第九章p区元素5.ppt

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1、§9.5硼族元素9.5.1硼族元素概述B族元素在周期表中的位置BoronAluminiumGalliumIndiumThalliumBAlGaInTl相似性递变性2、气态氢化物的通式：RH33、最高价氧化物对应的水化物通式为H3RO3或R(OH)3单质物性单质化性主要氧化态稳定性逐渐增大熔沸点降低单质密度增大非金属性减弱、金属性增强最高价氧化物对应水化物的酸性减弱氢化物的稳定性减弱2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1+1+3主要氧化态稳定性逐渐减小1、最外层都有3个电子，化合价主要有+3和+1，易形成共价化合物。1、一般规律

2、2、价电子结构与金属性ns2np1非金金金属性增强BAlGaInTl3、常见氧化态：本族的一般氧化态为+3，随着原子序数的增大，ns2电子趋于稳定（惰性电子对效应）Ga分族能显+1氧化态，特别是Tl常见氧化态是+1，形成Tl+离子化合物。BAlGaInTl+3(+1罕)+3(+1)+3(+1歧)+3+1+34、键性：M(III)化合物中键以极性共价键为主，仅Al2O3、AlF3为离子晶体。B3+Al3+Ga3+In3+Tl3+变形性增大r/pm2050628195极化力增大5、缺电子性：缺电子元素：价电子数<价层轨道数缺电子化合物:成键电子对数<价

3、层轨道数本族元素有四个价轨道，但仅有三个价电子，轨道数大于价电子数，为缺电子原子，与其它元素原子形成化合物后，形成三个共价键，ns2npx2npy2npz0。其周围还达不到8电子，形成缺电子化合物。例如：BF3特点：a.易形成配位化合物HBF4HF+BF3=H[BF4]b.易双聚，如Al2Cl62009.4.7硼B：以硼酸盐矿物存在铝Al：以Al-O键存在，矿物以铝矾土(Al2O3)最为广泛。镓Ga：与Zn,Fe,Al,Cr等矿共生铟In：与闪锌矿共生铊Tl：与闪锌矿共生Ga,In,Tl属稀散元素，无单独矿藏。6、存在形态：ZnS同素异形体：无定形

4、硼晶形硼棕色粉末黑灰色化学活性高硬度大（近于金刚石）熔点，沸点都很高9.5.2硼的单质和化合物1、α-菱形硼(B12)结构：基本结构是由B12构成的二十面体组成六方晶系，二十面体中，B原子占据二十面体的12个角顶。一、硼的单质每个20面体处于腰部的6个B原子以三中心二电子键（三个原子共用一对电子）于同一平面内相邻的6个20面体连接起来，形成片层，这种20面体组成的片层，一层又一层地结合起来形成B的单质。层间结合靠的是20面体上下各3个B原子以6个正常B-B共价键同上下两层的6个邻近的20面体相连。B12共有36个价电子其中26个满足13个成键分子轨

5、道，6个与上下的来自邻近20面体平面上的另6个B原子形成6个正常的共价键。剩下4个电子满足赤道上6个B原子与邻近20面体形成的共价键，因为6个原子只有4个电子，只好3个B原子共用两个电子，形成三中心二电子(3C+2e)键。棱数：B12单元内，每个B与另5个B相连，有5条棱与之有关，合计5×12/2=30条棱。1．与外部B12成键：（1）腰部：6个B原子（编号1、2、7、12、10、4）与同一平面内相邻的另6个B12共形成6个3c-2e键，用去6×2/3e=4e。（2）顶部和底部：顶部（编号：3、8、9）和底部（编号5、6、11）各3个B原子与上一层

6、3个B原子或下一层3个B原子共形成6个正常B-B2C-2e键，共用去6×（2/2）e=6e。与外部B12成键共用去4e+6e=10e2．B12单元内部成键：由“多面体顶角规则”确定：多面体顶点数n12成键轨道数n+113成键电子数2n+226总的价电子数：10+26=36与B12价电子数一致。B12的36个价电子参与成键情况（见书P155，图5-1，5-2）关于三中心二电子键：在一个三中心二电子键中，由三个sp3杂化轨道重叠成一个成键分子轨道和两个反键分子轨道。一对电子填充在成键分子轨道中，波函数分别为：三中心键的能级图为：2、制备●酸法：Mg2B

7、2O5·H2O(硼镁矿)+2H2SO42H3BO3+2MgSO4虽一步可得到H3BO3，但需耐酸设备等苛刻条件.●碱法：Mg2B2O5·H2O+2NaOH2NaBO2+2Mg(OH)2(浓)↓结晶出来浓的水溶液↓通CO2调碱度4NaBO2+CO2+10H2O2Na2B4O7·10H2O+NaCO3硼砂↓溶于水，用H2SO4调酸度Na2B4O7+H2SO4+5H2O4H3BO3+Na2SO4溶解度小↓脱水2H3BO3B2O3+3H2O↓MgB2O3+3Mg3MgO+2B(粗硼)分酸法和碱法两种:3、用途：无定形硼可用于生产硼钢.硼钢主要用于制造喷

8、气发动机和核反应堆的控制棒.前一种用途基于其优良的抗冲击性，后一种用途基于硼吸收中子的能力.1）常温下不活泼，高温下活泼4