为硼珠实验：CuO+B 2O 3Cu(BO 2)2(蓝色) NiO+B 2O 3Ni(BO 2)2(绿色) B 2O 3的水化物为硼酸H 3BO 3或B(OH)3。
H 3BO 3是白色的片状晶体，具有片层结构，层和层 之间存在范德华力，容易发生滑动，其中氢键对其结构的形成具有支配的作用。
第八章 硼族元素
Na 2 B 4 O 7 NiO Ni(BO2 ) 3 2NaBO2 (棕色)
硼酸盐的结构
2-系列的阴离子。
B6 H 62 B7 H 72
2. 由已知的硼烷脱质子或加成H-衍生出来的阴 离子。 B H BH4 3 8
3. 由连接的氢化硼单元衍生出的阴离子。
2 B20 H18 B18 H 21
硼烷的四种成键要素
硼烷类化合物是一类“缺电子化合物”，为了解 释他们的结构，人们提出了三中心两电子共价键 的成键原理．
• 卤化物
• 其它重要的铝盐
(1) 氧化铝：Al2O3
α - Al2O3 ：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、 碱 γ - Al2O3 ：活性氧化铝，可溶于酸、碱， 可作为催化剂载体, 有些氧化铝晶体透明， 因含有杂质而呈现鲜 明颜色
红宝石(Cr3+) 蓝宝石(Fe3+,Cr3+) 黄玉/黄晶(Fe3+)
3 3 223
K 10 -5.03
a
2Al 2S 6H2 O 2Al(OH)3 (s) 3H2S(g) 2Al 3CO 3H 2 O 2Al(OH)3 (s) 3CO2 (g)
Al3+的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素
Al3 3NH3 H 2O Al(OH)3 (s) 3NH 4 Al(OH)3 3C14 H 6O2 (OH)2 Al(C14 H 7 O 4 )3 (红色) 3H2O
(2) 氢氧化铝：Al(OH)3 两性，
无机化学-第六章-硼族元素
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无机化学
硼的化学性质
晶体硼较惰性
（1）无定形硼较活泼，高温下能与N2、O2、 S、X2发 生反应，显还原性。
R.T. 973K
2B(s) + 3F2(g) ══ 2BF3 4B(s) + 3O2(g) ══ 2B2O3
B-O Si-O C-O 键能/kJ·mol-1 560-690 > 452 > 358
CuBO2
红
Cu(BO2)2
蓝
Fe(BO2)2
绿
Fe(BO2)3
棕
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无机化学
(1) BX3结构：
硼的卤化物
B：sp2杂化
(2) BX3性质：
BF3
室温下 聚集态
g
熔点/( /℃) -127.1
沸点/( /℃) -100.4
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BCl3 g
-107 12.7
BBr3
BI3
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无机化学
硼的制备 ➢ -菱形硼 12 BI3 = B12(s) + 18 I2(g) ➢无定形硼 Na2B4O7·10H2O+ 2HCl=4H3BO3+ 2NaCl+ 5H2O 2H3BO3 = B2O3 + 3H2O (800K) B2O3 + Mg = 3MgO + 2B (800K)
结构： B：sp2杂化
硼酸 H3BO3
引 导 语 ： 心得 体会是 指一种 读书、 实践后 所写的 感受性 文字。 语言类 读书心 得 同 数 学 札 记相近 ；体会 是指将 学习的 东西运 用到实 践中去 。下面 是小编 为你带 来 的 医 生 的 岗前培 训心得 体会， 希望对 你有所 帮助。 从 那 天 起 ，我们 开始了 胸 科 医 院 的 培训， 前三天 的课程 让我懂 得了很 多以前 在书上 学不到 的东西 ，有院 领 导 的 亲 身 经历和 他们的 所见所 闻，对 医院的 故障制 度有了 一定认 识。这 次培训 中 我 学 到 了 很多知 识，但 感触最 深的是 每一位 领导基 本上都 提到一 个要求 ，那就 是 学 习 、 学 习、再 学习。 一刻也 不能放 松，不 仅要钻 研本专 业的知 识，还 要了解 其 他 专 业 的 知识， 比如说 我自己 ，就应 该多了 解医学 影像诊 断及技 术等方 面的知 识 ，这样 有利于 我提高 工作效 率与质 量。此 外，就 是希望 能尽快 地进入 工作状 态， 做 好 思 想 意 识的转 变，从 受者转 变成施 者。我 认为我 在这方 面做得 也比较 到位， 经 过 学 习 和 互动， 感觉现 在也慢 慢走上 正轨了 ，希望 我们能 脚踏实 地的工 作，养 成 良 好 的 工 作与生 活习惯 ，为自 己积累 资本、 为医院 创造价 值。 通 过 第 四和 第 五 天 的 培 训我明 白了什 么是沟 通，沟 通就是 人们在 互动过 程中通 过某种 途径将 一 定 的 信 息 从发送 者传递 给接收 者，并 获得理 解的过 程，双 方互动 的过程 。我们
