高中化学竞赛无机化学绝密课件-硼族元素
【高中化学奥赛课件】硼族元素
B11以上:十一 ……, 例如: B16H20 十六硼烷
若原子数目相同,而H原子数目不同:
3. 结构
以B2H6的结构为例
B5H9 戊硼烷-9 B5H11 戊硼烷-11
14个价轨道 2个B原子:2×4 = 8个价轨道 6个H原子:6×1 = 6个价轨道
12个价电子数
2个B原子: 2 ×3=6个价电子 6个H原子: 6 ×1=6个价电子
B2O3
e.与碱反应:
2NaOH + 4H3BO3 = Na2B4O7 + 7H2O
过量NaOH使Na2B4O7变成NaBO2
Na2B4O7 + 2NaOH = 4NaBO2 + H2O
f. 偏硼酸HBO2
片状结构、锯齿链状或环状、三维网格结构
3 硼酸盐
(1) 硼酸盐基本
结构单元
BΦ3 平面三角形 BΦ 4 四面体(Φ = O, OH)
§16-5 惰性电子对效应和周期表中的斜线关系
§16-1 硼族元素的通性
1.硼族元素的基本性质
性质
元素
元素符号
原子序数
相对原子质量
价层电子构型
主要氧化数
共价半径/pm 离子半径(M +)/pm 离子半径(M3+)/pm 电离能I1/kJ.mol-1 电离能I2/kJ.mol-1 电离能I3/kJ.mol-1 电子亲合能E1/kJ.mol-1 电负性(Pauling)
实验测定
3c-2e bond (3 center-2 electron bond) B2H6分子 逆磁性(电子均已成对)
1H NMR → 2种H,比例4:2(4个H和2个H)
2个B与4个H共平面
在其他较高级硼烷中, 其结构还可能涉及另外三种成键要素: (2C-2e)的B-B键, 闭式(3C-2e)硼键, 开式(3C-2e)硼桥键。
化学竞赛无机化学绝密课件-硼族元素
H B8
B10 H
H H B1
H
H B9 H
B2
B3
H
B6 H
H
两
B4 H
图
H
中
H B5
B7 H
序
号
是
对
应
的
硼骨架相当 于缺少 2个顶点 的正 20 面体。
H
H
H BH
H
B
B
H
H BH
H
H
如图是丁硼烷-10(B4H10) 的键联关系
H
H
H BH
H
B
B
H
H BH
H
H
B-H 键 6 个 B-B 键 1 个 氢桥键 4个
12. 1 硼单质
无定形硼为黄棕色粉末。 晶体硼黑灰色,高硬度, 高熔点。
12. 1. 1 晶体硼的结构 晶体硼单质的基本结构单元为 正二十面体,十二个硼原子占据多 面体的顶点。
正二十面体共 20 个面,每个面 都是正三角形; 每个面角都是五面角;共 12 个顶点。
我们称这种基本结构单元为 B12
B2H6 和 LiH 两者在乙醚介质 中发生如下反应生成 LiBH4
乙醚
B2H6 + 2 LiH ———— 2 LiBH4
乙醚
B2H6 + 2 LiH ———— 2 LiBH4 该反应的关键环节是
H H B + HLi ———
H HBH
-
Li +
H
H
LiBH4 是白色固体,火箭推进剂。
B2H6 和 NH3 以 1:2 混合,高 温下可制得硼氮六环 B3N3H6 :
四个端基 H 和两个 B 形成 分子平面。
硼族元素解析PPT课件
2021年4月8日5时48分
第19页/共32页
2、金属型化合物 第IVB~VllB及Vlll族元素的碳化物均为金属型 化合物。碳原子嵌在金属原子密堆积晶格中的多面 体孔穴内。 金属型碳化物的导电性好、熔点高,有的熔点 甚至超过原来的金属。如TiC、TaC、HfC的熔点在 3400K以上(接近4000K),硬度大,热膨胀系数小, 导热性好,可作高温材料,已用作火箭的心板和火 箭用的喷嘴材料。 用20%的HfC和80%的TaC制得的合金是已知物 中熔点最高的。
2021年4月8日5时48分
第16页/共32页
硼砂同B2O3一样,在熔融状态能溶解一些金属 氧化物,并依金属的不同而显出特征的颜色(硼酸也 有此性质)。例如:
Na2B4O7+CoO=2NaBO2·Co(BO2)2(蓝宝石色) 因此,在分析化学中可以用硼砂来作“硼砂珠 试验”,鉴定金属离子。在搪瓷等工业(上釉、着色) 和焊接金属(去氧化物)。硼砂还可以代替B2O3用于制 特种光学玻璃和人造宝石。
氢,其中的BO3结构单元开始通过氧原子,以B-O-B键形成链状
的根或为RO环偏状硼OB的 酸HO多骨-硼架酸。O根加,热B O其到-组57成8KOR可时用变B实为O验-B2式OO(3B,熔OO融BR2)HnO的n-,-B可2O知- O3多可-硼溶B酸解O2 许HHO出多H质CCR金子硼属OOOB,酸氧HHHO而是化+O物H是一+-B3,B由元OO用O-H于弱3 于H硼酸O制的,备HHB缺K耐OaCCR高电=- 温子6OO×的O性1O有0B,-H色B10它。O硼OO-加玻它OBCCR璃合H的O。了酸HHO来B性H+O自H不-+H+是+32OHHO给2+O
