高中化学竞赛-中级无机化学---硼烷及其衍生物PPT课件

21.01.2021
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1 1 9 .2 p m 177pm 9 6 .5 0
1 3 2 .9 p m
B 2H 6
1 2 1 .8 0
B 4H 10
H
B 5H 9
B 5H 11
B H
桥式 H
B 6H 10
B 10H 14
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三种硼烷之间的关系
硼烷结构是以三角形面为结构单元的多面体，
H
HBH H
H
B
B
H
H
HB H
H
B 4H 10
H
H
BB
H
H
H
B H
H
BB
B
H
H
H
B 6H 10
HH
HB H
HB
H B
H
H
H
B 3H 9
H
H B
H
H B
H
B
H
B HH
H
B HH
B 5H 11
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2.硼烷多面体结构类型
多面体结构复杂，形状各异，结构类型有：闭 合型（closo-）、鸟窝型（nido-）、蛛网型 （arachno-）、敞网型（nypho-）。又分别称 为闭式、巢式、网式、链式 .
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H
H
H
B
B
H
H
H
H
H
H
B
B
H
H
H
(a)
(b)
图6-6 （a）B2 H6中的B-H-B3c-2e键 （b）B2 H6 的分子结构
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①2c-2e BB键 ②2c-2e BH键 ③3c-2e BHB键（氢桥键）
④3c-2e BBB键
⑤5c-6e 硼键
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如果多面体顶点全部占据则为闭合型（闭式）；缺
一个顶点为鸟巢型（巢式）；缺两个顶点则为蛛网
型（网式）；缺三个顶点则为敞网型（链式，敞网
式）。表明硼烷要么是多面体结构，要么是多面体
碎片
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BnHn+m
B6H62m=2
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– BH +4H
– BH +2H
B5H9 m=4
§ 6-2 硼烷及其衍生物
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硼氢化物在历史上曾经叫做“缺电子化合物”。 20世纪40年代H.C.Longuet-Higgins提出一个三电 子=电子键（3c-2e键）的新概念。
硼能形成多种氢化物，硼氢化物通称硼烷。最简 单的硼烷是乙硼烷B2H6 ，而不是BH3 .
21.01.Hale Waihona Puke Baidu021
3 M g B 2 + 3 M g + 1 2 H C l = B 6 H 1 0 + 6 M g C l 2 + 6 H 2
2.乙硼烷是由高级硼烷的热分解制备 n B 4 H 1 0 △B 2 H 6+ 较 高 级 硼 烷
3.在H2存在下，通过控制热解B2H6可以制的其他较
高级硼烷。热解的温度不同，产物不同.
3.前缀表明结构类型:如闭式、巢式、网式、链式。
4.对于硼烷阴离子应在括号内标出所带电荷数。
B12H122闭式十二硼烷阴离子（2-）
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1. 硼烷的化学键
（1）乙硼烷的化学键分析 2个BH2基团位于xy同一平面内，在垂直于xy 平面内分布着2个B-H-B 的3c-2e键（氢桥键）， B原子之间没有直接成键.
B 10H 14
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1. 与Lewis碱的反应
①碱加成反应 ②碱裂解反应 ③ 去桥式质子的反应（酸碱中和反应）
= B 2H 6+6H 2O 2H 3B O 3+6H 2
（4）所有挥发性硼烷都有毒。
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1. 硼烷的命名类似于烷烃，B原子在10以下用甲、乙、 丙、丁······十个干支字表示B原子数，10以上用中文数 字字头十一、十二、十三······称某硼烷。
2.在词干后的圆括号（）内标出氢原子数。
M=2n+4 b=n+2 巢式 M=2n+6 b=n+3 网式 M=2n+8 b=n+4 链式
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1 1 9 .2 p m 177pm 9 6 .5 0
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B 2H 6
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B 4H 10
H
B 5H 9
B 5H 11
B H
桥式 H
B 6H 10
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德国化学家在1912-1934年的22年间一共合成和 鉴定了6个硼氢化物，他们分别属于多氢型BnHn+6和 少氢型 BnHn+4两类。
到目前为止，已有50多种硼烷分子和多种多面体硼 烷阴离子被合成和鉴定。
硼烷及其衍生物也是原子簇化合物，它们只是非金 属原子簇而已。
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1.最初用HCl或H3PO4与MgB2反应，制备一系列的 硼烷
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半拓扑图（结构式），就是指保持化学键不断 裂的前提下将硼烷的立体图像平摊在一个二维平 面上所得的图像.
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H
B5H9
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H
H
H
B HB
H
B
H
B
B
H
H
H
B5H9
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用6种硼烷结构的成键要素画出各种硼烷的结构式
H B
H
H H
B H
H
B 2H 6
H
H
H
B HB
H BH
BB
HH
H
B 5H 9
架成键电子数。
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硼烷、硼烷阴离子、碳硼烷的结构通式
[(CH)a(BH)pHq]d-
a、p为骨架原子数，q为额外的H原子数，d为 离子电荷数
假设
CH BH
H
P
S
贡献电子 数
3e
2e
1e
3e
4e
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b表示骨架成键电子对数，n为骨架原子数 若 M=2n+2 b=n+1 闭式
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B2H6 100℃.H2.10MPa B4H10+H2
5B2H6 200-250℃.H2 2B5H9+6H2
3B4H10
△
2B5H11 +B2H6 +H2
4.硼烷阴离子的合成：通过与乙硼烷或其他含BH3 基团的硼烷的作用，生成较高级的硼烷阴离子
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B 2 H 6 + N a B H 4 N a B 3 H 8 + H 2
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B4H10 m=6
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斜线方向: –BH, +2H 水平方向: +2H 垂直方向： –BH
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n+1
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n+2
n+3 (Wade 规则）19
3 Wade规则 英国化学家K.Wade提出了一个预言硼烷、硼烷
衍生物及原子簇化合物结构规则，叫Wade规则。 硼烷、碳硼烷及原子簇化合物的结构是决定与骨
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1. 物理性质
常温下,大多数硼烷是液体或固体，少数是气体。 2. 化学性质 （1）大多数硼烷的一个非常重要的化学性质是它 们与O2的猛烈的反应，通常爆炸。
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（2）多氢型的BnHn+6热稳定性很低，少氢型 的BnHn+4热稳定性较高。
（3）几乎所有的硼烷对水不稳定，发生水解 反应