硼族元素及其化合物
硼族元素及其化合物
一、硼的性质
硼（Boron）是一种族IIIb的元素，在化学元素周期表中第五位，原子序数为5，原子质量为10.81、硼元素是一种半金属元素，具有金属质地，保持着类似硅的结构。
硼具有极强的抗氧化、加热稳定性、腐蚀性，使其有着优良的电性能，适用于电子设备中的导电成份，还拥有稳定的介电性能，是线路板制作的上佳材料。
二、硼的化合物
（1）氢氧化硼
氢氧化硼（H₂BO₃）是硼元素的最常见的化合物。
它是一种无色粉末状的晶体，熔点为350℃，有特殊的稀酸味，非常溶于水，但在碳酸钠、碳酸氢钠水溶液中极难溶解。
氢氧化硼是一种电解质，是用作电缆、电池和电磁浮动的主要材料。
（2）硼酸
硼酸（HBO₂）是硼的重要的化合物之一，其有机半氧化物的形式为
H₃BO₃，通常以白色粉末的形式存在，溶于水，不溶于二氯甲烷，拥有特殊的稀酸性味道。
硼酸有着广泛的应用，主要用作农药、洗涤剂、轻工业中制作消光剂、染料、防腐剂和焊条等。
（3）硼酸钠
硼酸钠（Na₂B₂O₄·2H₂O）是一种水溶性的硼酸盐，主要用作染料、洗涤剂、消光剂、增塑剂、绝缘剂、涂料等。
硼族元素（硼铝镓铟铊）-化学方程式复习总结
第13章硼族元素硼1. 硼与氮气:2B+N高温2BN2. 硼与浓硫酸:2B+3H2SO4(浓) △2B(OH)3+3SO2↑3. 碘化硼分解:2BI31000K Ta2B+3I24. 乙硼烷与氧气:B2H6+3O自然B2O3+3H2O5. LiBH4+2H2O=LiBO2+4H2↑6. 三氧化二硼与水:3B2O3+3H2O(g)=2B3O3(OH)3(g)7. 氟化硼与水:BF3+3H2O=B(OH)3+3HF氟化硼与氟化氢:BF3+HF=H[BF4]8. 硼与硫:2B+3S高温B2S39. 硼与氯气:2B+3Cl高温2BCl310. 硼与水:2B+6H2O(g)=2B(OH)3+3H211. Na2B4O7+H2SO4+5H2O=4H3BO3+Na2SO412. 硼酸受热分解:2H3BO3△B2O3+3H2O13. 三氧化二硼与镁:B2O3+3Mg高温2B+3MgO14. 硼与浓硝酸:B+3HNO3(浓) △B(OH)3+3NO2↑15. 硼与浓硫酸:2B+3H2SO4(浓) △2B(OH)3+3SO2↑16. 硼与氢氧化钠:2B+2NaOH+3KNO熔融2NaBO2+3KNO2+H2O17. 三氯化硼与氢气:2BCl3+6H2无声放电B2H6+6HCl18. 3LiAlH4+4BCl乙醚中2B2H6+3LICl+3AlCl319. 乙硼烷与氯气:B2H6(g)+6Cl2(g)=2BCl3(l)+6HCl(g)20. 乙硼烷与甲醇:B2H6+6CH3OH=2B(OCH3)3+6H221. 4NaH+B(OCH3)3=NaBH4+3NaOCH322. 三氧化二硼与水:B2O3+3H2O=2H3BO3(aq)23. 三氧化二硼与氧化铜:B2O3+CuO熔融Cu(BO2)2(蓝色)24. 三氧化二硼与氧化铁:3B2O3+Fe2O3熔融2Fe(BO2)3(黄色)25. 硼酸与水:B(OH)3+H2O=[B(OH)4]-+H+26.硼酸与乙醇:B(OH)3+3C2H5OH浓H2SO4(C2H5O)3B+3H2O27. [B4O5(OH)4]2-+5H2O=2H3BO3+2[B(OH)4]-28. 氟化硼与氨气:BF3(g)+NH3=H3N→BF331. 三氯化硼与水:BCl3+3H2O=B(OH)3+3HCl32. 硼与氟气:2B+3F2=2BF333. 硼酸与磷酸:B(OH)3+H3PO4=BPO4+3H2O34. 偏硼酸钠与过氧化氢:NaBO2+H2O2=NaBO3·H2O35. B2O3+8CaF2+8H2SO4(浓)+3H2O=2B(OH)3+16HF+8CaSO4铝1. 铝与氢氧化钠:2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H22. 偏铝酸钠与氯化铵:NaAlO2+NH4Cl+H2O=Al(OH)3+NH3+NaCl3. Al2O3+2NaOH+3H2O加压煮沸2Na[Al(OH)4]4. 2Na[Al(OH)4]+CO2=2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2O5. 氢氧化钠受热分解:2Al(OH)3△Al2O3+3H2O6. 电解三氧化二铝:2Al2O通电熔融冰晶石4Al+3O2↑7. 铝与氯气:2Al+3Cl2△2AlCl38. 六水氯化铝受热分解:AlCl3·6H2O△Al(OH)2Cl+4H2O+2HCl↑9. 铝离子与氨水:Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+10. Na[Al(OH)4]+NH4Cl=Al(OH)3↓+NaCl+NH3+H2O11. 铝与三氧化二铁:2Al+Fe2O点燃镁条2Fe+Al2O312. 铝与盐酸:2Al+6HCl(aq)=2AlCl3+3H2↑13. 铝与硫单质:2Al+3S高温Al2S314. 氯化铝与氢化锂:3nLiH+nAlCl乙醚中(AlH3)n+3nLiCl15. 