(推荐)硼族元素

硼族元素硼族元素基本性质

第ⅢA族包括硼、铝、镓、铟和铊五种元素。其中除硼是非金属元素外，其余的都是金属元素，且其金属性随着原子序数的增加而增强。

硼族元素的一些基本性质列于下表中。

性质硼(B)铝(Al)镓(Ga)铟(In)铊(Tl)原子序数513314981

原子量10.8126.9869.72114.82204.38价电子构型2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1主要氧化态+3,0+3,0+3,(+1),0+3,+1,0(+3),+1,0共价半径(pm)88125125150155离子半径(pm)M+

M3+

-

23

-

51

-

62

132

81

144

95

第一电离势(kJ/mol)800.6577.6578.8558.3589.3电负性 2.04 1.61 1.81 1.78 2.04

硼族元素的特性

本族元素原子的价电子层结构为ns2np1，常见氧化态为+3和+1，随原子序数的递增，ns2电子对趋于稳定，特别是6s上的2个电子稳定性特别强。使得从硼到铊高氧化数(+Ⅲ)稳定性依次减小，即氧化性依次增强；而低氧化数(+I)稳

定性依次增强，其还原性依次减弱。例如：Tl(Ⅲ)是很强的氧化剂，而Tl(Ⅰ)很稳定，其化合物具有较强的离子键特性。

+Ⅲ氧化态的硼族元素具有相当强的形成共价键的倾向。硼因原子半径较小，电负性较大，使其共价倾向最强，其它的硼族元素成键时表现为极性共价键。

硼族元素的价电子层有4条轨道（ns、np

x 、np

y

、np

z

），而只有3个价电

子，这种价电子层中价轨道数超过价电子数的原子称为缺电子原子，中心原子价轨道数超过成键电子对数的化合物称为缺电子化合物。如本族+Ⅲ价单分子化合

物BF

3、AlCl

3

等。缺电子原子在形成共价键时，往往采用接受电子形成双聚分子

或稳定化合物和形成多中心键（即较多中心原子靠较少电子结合起来的一种离域共价键）的方式来弥补成键电子的不足。

硼族元素电势图

下面列出了硼族元素的标准电极电势图。

硼元素

硼原子的价电子构型是2s22p1,它能提供成键的电子是2s12p1

x 2p1

y

,还有一个

空轨道。硼在化合物的分子中配位数为4还是3，取决于sp3或sp2杂化轨道中σ键的数目。同硅一样，它不能形成多重键，而倾向于形成聚合体，例如通过

B-O-B链形成B

2O

3

或H

3

BO

3

或硼酸盐的庞大“分子”。

硼原子成键有三大特性：（1）共价性—以形成共价化合物为特征；（2）缺电子性—除了作为电子对受体易与电子对供体形成σ配键以外，还有形成多中心键的特征；（3）多面体习性—晶态硼和许多硼的化合物为多面体或多面体的碎片而成笼状或巢状等结构。这种多面体习性同它能形成多种类型的键有关。硼的化学主要表现在缺电子性质上。

单质硼

无定形和粉末状硼比较活泼，而晶态硼惰性较大。

（1）与氧的作用

4B + 3O

2 2B

2

O

3

△rHθ=-2887kJ.mol-1

无定形硼在空气中燃烧，除生成B

2O

3

以外，还可生成少量BN。从硼的燃

烧热及B-O键的键能（561～590kJ.mol-1)可知硼与氧的亲和力超过硅，所以它能

从许多稳定的氧化物（如SiO

2,P

2

O

5

,H

2

O等）中夺取氧而用作还原剂。它在炼钢工

业中用作去氧剂。

（2）与非金属作用

无定形硼在室温下与F

2反应得到BF

3

，加热时也能与Cl

2

、Br

2

、S和N

2

反应，分别得到BCl

3

、BBr

3

、B

2

S

3

和BN（在1473K以上）。它不与H

2

作用。

2B + 3F

22BF

3

（3）与酸的作用

它不与盐酸作用，仅被氧化性酸，如浓HNO

3、浓H

2

SO

4

和王水所氧化：

B + 3HNO

3H

3

BO

3

+ 3NO

2

↑

2B + 3H

2SO

4

2H

3

BO

3

+ 3SO

2

↑

（4）与强碱作用

无定形硼与NaOH有类似硅那样的反应：

2B + 6NaOH 2Na

3BO

3

+ 3H

2

↑

（5）与金属作用

硼几乎与所有金属都生成金属型化合物。它们的组成一般为M

4B、M

2

B、MB、

M 3B

4

、MB

2

及MB

6

，如Nb

3

B

4

、Cr

4

B、LaB

6

、…等。这些化合物一般都很硬，且耐高

温、抗化学侵蚀，通常它们都具有特殊的物理和化学性质。

硼的氢化物-硼烷

一：硼烷的概况

用类似于制硅烷的方法已制得二十多种硼的氢化物-硼烷。硼烷在组成上与硅烷、烷烃相似，而在物理、化学性质方面更像硅烷。

硼烷烷烃硅烃