2021年4月8日5时48分
2024年化学竞赛无机化学绝密课件硼族元素-(含多场合)
化学竞赛无机化学绝密课件硼族元素-(含多场合)化学竞赛无机化学绝密课件硼族元素摘要:本文主要介绍了化学竞赛中无机化学部分的重要知识点——硼族元素。
通过对硼族元素的概述、性质、化合物以及应用等方面的详细讲解,旨在帮助参赛者更好地掌握这一部分内容,提高化学竞赛成绩。
一、硼族元素概述硼族元素位于元素周期表的第二族,包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)和铍(Tl)等元素。
硼族元素在自然界中分布广泛,其中硼和铝是地壳中含量较多的元素。
硼族元素在化学性质上具有一定的相似性,但在物理性质和应用方面存在较大差异。
二、硼族元素的性质1.电子结构:硼族元素的原子结构中,最外层电子数为3个,因此它们在化学反应中容易失去3个电子,形成+3价离子。
2.金属性和非金属性:从上到下,硼族元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱。
硼和铝具有较强的非金属性,而铟和铍的金属性较强。
3.离子半径:硼族元素的离子半径随着原子序数的增加而增大,这是因为原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱。
4.电负性:硼族元素的电负性随着原子序数的增加而减小,这是因为原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱。
三、硼族元素的化合物1.氧化物:硼族元素与氧元素形成的氧化物具有多种类型,如硼酸、氧化铝、氧化镓等。
这些氧化物在工业、医药等领域具有广泛的应用。
2.硼化物:硼族元素与金属元素形成的硼化物具有高熔点、高硬度和良好的导电性等特点,如碳化硼、氮化硼等。
3.氢化物:硼族元素与氢元素形成的氢化物在有机合成中具有重要应用,如硼氢化钠、硼氢化铝等。
4.硼酸盐:硼酸盐是一类重要的无机化合物,如硼砂、硼酸铝等。
它们在玻璃、陶瓷、洗涤剂等领域具有广泛应用。
四、硼族元素的应用1.金属铝:铝是硼族元素中应用最广泛的元素,广泛应用于建筑、交通、包装、电力等领域。
铝具有良好的导电性、导热性和轻质等特点,是国民经济的重要支柱产业。
2.硼化合物:硼化合物在农业、医药、化工等领域具有重要应用。
无机化学教学13章硼族元素PPT课件
镓的氧化物包括Ga₂O₃和GaO,它们具有高熔点和稳定性,可用于制备其他镓的化合物。镓的氧化物可以 由金属镓与氧气反应得到。
镓的硫化物和硒化物
镓的硫化物
镓的硫化物包括Ga₂S₃和GaS,它们具有较高的硬度、熔点和导电性。镓的硫化物可以 由金属镓与硫反应得到。
镓的硒化物
镓的硒化物包括Ga₂Se₃和GaSe,它们具有与硫化物类似的性质,如高熔点和导电性。 镓的硒化物可以由金属镓与硒反应得到。
有机镓化合物
有机镓酸酯
有机镓酸酯是一类重要的有机化合物, 它们可以通过酯交换反应制备。有机镓 酸酯在聚合反应中用作催化剂和添加剂 。
VS
其他有机镓化合物
除了有机镓酸酯外,还有许多其他有机镓 化合物,如有机镓醇、有机镓酸盐等。这 些化合物在医药、材料科学和催化等领域 有广泛的应用。
06 铟的化合物
铟的卤化物和氧化物
铟的卤化物
铟与卤素(如氟、氯、溴、碘)反应,生成 相应的卤化物。这些卤化物具有较高的熔点 和沸点,在常温下多为固态。
铟的氧化物
铟与氧气反应,可以生成多种氧化物,如 In2O3和In2O。这些氧化物具有不同的性 质和应用,例如In2O3是一种半导体材料, 可用于制备透明导电膜。
铟的硫化物和硒化物
无机化学的重要性
无机化学在化学学科中占据重要地位 ,是学习其他化学课程的基础。
无机化学在工业生产和科学研究中具 有广泛的应用,如制药、农业、能源 等领域。
02 硼族元素概述
硼族元素的定义
硼族元素
指周期表中第13族(ⅢA族)的元 素,包括硼(B)、铝(Al)、镓 (Ga)、铟(In)、铊(Tl)等元 素。
硼氢化合物和有机硼化合物
硼氢化合物
化学竞赛无机化学绝密课件 硼族元素资料
这种新类型的化学键,是由于 B
的缺电子结构造成的。 下面以 B10H14,癸硼烷 - 14 为
例说明硼氢化合物中的常见键型。
B10H14,癸硼烷-14 的键联关系
H B
H H B B H HB BH B H H
H B
B H
H
HB
H
B H