氢氧化铝与氢氧化钠:Al(OH)3+NaOH(aq)=Na[Al(OH)4]镓(Ga)1.镓与稀硫酸:2Ga+3H2SO4(稀)=Ga2(SO4)3+3H2↑2.镓与浓硝酸:Ga+6HNO3(浓)=Ga(NO3)3+3NO2↑+3H2O铟(In)1.铟与稀硫酸:2In+3H2SO4(稀)=In2(SO4)3+3H2↑铊(Tl)1.氢氧化铊与氯化钠:TlOH+NaCl=TlCl+NaOH2.三氯化铊与碘化钾:TlCl3+3KI=TlI+I2+3KCl3.三氯化铊与硫化钠:2TlCl3+3Na2S=Tl2S↓+2S↓+6NaCl4.氯化铊与氯气:TlCl+Cl2=TlCl35.铊与稀硫酸:2Tl+H2SO4(稀)=Tl2SO4+H2↑6.铊与稀硝酸:Tl+2HNO3(稀)=TlNO3+NO2↑+H2O7.硫酸铊与硫酸亚铁:Tl2(SO4)3+4FeSO4=Tl2SO4+2Fe2(SO4)38.硝酸铊与二氧化硫:Tl(NO3)3+SO2+2H2O=TlNO3+H2SO4+2HNO39.铊离子与硫离子:2Tl3++3S2-=Tl2S↓+2S↓。
硼族元素及其化合物
无机化学
硼族元素及其化合物
氢氧化铝（Al（OH）3）是两性物质，既溶于酸又溶于碱： Al(OH)3+NaOH → NaAlO2+2H2O 2Al(OH)3+6HCl → 2AlCl3+3H2O 氢氧化铝的碱性比酸性略强，故铝盐都易水解。
硼族元素及其化合物
铝的卤化物从氟化物到碘化物，键型由离子键过渡 到共价键，这是因为F-、Cl-、Br-、I-的变形性依次增强， 其中最重要的是AlCl3。无水氯化铝是无色晶体，常温下 有挥发性，经测定其蒸发密度知它的分子式相当于Al2Cl6， 是共价化合物，为双聚分子。AlCl3溶于所有的有机溶剂， 在水中也易溶，因水解作用，其溶液显较强酸性，水解 过程中有碱式盐生成，其水解过程如下：
3. 铝的重要化合物
铝的重要化合物有氧化物、氢氧化物及卤化物。
氧化铝（Al2O3）是一种难熔的且不溶于水的白色粉末， 经灼烧后的氧化铝也不溶于酸。刚玉是存在于自然界中的 结晶氧化铝，其硬度仅次于金刚砂（碳化硅），是很好的 磨料。经特殊处理的氧化铝粉末，疏松多孔，具有很大的 相对表面积，有很强的吸附性能，叫做活性氧化铝，广泛 用作层析工作中的吸附剂。
无机化学
硼族元素及其化合物
硼族元素位于周期表中第ⅢA族，主 要包括硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）、 铟（In）、铊（Tl）五种元素。
硼族元素及其化合物
一、 硼族元素通性
硼族元素的价电子层结构为ns2np1，其氧化数为+3 和+1，以+3为主要特征，在+3氧化态时完全是共价化合 物。由于它们价电子层的四个轨道中只有三个电子，价电 子数少于价电子层轨道数，故称为缺电子原子，所形成的 化合物被称为缺电子化合物。因此硼族元素有极强的接受 电子的能力，易形成聚合型分子（如Al2Cl6）和配位键化 合物。表8-19是硼族元素的一些基本性质。
硼族元素
硼族元素n s2n p1B为非金属单质，Al、Ga、In、Tl是金属B，Al，Ga（+3）In （+1，+3）Tl（+1）最大配位数：B： 4 HBF4其他 6 Na3AlF6金属性：总的变化规律是由上而下逐渐增强不规则变化的IIIＡ族金属的熔点;镓的反常熔点与其存在Ga2有关! 元素Al Ga In Tlm.p./℃660 30 157 303存在和提取天然资源提取Ｂ硼砂等硼酸盐金属镁还原Ａl 铝土矿（Al2O3·xH2O）电解４Ａl（s）＋３Ｏ２（g）=２Ａl２Ｏ３（g）m o lKJH Or/3339-=∆硼（Boron）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单质硼的性质无定形硼比较活泼，室温下与F2反应，与Cl2, Br2, O2, S 等反应需加热，高温下与C, N2反应生成碳化物和氮化物，以几个反应较重要：2B + 6H2O ∆2B(OH)3+ 3H2B + 3HNO3 =H3BO3 + 3NO22B + 2OH- + 2H2O= 2BO2- + 3H2单质硼的制备方法:酸法和碱法两种1酸法:Mg2B2O5·H2O+2H2SO4=2H3BO3+2MgSO4虽可直接得H3BO3,但需耐酸设备等苛刻条件2碱法:Mg2B2O5·H2O+2NaOH=2NaBO2+2Mg(OH)2(浓) ↓浓的水溶液↓通CO2调碱度4NaBO2+CO2+10H2O=2Na2B4O7·10H2O+NaCO3硼砂↓溶于水，用H2SO4调酸度Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O= 4H3BO3+ Na2SO4溶解度小↓Δ脱水2 H3BO3 =B2O3 + 3H2O↓MgB2O3+3Mg =3MgO+2B (粗硼)粗硼含金属氧化物、硼化物及未反应完的B2O3↓用HCl, NaOH, HF (l) 处理纯硼( 95 % ~ 98 % )↓I2BI3↓钽丝（1000~1300K）2BI3 =2B+3I2（>99.95%)3电解B2O3 :在KBF4中的融体可得晶态硼。
