无机化学_18硼铝族全解

乙硼烷 的性质
硼烷多数有毒、 有气味、不稳 (2)是强还原剂，能与强氧化剂反应。 定。
(1)B2H6暴露于空气中易燃烧或爆炸， 并放出大量的热： B2H6(g)＋3O2(g)＝B2O3(s)＋3H2O(g) △rH°＝-2166KJ· mol-1
例如与卤素反应生成卤化硼： B2H6＋6X2＝2BX3＋6HX
第十八章
硼铝族
二、硼单质的制备
１、在硼砂溶液中 加酸沉淀出硼酸
B4O72-＋2H+＋5H2O＝4H3BO3↓
△
２、硼酸加热脱 水得氧化硼
2H3BO3＝====B2O3+3H2O
△
３、高温还原氧 化硼，还原剂可 用活泼金属 Na,Mg,Al等。
晶态硼可用氢还 原卤化硼得到：
B2O3＋2Al＝====Al2O3＋2B
高温下硼几乎与所有的金属反应生成硼化物。 具有硬度大，耐高温，抗腐蚀等特点。金属硼 化物一般不符合原子价规律，如MgB2、Cr4B、 LaB6、Nb3B4等。 6 熔融
与金属反应
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1-3Baidu Nhomakorabea硼烷、乙硼烷的分子结构
硼烷 的组成
BnHn+4 BnHn+6
通式： ：B2H6, B5H9 ：B4H10, B5H11
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第十八章
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教学目的
１、掌握铝、锡、铅单质及其重要化合物的 性质和用途。 ２、掌握锗分族元素及其化合物性质变化规律 低价锡盐的还原性和常见铅盐的性质和用途.
３、了解铝的冶炼原理和方法。
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第一节 硼
1-1 概述
一、成键特征
价电子层结构 成键特点
在硼单质或硼 化合物中，共 存在有5种类型 的成键方式
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三中心 两电子 氢桥键
B2H6
2L
均裂
2BH3L
异裂
[BH2L2]++[BH4]－
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巢状硼烷结构
高硼烷的分子构型为正二十面体或为不完整的二十面体碎片 （去掉一个或几个顶角）所具有的巢状或蛛网状结构。在它 的分子结构中，可能存在有五种键型： H B—H 硼氢键 B—B 硼硼键 B B B B B B 开式硼桥键 B B
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第十八章 铝族 锗分族 Aluminium Family and Germanium Family ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA
3Li 4Be
11Na 12Mg 19K 37Rb 38Sr 87Fr 88Ra 20Ca
55Cs 56Ba
ⅤA ⅥA ⅦA 0 2He 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn
1273-1473K
2BBr3＋3H2=======2B＋6HBr
Ta 丝
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1-2 硼的结构和性质
图14-5 菱形硼的结构
１、基本结构单元是B12正二十面体，如图所示。 ２、基本结构单元间以三中心二电子键和σ键相互连 接而成硼晶体。
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↑↓
↑ B： 2s22p1
B原子的价电子数(3)少于价 层轨道数(4)，这种原子称 缺电子原子。 所谓多中心键就是指较多的原 子靠较少的电子结合起来的一 种离域的共价键。
B是缺电 子原子 形成多 中心键
B—H 硼氢键
B—B 硼硼键 B
H B B
B
B B 开式硼 桥键
B B
氢桥键
闭合硼 3 桥键
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性质
燃烧反应 与非金属反应 与酸反应 与强碱反应
973K
4B(s)+3O2(g)===2B2O3(s) △rH°＝-2887KJ·mol-1
2B＋3X2＝2BX3 2B＋N2＝2BN 2B＋3S＝B2S3
硼可用于炼钢 业中作去氧剂
B＋3HNO3＝H3BO3＋3NO2↑ 2B＋3H2SO4＝2H3BO3＋3SO2↑ 2B＋6NaOH==2Na3BO3＋3H2↑
在硼氢化物中，H的氧化数为-1，BH4-离子半 径大，所以它是比硼烷还原性更强的还原剂， 特别是在有机反应中具有选择性（如NaBH4 只还原醛、酮和酰氯类），且用量少，操作 简单，对温度无特殊要求， 副反应少等优点。 另外LiBH4具有很高的燃烧热，可作为火箭燃 料。
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性质
强还原性
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1-5 卤化物和氟硼酸 一、卤化物
与卤化硅相似，卤化 硼极易水解生成硼酸
直接同卤素反应:
2B+3Cl2 =2BCl3 BCl3＋3H2O＝H3BO3＋3HCl SiCl4＋3H2O＝H2SiO3＋4HCl
想一想：卤化硼和卤化硅都容易水解而碳的卤化物不水解？ 1、中心原子都有可利用的空轨道： B是缺电子原子，在 BX3分子中，B原子还有空的P轨道；卤化硅中硅有可利用的 3d空轨道。因此它们都容易接受水的进攻而发生水解。 2、中心原子可利用的空轨道受到水进攻后，削弱了B—Cl或 Si—Cl键的强度，因而Cl-逐一被—OH取代，最终的水解产 物是它们的含氧酸。
氢桥键
闭合硼桥键 11
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1-4 硼氢配合物
制 备
BH3是不存在的，因为B的空d轨道容 易接受电子对，它与H-离子结合形成 的BH4-盐称为硼氢酸合物.
2LiH＋B2H6＝2LiBH4 4NaH＋BF3＝NaBH4＋3NaF 4NaH+B(OCH3)3=NaBH4+3NaCH3O
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(3)B2H6易水解(与硅烷相似)生成硼酸: B2H6＋6H2O＝2H3BO3↓＋6H2 (4)B2H6在373K以下稳定,高于此温度则分解放 出H2, 转变为高硼烷。 加压 2B2H6======B4H10＋H2 （5）B2H6与LiH反应,能生成一种比B2H6的还原性 更强的还原剂硼氢化锂： 2LiH＋B2H6＝2LiBH4 B2H6是制备其它一系列硼烷的原料,并用于合成化 学中,它对结构化学的发展起了很大的作用。
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乙硼烷 的结构
在B2H6分子中的化 学键型有2种： 4个B—H 键
Sp3杂化
2个三中心二电子键 （氢桥键）
B—H键和氢桥键分 别在两个互相垂直 的平面上
在B2H6分子中，共有14个价轨道 （两个B原子共有8个价轨道，6个H原 子共有6个价轨道 ），而只有12个价电 子（两个B原子共有6个价电子，6个H 原子共有6个价电子），所以B2H6是缺 电子化合物。