无机化学下册第十六章硼族

BX3 B2O3 B2S3 BN
H2O(g)
B X2，O2，S，N2
NaOH 熔融
HNO3 H3BO3＋NO2↑ H2SO4 H3BO3＋SO2↑
NaBO2＋H2
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3. 制备
a. 在硼砂溶液中加酸沉淀出硼酸
B4O72-+2H++5H2O＝4H3BO3↓
△
b. 硼酸加热脱水得氧化硼 2H3BO3====B2O3+3H2O
无机化学
第十六章 硼族元素
1
IIIA族
硼
5B
铝
13Al
镓
31Ga
铟
49In
铊
81Tl
Boron Aluminum Gallium Indium Thallium
2
教学要求：
1. 掌握硼 的单质、氢化物、卤化物、氧化物、含 氧酸及其盐的结构和性质。 2. 通过硼及其化合物的结构和性质，熟悉硼的缺 电子性以及它的成键特征。 3. 掌握铝、单质及其重要化合物的性质和用途。
电氧负化性(数χp+) 1化合2.0物4 稳定1.6性1 增1加.81
即惰性电子对效应明显
144 148 558 589 1.78 1.62
8
第二节 硼及其化合物
一、 多中心键 1. 成键特征
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。
2. 多中心键
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。
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二、 单质 1. 结构
1. 基本结构单元是B12正二十面体。 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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2. 性质
硼可用于炼钢中用作去氧剂
I. 燃烧反应
973K
4B(s)+3O2(g)===2B2O3(s) △rH°＝-2887KJ·mol-1
II. 与非金属反应
2B＋3X2＝2BX3 2B＋N2＝2BN 2B＋3S＝B2S3
824 118 形1成26缺电1子44化合14物8
I1/(kJ·mol-1)
801 578 579 558 589
价电原负电性子子( χ数p )
缺2电.04子原1子.61等电1子.81原子多1.7电8 子原1.6子2
∧
‖
∨
价层电子轨道数
特点
有空轨道
有孤对电子
举例
B、Fra Baidu bibliotekl
C、Si N、O、7X
Ga的半径较小，电负性比Al大， 所以铝的金属性要比镓的强。
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2. B2H6的性质
a. 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) △rHø＝-2166KJ·mol-1
b. 是强还原剂，能与强氧化剂反应； B2H6＋6X2＝2BX3＋6HX
c. B2H6易水解(与硅烷相似)生成硼酸； B2H6＋6H2O＝2H3BO3↓＋6H2
IIIA
硼(B) 铝(Al) 镓(Ga) 铟(In) 铊(Tl)
原子序数 价层电子构型
5
13
31
49 81
2s22p1 3s23p1 4s24p1 5s25p1 6s26p1
主要氧化数
+3
+3 +1,+3 +1,+3 +1,+3
原子半径/pm
82
118 126
I氧1/(k化J·m数ol-1+) 3化合80物1 稳定578性降低579
+3 +3 +1,+3 +1,+3 +1,+3
82 118 126 144 148 801 578 579 558 589 2.04 1.61 1.81 1.78 1.65 2
IIIA 原子序数 价层电子构型
主要氧化数
原子半径/pm I1/(kJ·mol-1) 电负性( χp )
硼(B) 铝(Al) 镓(Ga) 铟(In) 铊(Tl)
3
本章讲解内容
第一节 引 言 第二节 硼及其化合物 第三节 铝族元素
4
第一节 硼族元素的通性
一、 硼族元素概述
IIIA 原子序数 价层电子构型
主要氧化数
原子半径/pm I1/(kJ·mol-1) 电负性( χp )
硼(B) 铝(Al) 镓(Ga) 铟(In) 铊(Tl)
5
13
31
49 81
2s22p1 3s23p1 4s24p1 5s25p1 6s26p1
c. 高温还原氧化硼，还原剂可用活泼金属Na，Mg，Al等。 △
B2O3+3Mg====3MgO+2B
晶态硼可用氢还原卤化硼得到
2BBr3＋3H2==13=7=T3=-a1=丝5=73=K====2B＋6HBr
硼烷或碘化硼可以直接热分解得到硼。
2BI3=====2B+3I2
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三、硼烷
硼氢化合物性质与碳的氢化物(烷烃)、硅的氢化物(硅烷) 相似，所以硼的氢化物称为硼烷
1960年由Lipscomb提出来的，为此获得了1976年的诺贝尔化学奖
9
B原子的五中成键情况。
1 B－H键 键
B－H 2c－2e
2 桥式B－H－B键
H
B
B 3c－2e
3 B－B键 键
B－B 2c－2e
B
4 开式B－B－B硼桥键 B
B 3c－2e
B
5 闭式B－B－B硼桥键 B B 3c－2e
＋ ＋
III. 与酸反应 IV. 与强碱反应
B＋3HNO3＝H3BO3＋3NO2↑ 2B＋3H2SO4＝2H3BO3＋3SO2↑
熔融 2B＋2NaOH+2H2O==2NaBO2＋3H2↑
V. 与金属反应
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。 12
B反应关系图
H3BO3＋H2
5 2s22p1
13 3s23p1
31 4s24p1
49
81
5s25p1 6s26p1
+3
+3
+1,+3 +1,+3 +1,+3
82
118
126
144 148
801
578
579
558 589
2.04 1.61
1.81
1.78 1.62
周期表中，镓的熔点、沸点相差最大，可作高温温度计， 与其它金属可制低熔合金。
硼烷的组成
通式： BnHn+4 ：B2H6, B5H9 BnHn+6 ：B4H10, B5H11
硼烷多数有毒、有气味、不稳定
由于硼烷及其衍生物的特殊结构、性质和用途， 使硼烷及其有关的碳硼烷化学成为目前无机化学 主要研究领域之一！
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1. B2H6的结构
四个B-H 2c-2e键在同一水平面上 两个3c-2e键位于水平面上下与水平面垂直
硼族中以铝的密度最小，铊的最大6
IIIA
硼(B) 铝(Al) 镓(Ga) 铟(In) 铊(Tl)
原子序数
5
13
31
49 81
价层电子构型 2s22p1 3s23p1 4s24p1 5s25p1 6s26p1
价电主要子氧数化数价层电+3子轨道+3数 为+1缺,+电3 子+1原,+3子，+1,可+3
原子3半径/pm