第讲硼族元素全解
第讲硼族元素全解硼族元素是周期表中位于第三主族的化学元素。
该族元素的原子结构特点、物理化学性质等方面有很多值得关注的地方。
原子结构特点硼族元素的原子结构特点有以下几点：原子半径硼族元素的原子半径在同一周期中逐渐减小，在同一族中则随着核电荷数增加而逐渐减小。
电子亲和能硼族元素的电子亲和能呈右下方向递减的趋势，其中铍的电子亲和能最小，铟的电子亲和能最大。
电离能硼族元素的电离能值，随着核电荷数增加而逐渐增大，在同一周期中的电离能值逐渐增大。
值得注意的是，三价铍电离能较小，因为可能存在相对稳定的三价氧化物，使得它不容易丧失一个电子。
化合价电子数硼族元素的化合价电子数为3个，因此大多数化合物都为三配位，分子为平面三角形或三棱柱形。
值得注意的是，硼族元素同样也会形成四、五、六价化合物。
物理化学性质硼族元素的物理化学性质主要表现为以下几个方面：电子构型硼族元素的电子构型为ns2np1，其中n依次为2、3、4、5、6，p轨道只有一个未被占据，因此硼族元素属于典型的半金属元素。
化合反应•与非金属的反应：硼族元素可与氧、氮等非金属元素发生化学反应，并有产物生成。
•与金属的反应：大多数硼族元素均能够和金属反应，生成非常具有特异性的异构体。
物理性质•密度：硼族元素的密度随着原子序数的增加而逐渐增大。
•熔点：硼族元素的熔点随着原子序数的增加而先增后降。
•固定化学反应：硼族元素的固定化学反应能力很强，是化学反应中经常用到的一种试剂。
典型代表元素硼族元素中，最典型的代表元素为硼、铝、镓和铟。
硼硼的存在形式有硼酸、硼砂和硼烷等。
其烷基化合物中的双止键和三角形构型具有独特的结构。
硼制品被广泛地应用于一些领域，如玻璃、烟花、橡胶和塑料的生产等。
铝铝是第三大产量金属，铝和铝合金引人瞩目的特性是轻、硬、耐腐蚀、导电和热传导性好。
因此铝及其合金被广泛应用于汽车、航空和建筑等各个领域。
镓镓是一种蓝黑色的金属元素，也称为“未来金属”。
其压电和半导体性质被广泛地运用于电子技术领域，如生物医学、计算和通讯应用等。
第16章-硼族元素
第16章硼族元素16.1 硼族元素的通性16.1.1 硼族元素的通性包括硼、铝、镓、铟、铊五种元素。
硼在自然界中有硼镁矿、硼砂等；铝在地壳中的含量仅次于氧和硅，占第三位，主要以长石、云母、高岭土等硅酸盐形式存在。
镓、铟、铊比较分散，没有单独矿藏，与其他矿物共生。
硼的原子半径最小，核电荷对外层电子的吸引较强，为非金属，其余四种元素为金属，从硼到铝是由非金属突变到金属，不是逐渐过渡的。
●硼族元素氧化物的酸碱性递变规律：硼的氧化物呈酸性，铝和镓的氧化物为两性，铟和铊的氧化物是碱性的。
●硼族元素的价电子构型为ns2np1，一般氧化态为+III。
“惰性电子对效应”，随着原子序数的递增，生成低氧化态的(+I)的倾向增强。
镓、铟、铊在一定的条件下能显示出+I氧化态，特别是Tl ，其+I氧化态常见，Tl(+I)的化合物具有较强的离子健特征。
●硼、铝两元素亲氧特性表现得突出。
●硼族元素价电子轨道（ns和np）数为4，而价电子仅为3，为缺电子原子，它们所形成的化合物有些为缺电子化合物。
有空的价键轨道，这些化合物有很强的接受电子的趋势，容易形成聚合分子（如：Al2Cl6）和配合物（如：HBF4）。
在此过程中，中心原子价轨道由sp2杂化过渡到sp3杂化，相应分子从平面结构过渡到立体结构。
硼原子最高配位数为4，而其它元素外层d轨道可参与成键，最高配位数可以为6。
16.2 硼族元素的单质及其化合物硼在自然界主要以含氧化合物的形式存在。
硼的重要矿石有硼砂Na2B4O7·10H2O，方硼石2Mg3B8O15•MgCl2，硼镁矿Mg2B2O5•H2O等。
铝在自然界分布很广，主要以铝矾土矿形式存在，它是一种含有杂质的水合氧化铝矿。
镓、铟、铊在自然界单独矿物，以杂质的形式分散在其它矿物中。
16.2.1 硼族元素的单质1. 单质硼(1) 单质硼的结构单质硼有多种同素异形体，包括无定形硼和晶体硼。
无定形硼为棕色粉末，晶体硼呈黑灰色。
硼族
Na 2B4O7 NiO Ni(BO2 )2 2NaBO2 (棕色)
3.硼的卤化物
• 结构： B：sp2杂化 • BX3性质： BF3
X
B
X
BCl3 BBr3 l -46 91.3 BI3 s 49.9 210
X
室温下 g g 聚集态 熔点/℃ -127.1 -107 沸点/℃ -100.4 12.7
④ 被氯氯化
B2 H6 (g) 6Cl2 (g) 2BCl3 (l) 6HCl
r H -1376kJ mol
m
-1
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 -H2O
B2O3
H3BO3
水解：
BX3 3H2O H3BO3 3HX (X Cl,Br,I)
4BF3 3H2 O H3 BO3 3H[BF 4]
BF3 HF HF BF3
