第2章硼族元素.ppt

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1、第2章硼族元素IIIABAlGaInTlns2np12.1概述B为非金属单质，Al、Ga、In、Tl是金属氧化态：B，Al，Ga（+3）In（+1，+3）Tl（+1）最大配位数B：4HBF4其他：6Na3AlF6特点：硼族元素缺电子性2.2硼族元素的缺电子性最简单的硼烷是B2H62BH3(g)=B2H6(g)△H=－148kJ·mol-11.乙硼烷的成键特征及反应性点击观看动画B2H62L均裂2BH3L异裂[BH2L2]++[BH4]-三中心两电子氢桥键B2H6+2NaH→2Na[BH4]B2H6+2:PF3→2H3B:PF3B2H6+2:C

2、O→2H3B:COB2H6+2:NH3→[BH2(NH3)2]++[BH4]-B2H6+H2O=H3BO3+H2B2H6+O2=B2O3+H2O△rH=-504.6kJ•mol-1Θ△rH=-2026kJ•mol-1Θ硼氢键B-H硼硼键B-B闭合的3中心-2电子硼桥键BBB开放的3中心-2电子硼桥键BBB硼烷中有五种键型氢桥键HBBB4H10分子结构利普斯科姆是美国哈佛大学的无机化学教授。他的最大成功之处是阐明了一系列硼氢化合物的分子结构及成键情况。利普斯科姆于1954年通过实验和理论计算对硼氢化合物的结构化学给出了满意的答案，把上述只靠两个

3、电子和三个原子形成的键称为“三中心二电子键”，并指出这是缺电子分子的一种特殊成键形式，进而对一系列高级硼氢化合物的结构进行了说明。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。小资料2.AlCl3的成键特征(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。AlCl3中铝为sp3杂化3.BX3的成键特征及路易斯酸性BF3(g)BCl3(l)BBr3(l)BI3(s)熔点(

4、K)146166227316沸点(K)172285364483键长(pm)(实测)131174189210共价半径和(pm)153180195214键能(kJ·mol-1)646444368267BX3是以形成大∏键来满足对电子的要求由于有空轨道,可接受外来电子,均为路易斯酸∏46BF3+NH3=F3B:NH3BF3+HF=H+[BF4]-α-菱形硼2.3硼及其化合物1.硼单质无定形硼可用于生产硼钢。硼钢主要用于制造喷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。单质硼有多种同素异形体，基本结构单

5、元为B12二十面体。二十面体连接的方式不同导致至少三种晶体。2B＋3F2==2BF34B＋3O2==2B2O32B＋N2==2BN2B＋3Cl2==2BCl32B＋3S==B2S32B＋6H2O(g)==2B(OH)3＋3H2↑B＋3HNO3(浓)==B(OH)3＋3NO2↑2B＋3H2SO4(浓)==2B(OH)3＋3SO2↑2B＋2NaOH＋3KNO3===2NaBO2＋3KNO2＋H2OB：sp2杂化；存在分子间氢键；层与层之间的分子作用力结合。2.硼酸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

6、加酸性。点击观看动画H2SO4H3BO3+3CH3OH==B(OCH3)3+3H2O燃烧绿色火焰鉴别硼酸及盐2双烷氧基硼阴离子3.硼砂(Na2B4O7·10H2O)[B4O5(OH)4]2-B: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除氧化物定性分析陶瓷、玻璃上釉制造人造宝石Na2B4O7+7H2O=4H3BO3+2NaOHH3BO3+OH-=B(OH)4-pH=9.24Na2B4O7+CoO=2NaBO2·C

7、o(BO2)2Cr2O3为绿色Fe2O3为黄色缓冲溶液洗衣粉填料硼酸盐的种类很多，结构也很复杂，但都是由最基本的结构单元——三角形的BO3和四面体的BO4连接而成的。（a）（b）化学键三角形和四面体的轮廓线立方氮化硼与金刚石类似，耐高温、耐腐蚀、特硬、绝缘。金刚石立方氮化硼2.4硼氮化合物1.(BN)nB2O3+NH3=BN+H2O石墨和六方氮化硼均为层状结构，两种物质均具有油腻感并用作润滑剂，但石墨是电的良导体而后者是绝缘体。石墨六方氮化硼B3N3H62.无机苯：B3N3H6无机苯（硼氮苯）的电子结构和几何形状都与苯相似THF3LiBH4＋

8、H3N3B3Cl3====B3N3H6＋3/2B2H6＋3LiCl3NH4Cl＋3BCl3======H3N3B3Cl3＋9HCl△C6H5Cl2.5Ga、In、T