大连理工大学无机化学第13章PPT课件

铝是亲氧元素，和氧化合时放出大量的
无 机
热：
化 学 基
2A) l(2 3O s2(g) A2O l3
础
△ rHm -1675.7mkoJ-1l
教
程
14
13.2.3 硼的化合物
1.硼的氢化物
无 硼烷分类：BnHn+4和 BnHn+6
机 化
例： B2H6
B4H10
学 基
乙硼烷 丁硼烷
础 教
有CH4，但无BH3
第十三章 p区元素(一)
§ 13.1 p区元素概述 § 13.2 硼族元素 § 13.3 碳族元素
§ 13.1 p区元素概述
无 机 化 学 基 础 教 程
2
p区元素性质的特征 •各族元素性质由上到下呈现二次周期性
无 ①第二周期元素具有反常性 (只有2s,2p轨道)
机 化
形成配合物时，配位数最多不超过4；
(1) 三氧化二硼 B2O3
无 结构：原子晶体：熔点460C
机
无定形体：软化
化 学
基 B(无定形)
础
O2 Mg或Al
+H2O
B2O3 -H2O
H3BO3
教
程 制备： 4B(s)3O2(g) 2B2O3(s)
2H3BO3 B2O3 3H2O 19
性质：
无
B2O3 3M g2B3MgO
机 化 学 基
学
第二周期元素单键键能小于第三周期元
基
础 素单键键能(kJ/mol-1)
教
程 E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=141
E(P-P)=209 E(S-S)=264 E(Cl-Cl)=199
3
②第四周期元素表现出异样性(d区插入)
例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其
他卤酸(HClO3 ，HIO3)、高卤酸(HClO4，
无 H5IO6)强。
机 化 学
E (Cl3 O /C2)l1.45V 8 E (Br3 /O B 2) r1.51V3
基 础
E (IO 3 /I2)1.20V 9
教 程
E (Cl4 /O C3 l) O 1.22V6
E (Br4 /O B3 r) O 1.76V3
E (H 5IO 6/I3 O )1.6V 0
B2O3
+H2O -H2O
2HBO2
偏硼酸
+H2O -H2O
2H3BO3 (原)硼酸
础
教 程
xB2O3·yH2O 多硼 酸
20
(2) 硼酸 H3BO3 结构：
无 B：sp2杂化
机
化H
学
O
基 础 教
O
B
H O
程H
21
性质： • 一元弱酸 (固体酸)
H3BO 3H2O B(O-4H H ) K =5.8×10-10
4
③最后三个元素性质缓慢地递变 (d区、f 区插入)
无 机
K+ Ca2+ Ga3+ Ge4+ As5+
化 r/pm 133 99 62 53 47
学 基
Rb+ Sr2+ In3+ Sn4+ Sb5+
础 r/pm 148 113 81 71 62
教 程
Cs+ Ba2+ Tl3+ Pb4+ Bi5+
r/pm 169 135 95 84 74
棕色粉末, 黑灰色
机 化
化学活性高， 硬度大
学
熔点，沸点都很高。
基
础
教 程
α-菱形硼（B12）
原子晶体
12
2. 单质铝
铝：银白色、密度小、具有良好的导电
性和延展性，是一种很重要的金属材料。
无 机 化
工业上以铝矾土(Al2O3)为原料制取铝： Al2O3 +2NaOH+3H2O 2Na[Al(OH)4]
B 2H 6C O 2[3B H CO]
无 B 2 H 6 23 N [ H B 2 (N H 3 )2 ] H [B 4 ] H
机 化
2LiH B2H6 2LiB 4 H
学 基
2NaB H2H6 2Na4BH
础 乙硼烷是剧毒物质
教
程
在空气中其最高含量为0.1µg/g。
18
2.硼的含氧化合物
化 学
缺电子元素：价电子数<价层轨道数
基
础 缺电子化合物：成键电子对数<价层轨道数
教
程 例如：BF3，H3BO3。
注意： HBF4不是缺电子化合物。
9
缺电子化合物特点：
a. 易形成配位化合物HBF4
无
HF BF3
机
化 学
b. 易形成双聚物Al2Cl6
基
础 教 程
Cl Cl Cl
Al Al
Cl Cl Cl
5
• 多种氧化值
价电子构型：ns2np1-5
无 机 化
例如：氯的氧化值有 +1，+3，+5，+7， -1，0等。
学 基
惰性电子对效应：
础
同族元素从上到下，低氧化值化合物
教 程
比高氧化值化合物变得更稳定。
6
例如：
Si(II) <Si(IV)
无 机
电子结构分别为[Ne]3s2，[Ne]
化 学
Pb(II)>Pb(IV)
10
硼族元素的一般性质
•B为非金属单质，Al，Ga，In，Tl是金属
无 •氧化态：B，Al，Ga：（+3）
机
In：（+1，+3）
化 学
Tl：（+1）
基 •最大配位数：
础 教
B：4
例：HBF4
程
其它：6 例：Na3AlF6
11
13.2.2 硼和铝的单质
1. 硼的单质
同素异形体：无定形硼， 晶形硼
无
无 机
△ rHm-2034mkoJ-1l
化 学
高能燃料，剧毒
基
础
教 ② 水解
程
火 焰 呈 现 绿 色
含 硼 化 合 物 燃 烧
B 2 H 6 ( g 32 ) O H (2 l3 ) B H 3 (O s 6 H ) 2 (g
△ rHm -509.3mkoJ-1l
wk.baidu.com水下火箭燃
17
③ 加合反应
HH
程
最简单的硼烷：B2H6 H B B H
其结构并非如右图所示： H H
15
•乙硼烷的结构
在乙硼烷中，硼（B）利用sp3杂化轨道，
与氢形成三中心两电子键。（氢桥）
无
机
化 学 基
HH
H
记作： B B
础
HHH
教
程
16
•乙硼烷的性质
① 自燃
B 2 H 6 (g 3)2 ( O g )B 2 O 3 (s 3 )2 O H(g
学 沉降、过滤后：
基 础
2Na[Al(OH)4]+CO2
教
2Al(OH)3(s)+Na2CO3+H2O
程
2 Al)(3 O 灼 H 烧 A 2 O 3 l 3 H 2 O
22 A O 3 lN 电3 解A a6 lF 4 A 3 lO 2 13
铝：化学性质较活泼，但其表面的致密
钝态氧化膜使其活性降低。
基 电子结构分别为[Xe]6s2，[Xe]
础
教
程 •电负性大，形成共价化合物
7
§ 13.2 硼族元素
13.2.1 硼族元素概述 13.2.2 硼和铝的单质 13.2.3 硼的化合物 13.2.4 铝的化合物
13.2.1 硼族元素概述
硼族(ⅢA)：B，Al，Ga，In，Tl
无 机
价电子构型：ns2np1