卤素的电负性为F>Cl>Br>I,但为什么卤化硼接受电 子对能力的次序为BF3<BCl3<BBr3<BI3? 除配位原子的电负性影响卤化硼分子接受电子对的 能力外，还有其他因素： 1 离域p键的形成降低了B原子进一步接受外来电子 的能力，BX3中B原子利用空的2p轨道和卤素原子形 成Π46大p键，降低了该空轨道接受电子对的能力。 而F半径最小，I半径最大，因此大键强度为 BF3>BCl3>BBr3>BI3，所以BI3最易接受外来电子。 2 卤化硼接受外来电子对后分子构型将由平面三角形 变为四面体，构型的转化需要一定的能量。卤化硼 构型改变能大小顺序为BF3>BCl3>BBr3>BI3。
元素讲义7 主族元素硼
元素讲义7 主族元素（p 区）硼族元素n s 2n p 1：B 、Al 、Ga 、In 、Tl硼1．硼的化学性质与Si 有某些相似之处（对角线相似原则），通常硼呈现+3氧化态，负氧化态的情况很少。
硼与金属形成非化学计量的化合物，M 4B 、M 2B 、MB 、M 3B 4、MB 2、MB 6等。
(1) B 2O 3与SiO 2都是固态酸性氧化物，Al 2O 3是两性，CO 2是气态酸性； (2) H 3BO 3与H 4SiO 4都是的酸； (3) 多硼酸盐与多硅酸盐结构相似；(4) 硼烷、硅烷可形成多种可燃性气态物质，而AlH 3是固态。
2．在自然界中存在：硼砂：Na 2B 4O 7·10H 2O ，四水硼砂：Na 2B 4O 7·4H 2O ，天然硼酸：H 3BO 3。
一、硼单质：1．无定形硼为棕色粉末， 高熔沸点（m.p. 2300℃，b.p. 2550℃）单质硼有多种复杂的晶体结构，其中最普通的一种是α - 菱形硼，其基本结构单元为正二十面体的对称几何构型，然后由B 12的这种二十面体的布起来组成六方晶系的α - 菱形硼。
2．硼的结构和性质：(1) 硼和硅一样在常温下较惰性，仅与F 2反应。
对于单质硼的同素异构形体而言，结晶状单质硼较惰性，无定形硼则比较活泼，在高温下：(2)单质硼作还原剂： 3SiO 2 + 4B强热3Si + 2B 2 2B + 6H 2O(g)赤热2B(OH)3 + 3H 2↑(3) 与氧化性的酸反应，生成H 3BO 3(4) 在有氧化剂存在时，与碱反应： 2B + 2NaOH + 3KNO 3共熔2NaBO 2 + 3KNO 2 + H 2O二、硼的化合物： 1．硼烷：(1) 这类氢化物的物理性质相似于烷烃，故称硼烷。
多数硼烷组成是B n H n + 4、B n H n + 6，少数为B n H n +8、B n H n + 10。
但最简单的硼烷是B 2H 6。
第13章--硼族元素
(3) Al(OH)4-+NH4+ — Al(OH)3 + NH3 + H2O
4. 为何BH3不存在，而BF3却稳定存在？
解: 因为BH3是缺电子化合物，不稳定，经过形成B2H6使 B旳缺电子性得到补偿； BF3虽然也是缺电子分子，但是F原子中未参加成键旳P 轨道有孤对电子，能够与B旳空旳P轨道形成离域π键π46 ，补偿了B旳缺电子性质，所以不需要形成二聚体。
三、 硼旳卤化物
BX3旳中心硼原子旳轨道采用sp2杂化，构型 为三角形，为缺电子构造。
X
B
X
X
BX3 是经典旳强旳路易斯酸，如：
BF3(g) ＋ NH3
H3N→BF3
BX3水中发生强烈水解：
BCl3＋3 H2O
B(OH)3＋3 HCl
将 BF3 通入水中: BF3＋ 3 H2O ——B(OH)3 ＋ 3 HF
5. 为何BF3中B-F键能是646kJ/mol, 而NF3中N-F仅为 280kJ/mol 解：BF3分子中存在离域π键π46，即B-F除σ键外还有π键 ，而NF3分子中N-F键是单键； 而且NF3是三角锥形，F原子之间斥力大，使分子稳定性 降低，键能减小，BF3是三角形，F原子间斥力小，分子 稳定，键能增大。
3B2H6+6NH3→2B3N3H6+12H2 xB2H6+2xNH3=2(BN)x+6xH2
二、 硼旳含氧化合物
1 B2O3 和 H3BO3
B2O3 是最难结晶旳物质之一。在红热条件下 硼酸脱水只能得到玻璃态旳 B2O3，只有在较低旳 温度下、极其缓慢地脱水才干得到 B2O3 晶体。
第十二章：.硼族元素
“缺电子化合物”有空的价层轨道，所以有非常强的 继续接受电子对的能力， （1）自身聚合 （2）路易斯酸 （3）多中心缺电子键
§12-3 硼及其化合物（Boron and its Compounds） 一、单质 1、单质硼有多种同素异形体
4MnSO4 10NaBiO3 14H2 SO4 4NaMnO4 5Bi2 (SO4 )3 3Na2 SO4 14H2O
3、解释： (1)西奇威克：刚充满的d(或f)亚层的屏蔽作用较弱，价 电子受到核引力较强，强穿透力的ns电子极难失去；
(2)德拉戈：重元素的价层轨道的重迭程度较差；全满 d(和f)亚层强烈排斥键合原子的原子实。
(i) B2O3与SiO2：固态酸性; (ii) H3BO3与H4SiO4都是很弱的酸； (iii) 多硼酸盐与多硅酸盐结构相似； (iv) 硼烷、硅烷可燃性气体。
（2）常温不活泼，仅与F2反应，在高温下活泼， (3) 与氧化性的酸反应，生成H3BO3
B + 3HNO3 (浓) = H3BO3 + 3NO2
2B+3X2 2BX3
3CaF2 + B2O3 + 3H2SO4 (浓) = 2BF3 + 3CaSO4 + 3H2O