硼氢化合物中有 5 种常见键型
H B B H HB H H B
结。见图中虚线。
虚线三角形角顶位置的 3 个 B 原子之间共用 2 个电子成键。 即所谓 “三中心二电子键”。
三中心二电子键所用的 B 原子,
为 B12 单元中层的 B 原子。
关于三中心二电子键这类新的化 学键后面将要详细介绍。
前后片层之间,通过 B-B 键结合。
这些 B 原子是 B12 结构单元中,前
晶体硼黑灰色,高硬度,
高熔点。
12. 1. 1 晶体硼的结构
晶体硼单质的基本结构单元为
正二十面体,十二个硼原子占据多
面体的顶点。
正二十面体共 20 个面,每个面
都是正三角形; 每个面角都是五面角;共 12 个顶点。
我们称这种基本结构单元为 B12
B12 单元中,前面 3 个硼原子
构成的三角形,其所在的平面与后
这个硼原子在形成硼桥键时提供
一个原子轨道及其中的一个电子。
H B
B H
H H B
H HB B H
HB
BH
H H B
B H
H B H
闭合式硼键
B B B
4个
闭合式硼键中成键的 3 个硼原 子彼此等价
没有哪一个属于桥上的原子。
这 3 个硼一共提供 2 个电子。
高中化学竞赛 无机化学第2章硼族元素(共26页PPT)(共26张PPT)
2. 硼酸
B:sp2杂化;存在分子间氢键; 层与层之间的分子作用力结合。
点击观看动画
H3BO3是路易斯酸,是一元酸
酸性很弱,Ka=5.8×10-10加入多羟基
化合物可增加酸性。
2
双烷氧基硼阴离子
H2SO4
H3BO3+3CH3OH== B(OCH3)3+3H2O
•燃烧绿色火焰 •鉴别硼酸及盐
3. 硼砂 (Na2B4O7·10H2O)
[B4O5(OH)4]2B: sp2杂化 sp3杂化
Na2B4O5(OH)4·8H2O
硼砂珠实验
冷却后为 蓝宝石色
硼砂珠实验:
△
Na2B4O7 ==B2O3+2NaBO2 +) CoO +B2O3 ==Co (BO2)2
Na2B4O7+CoO=2NaBO2·Co(BO2)
α-菱形硼
2 B + 3F2 == 2 BF3 4 B + 3O2 == 2 B2O3 2 B + N2 == 2 BN 2 B + 3 Cl2 == 2 BCl3 2 B + 3 S == B2S3 2 B + 6 H2O(g) == 2 B(OH)3 + 3 H2↑ B + 3 HNO3(浓) == B(OH)3 + 3 NO2↑ 2 B + 3 H2SO4 (浓) == 2 B(OH)3 + 3SO2↑
由于他的理论和实验研究的成功,利普斯科姆于1976年获 诺贝尔化学奖,并在后来的二十年期间给硼化学的发展带来了 重大的影响,从而开创了硼化学这一新领域。
2. AlCl3的成键特征 AlCl3中铝为sp3杂化
(GaCl3)2 (InCl3)2 (AlBr3)2 (AlI3)2 (GaBr3)2 除B的卤化物及ⅢA的氟化物以外,均为二聚形式。
第三节 硼族元素PPT幻灯片课件
2B + 2NaOH+3 KNO3 2NaBO2+3 KNO2+H2O
7
12-2-2 硼的氢化物
硼的氢化1合2-物3-性2 硼质的与碳氢的化氢物化物(烷
烃)、硅的氢化物(硅烷)相似,所以硼 的氢化物称为硼烷。
类型
举通由质化例式于 和 学成硼用B为烷 途2H目及 ,B6(n前其使乙Hn衍硼无硼+4生烷机烷物及化) 的其学B4特有主H1殊 关 要0B(丁结 的 发nH硼构 碳 展n+烷6、 硼领-性 烷域10) 之一。B5H9(戊硼烷-9) B5H11(戊硼烷-11)
I1/(kJ·mol-1) 电负性 ( p)
801即惰5性78 电子57对9 效应55明8 显589
2.0 1.5 1.6 1.7 1.8
5
12 - 2 硼单质及其化合物 13 - 2- 1 硼单质
1 硼的同素异形体
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
6
2 单质硼的化学性质
B2H6 + 2CO → 2[H3B CO] B2H6 + 2NH3 → 2[H3B NH3]
12
12.2.3 硼酸及其盐
硼的含氧酸
名称
分子式
偏硼酸 正硼酸
多硼酸
HBO2
H3BO3 xB2O3·yH2O
H3BO3
△
H2O
HBO2
△
H2O
B2O3
13
硼酸
12-3-3 硼酸及其盐
此结构使硼酸具有解理性 可用作润滑剂
8
最简单的硼烷是 B2H6
2 BH3(g) = B2H6(g) △rH = -148 kJ·mol-1
无机化学课件硼族元素
oxidation number
ⅢA —— ns2np1
0、+1、+3