c.卤化法
d.置换法
B2O3 + 3C + 3Cl2 = 2BCl3 + 3CO
BF3 (g)+AlCl3 AlF3 + BCl3
BF3 (g)+ AlBr3 AlF3 + BBr3
第13章 硼族元素
+3 + 1， + 3 +1
硼族元素原子有四个价层轨道和三个价电子。这种价电
子数小于价层轨道数的原子称为缺电子原子，它们所形成 的化合物为缺电子化合物。在缺电子化合物中，由于有空 的价层轨道存在，所以它们具有很强的接受电子对的能力， 容易形成聚合分子和配合物。
在硼的化合物中，B 的最高配位数为 4，而在硼族其他元 素的化合物中，中心原子的配位数可以是 6。
在高温下硼能同 N2，S，X2 等非金 属单质反应：
2 B + N2 —— 2 BN 2 B + 3 Cl2 —— 2 BCl3 2 B + 3 S —— B2S3
无定形硼不与非氧化性酸作用，但可以 和热浓硫酸、热浓硝酸起反应：
2 B + 3 H2SO4（浓）—— 2 H3BO3 + 3 SO2↑
硼氢化合物中有 5 种常见键型
B—H 10 个
H B8
B10 H
H2 H B1 H1
H B9 H
B2
B3
H B6 H
H4 B4 H H3
H B5
B7 H
硼氢化合物中有 5 种常见键型
B—B
2个
H B8
B10 H
H2 H B1 H1
H B9 H
B2
B3
H B6 H
H4 B4 H H3
H B5
B7 H
B12 单元在空间采取不同的排布方式， 则形成晶体硼单质的不同晶型。
上图即为 B12 单元的一种最普通的空间 排布 ， −菱形硼。
在这种晶体中， B12 单元按层排布。
每个 B12 单元，与同一层中的 6 个 B12 单 元以三中心二电子键联结。见图中虚线。
无机化学第十三章硼族元素
B2O3＋ 3 H2O
2 H3BO3 (aq)
若水量不充足，如遇到热的水蒸气或潮气时
B2O3 ＋ H2O ( g )
2 HBO2 ( g ) 18
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。
H O
O B OH H
B：SP2杂化；存在分子间氢键
19
OH OH
铟
镓
铊
5
13 － 1 硼单质及其化合物
13 － 1 － 1 硼单质
1、 硼的同素异形体
α-菱形硼(B12)结构: 正二十面体
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
6
3 硼单质的制备
工业上采用碱法分解硼镁矿制备硼单质
Mg2B2O5 H2O 2NaOH 2NaBO2 2Mg(OH )2 4NaBO2 CO2 10H2O Na2B4O7 10H2O Na2CO3 Na2B4O7 H2SO4 5H2O 4H3BO3 Na2SO4 2H3BO3 B2O3 3H2O B2O3 3Mg 2B 3MgO
11
⑤硼的氮化物
B2H6与NH3在873K反应，可生成BN
BN与C2是等电子体，结构相似，性质相似： BN有三种晶型： •无定形 (类似于无定型碳) •六方晶型 (类似于石墨) 作润滑剂
•立方晶型 (类似于金刚石)
作磨料、坩埚材料 12
2、 硼烷的结构
最简单的硼烷是 B2H6
2 BH3(g) ＝ B2H6(g) △rH ＝ －148 kJ·mol－1
H3BO3是Lewis酸，是一元酸。
OH
B
＋ Ｈ2O
硼族元素(IIIA族)类型和特征
氧化态为+3,但随原子序数增大，ns2 趋向稳定， Tl: +1氧化态为特征
→ 缺电子化合物，Lewis酸：BF3 AlCl3等
问题
B12
1
3
4
2
B12
B12
5
6
9
8
10
7
B1
2
B1
2
11
12
B1
6个3c-2e键
2
6个正常B-B
203 pm 171 pm
B5H9
例1：戊硼烷－9（B5H9）分子结构
（1）价轨道数：4×5 + 1×9 = 29
5B 9H （2）价电子数 3×5 + 1×9 = 24
5B 9H
H
B
H
B
5个 B-H 2c-2e: 2e×5=10e
硼族元素（IIIA族 ）类型和特征
B Al Ga In Tl 硼铝镓铟铊
一、硼族元素 （在周期表中位置：第IIIA族）
相似性
递变性
2s22p1 B 1、最外层都有
3个电子，氧化 数主要有+3和
＋1
3s23p1 Al +1，易形成共 主
价化合物。
要
氧
4s24p1 Ga
化
2、气态氢化物 态
的通式：RH3
4个 B-H-B 3c-2e: 2e×4=8e 1个 B 3c-2e: 2e×1=2e
H B
H B
H
H H
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向下金属性加强，向右非金属性加强，向右向下金属性非金属 性相近. 实质是原子或离子的电场力引起的, 电场力相近, 对外 层电子的约束力相近, 因此Li-Mg, Be-Al, B-Si的性质相近 的性质相近
三、 铝
铝单质和酸碱的反应、还原性、化合物酸碱性 铝的冶炼中学全部讲过. 铝单质和酸碱的反应、还原性、化合物酸碱性, 铝的冶炼中学全部讲过
(3) 硼砂
硼砂是硼的最主要的含氧酸盐, 白色, 玻璃光泽.
2个B：sp2 BO3， 个 ： 另2个B：sp3 BO4 个 ： 因此硼砂和过渡金属氧化物Cr2O3, CuO, MnO, NiO, Fe2O3等 也发生硼珠反应, 而实际上的硼珠反应是用硼砂来做 硼珠反应是用硼砂来做. 硼珠反应是用硼砂来做 2°硼砂的水解 ° 生成等摩尔的弱酸和弱酸盐, 形成缓冲溶液. 0.01 ml/L的硼砂 溶液pH＝ 9.24。
硼族元素
§本章摘要§ 本章摘要§ 1.硼 硼 单质 硼烷 硼的含氧化合物 硼与硅的相似性
2.铝 铝 Al2O3的两种变体 铝盐 3.镓 铟 铊（自学） 镓 自学） 单质 氧化物及氢氧化物
盐类Tl(III)的氧化性 的氧化性 盐类
一、概 述
以硼酸盐矿物存在（如硼砂Na 硼 B 以硼酸盐矿物存在（如硼砂 2B4O7·10H2O，硼镁 ， 矿Mg2B2O5·H2O） ） 键存在， 最为广泛， 铝 Al 以Al-O键存在，矿物以铝矾土 2O3)最为广泛， 键存在 矿物以铝矾土(Al 最为广泛 第3位 位 镓 Ga 与Zn, Fe, Al, Cr等矿共生 等矿共生 与闪锌矿ZnS共生 铟 In 与闪锌矿 共生 与闪锌矿ZnS共生 铊 Tl 与闪锌矿 共生 Ga, In, Tl 属稀散元素，无单独矿藏 属稀散元素，
共用价电子44个 共用价电子 个
/eclass/zyjck/inorchem/class/chpt1 6/flash/16-01-2-1.htm
（2）乙硼烷制备 ）
质子置换法: 质子置换法 2MnB + 6H+ --- B2H6 + 2Mn3+
还原法: 还原法 4BCl3 + LiAlH4 --- 2B2H6 + 3LiCl + 3AlCl3
589.3
1.62(Ⅰ)
(非)金属性 非金属 键能 kJ.mol-1 C-H 411 B-H 389 SiSi-H 318 C-O 358 B-O 561
金属性增强 SiSi-O 452 C-C 346 B-B 293 SiSi-Si 222
1.缺电子：价电子数(3个)<价层轨道数（ 1.缺电子：价电子数(3个)<价层轨道数（4个） 缺电子 (3 价层轨道数 +3氧化态的化合物( +3氧化态的化合物(如：BF3）为缺电子化 氧化态的化合物 合物，有较强的继续接受电子的能力。 合物，有较强的继续接受电子的能力。表现在 分子的自聚（ 分子的自聚（2BH3→B2H6）及同电子对给予体 形成稳定配合物（ 等方面。 形成稳定配合物（HBF4）等方面。 杂化→ sp2杂化→sp3杂化
1. Al2O3的两种变体
γ-Al2O3: 由Al(OH)3脱水制得，既可溶于酸，又可溶于碱的 2O3。 脱水制得，既可溶于酸，又可溶于碱的Al α-Al2O3: 若将 -Al2O3 高温灼烧 则变成 α -Al2O3，α-Al2O3 既不溶于酸也不溶 若将γ 高温灼烧, ， 于碱。 共熔时转变为可溶物。其实相当于K 的熔矿作用。 于碱。和KHSO4共熔时转变为可溶物。其实相当于 2S2O7的熔矿作用。
二、硼
1. 单质
黄棕色固体，高硬度， 黄棕色固体，高硬度，高沸点 （1） 制备 ）
Mg2B2O5H2O硼源自镁矿浓NaOHN aB O2
偏硼酸钠
CO2+H2O
硼砂（四硼酸钠） H2SO4
Na2B4O710H2O
B
用Mg或Al 还原 2O3 或 还原B
Mg 或 A l
B2O3
加热
H 3B O 3
硼酸
B2O3 + 3Mg --- 3MgO + 2B (高温 高温) 高温 用H2还原三溴化硼 2BBr3 + 3H2 --- 2B + 6HBr (W丝, 高温 丝 高温)
4、硼的卤化物
缺电子化合物， Lewis酸 BF3 BCl3 BBr3 结构 平面三角形 键级 3σ + 1 ∏46 键长/pm B-F 132 /pm (正常B-F单键150) ( B-F 150) B-X键能 613.3 456 377 BCl3、BBr3 ∏46较弱，BI3可忽略∏46
BI3
2. 铝盐