其中铝是地壳中蕴藏最丰富的金属元素主要以铝矾 土矿(Al2O3·xH2O)存在铝是银白色、有光泽的轻金属 具有良好的导电性和延展性广泛用来作导线、结构材料 和器皿铝合金质轻又硬,用于飞机制造。
所以硼族元素有时称为土族元素,其中Al2O3为黏 土的主要成分,既难溶又难熔
第十三章 p区元素(一)
一. 硼族元素
二. 碳族元素
§13.1 硼族元素
(The Boron Family Elements)
本节要求:
1. 了解硼族元素的通性、硼单质的性质; 2. 掌握缺电子原子及其化合物的结构特点和性质; 3. 熟悉硼的典型化合物(硼酸、硼砂)的性质和硼砂 珠试验; 4. 熟悉铝的化合物的性质特点。
B2O3 + 3Mg
2B + 3MgO
KBF4 + 3Na
3NaF + KF + B
(2)工业上:从硼镁矿 → 单质硼 → 精制硼
Mg2B2O5·5H2O + 2NaOH
2NaBO2 + 2Mg(OH)2 + 4H2O
4NaBO2 + CO2 + 10H2O
Na2B4O7·10H2O + Na2CO3
硼的主要化合物有硼酸、硼砂、卤化硼
(一)、硼酸H3BO3 —— 分子结构如下:
B:sp2杂化;存在分子间氢键形成接近六角形的对称层 状结构;层与层之间的分子作用力结合——与石墨相似
能溶于水,为典型的Lewis一元弱酸,由sp2 →sp3:
B(OH)3 + H2O
[B(OH)4] - + H +
阜阳二中竞赛辅导硼族元素PPT课件
正常键
3.氢桥键 4.桥式(开放式)
H BB
B
BB
B
5.封闭式
BB
2c-2e bond; 2c-2e bond; 3c-2e bond; 3c-2e bond;
3c-2e bond。
第14页/共33页
三、硼烷的性质 (一)重要的化学反应
●自燃 B2H6(g) + 3 O2(g)
B2O3(s) + 3 H2O(g)
Ga、In、Tl 的高纯金属 是半导体材料.
第2页/共33页
§5-1 硼单质极其化合物 §5-1-1 单质硼
一、硼成键特征: (一)主要以共价键成键:
B 原子半径小,I1、I2、I3 大
B sp2杂化:BX3、B(OH)3、 sp3杂化: BF4-、 BH4-、 B(OH)4-
(二)B缺电子性质(ns2 np1) 价轨道数 4 2s 2px 2py 2pz 价电子数 3 2s2 2p1 例 BX3 , B(OH)3 BF3 + F- = BF4-
第15页/共33页
●加合反应 B2H6 + CO 2 [H3B CO] B2H6 + 2 NH3 [BH2·(NH3)2]+ + [BH4]2 LiH + B2H6 2 LiBH4 2 NaH + B2H6 2 NaBH4
第16页/共33页
§13-3 硼的含氧化合物
一、氧化硼
B2O3 重要的氧化物
(原子晶体,结构单元:B12) B12结构:正二十面体,12个顶点B原子,
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(三)硼的化学性质
晶体硼惰性, 无定形硼稍活泼。
1.2B(s) + F2(g) ══ 2BF3 (B亲F)
无机化学课件--硼族PPT文档28页
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快,这是不可能的,因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情,化为上进的力量,才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者,好之者不如乐之者。——孔子抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人,倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢!
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无机化学课件--硼族
36、“不可能”这个字(法语是一个字 ),只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气,不要看破要突 破,不 要嫉妒 要欣赏 ,不要 托延要 积极, 不要心 动要行 动。 38、勤奋,机会,乐观是成功的三要 素。(注 意:传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素,但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出,乐 观是成 功的第 三要素 。