溶液中滴加Na 沉淀, 不能得Al 向Al3+溶液中滴加 2CO3得Al(OH)3沉淀 不能得 2(CO3)3; 也得Al(OH)3沉淀 不能得 2S3。(由于水解严重 Al2(CO3)3和Al2S3在水溶 沉淀, 不能得Al 由于水解严重, 加Na2S也得 也得 由于水解严重 液中不存在) 液中不存在 水溶液中不能结晶出AlCl3无水盐 制无水 无水盐, 制无水AlCl3要用干法 水溶液中不能结晶出 2Al + 3Cl2---- 2AlCl3 或 Al2O3 + 3Cl2 + 3C ---- 2AlCl3 + 3CO(气体 气体) 气体 除了铝的氟化物是离子晶体外, 其余卤化物共价性强, 所以熔点沸点较低。 除了铝的氟化物是离子晶体外 其余卤化物共价性强 所以熔点沸点较低。 气相AlCl3, 有双聚分子，有配位键，或认为中央是形成三中心四电子的氯桥键。 有双聚分子，有配位键，或认为中央是形成三中心四电子的氯桥键。 气相
5 硼与硅的相似性
(1) 相似性 除硼与硅氧化物及含氧酸不相似以外，硼与硅单质的制备, 与 酸碱的作用, 氢化物的制备与性质等都相似. 硼和硅的卤化物水解性也相似: SiCl4 + 4H2O --- H4SiO4 + 4HCl BCl3 + 2H2O --- HBO2 + 3HCl 3SiF4 + 4H2O --- H4SiO4 + 2H2SiF6 氟硅酸 4BF3 + 2H2O --- HBO2 + HBF4 氟硼酸 (2) 对角线规则
2. 硼烷 borane ) 硼烷(
(1) 结构 最简单的硼烷，理应是BH 但结构研究表明它的分子式是 最简单的硼烷，理应是 3，但结构研究表明它的分子式是B2H6，端基 上的H和 之间形成 之间形成σ键 和两个B形成分子平面 上的 和B之间形成 键(sp3-s)。 四个端 和两个 形成分子平面，中间 。 四个端H和两个 形成分子平面， 两个H不在分子平面内 其连线垂直于分子平面，上下各一个, 上面的H 不在分子平面内， 两个 不在分子平面内，其连线垂直于分子平面，上下各一个 上面的 所成的键为三中心两电子键，称为氢桥键 氢桥键。 所成的键为三中心两电子键，称为氢桥键。
ⅢA
价电层结构 主要氧化数 电离能I 电离能I1 电负性
B
2s22p1 +3 800.6 2.04
Al
3s23p1 +3 577.6 1.61
Ga
4s24p1 （+1）+3 +1）
In
5s25p1 +1 +3 558.3 1.78
Tl
6s26p1 +3） +1 （+3）
578.8
1.81（ 1.81（Ⅲ）
(2) Lewis酸性应用： 酸性应用
BF3、BCl3和无水AlCl3、无水GaCl3；在有机化学FriedelCraft反应中用作催化剂。
硼族元素卤化物比较 (X=F、 (X=F、CI)BX3 AlX3 GaX3 InX3 TlX3 稳定性 GaX InX TlX 共价 稳定性 BF3 AlF3 GaF3 InF3 TlF3 离子晶体,熔点高,溶于水, 离子晶体,熔点高,溶于水,易水解 增强 减弱
3 硼的含氧化合物
(1) 三氧化二硼
单质硼燃烧或硼酸脱水得B2O3，无色晶体。B2O3和SiO2的性质 ，无色晶体。 单质硼燃烧或硼酸脱水得 和 的性质 差别较大。 差别较大。 B2O3 + 3H2O ---2H3BO3 硼酸酐 B2O3和水蒸气反应生成易挥发的偏硼酸 和水蒸气反应生成易挥发的偏硼酸: B2O3 ＋ H2O --- 2HBO2 B2O3和许多种金属氧化物在熔融时生成有特征颜色的硼珠， 和许多种金属氧化物在熔融时生成有特征颜色的硼珠， 可用于鉴定。 可用于鉴定。 CoO + B2O3 --- Co(BO2)2 深蓝色 Cr2O3的硼珠 绿色 CuO的硼珠 蓝色 的硼珠 MnO的硼珠 紫色 NiO的硼珠 绿色 的硼珠 的硼珠 Fe2O3的硼珠 黄色
4 °加合
B2H6+2CO→2[H3B←CO] B2H6+2NH3=2[H3B←NH3] B2H6+2LiH→2LiBH4 B2H6+2NaH→2NaBH4
5°氯化 °
B2H6(g)+6Cl2(g)=2BCl3(l)+6HCl(g)
/eclass/zyjck/inorchem/class/chpt16/flash/16-01-2-3.htm
(2) 硼酸 H3BO3
2 °弱酸性
缺电子结构造成的
在H3BO3中加入甘油(丙三醇)，酸性可增强 酸性可增强，原因是显酸性的机 酸性可增强 理发生了变化:
H3BO3遇到某种比它强的酸时，有显碱性 碱性的可能: 碱性 B(OH)3 + H3PO4 -- BPO4 + 3H2O (中和反应) 3°硼酸的鉴定反应 点燃时: 点燃时 硼酸三乙酯燃烧显绿色火焰
263.6
均共价化合物，蒸气分子为单分子。 均共价化合物，蒸气分子为单分子。
(1) Lewis酸性： 酸性： 酸性