第19章 硼族元素new

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1、第19章硼族元素硼族元素Chapter19BoronFamilyElements本章教学内容本章教学内容19.1硼族元素概述19.2硼族元素的单质19.3硼的化合物19.4铝的化合物19.5p区元素化合物性质的递变规律19.1硼族元素概述¢硼族元素在周期表中的位置硼族¢硼族元素概述V硼族元素(IIIA)：BAlGaInTl硼铝镓铟铊V硼族元素的价电子构型：ns2np1•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＜价层轨道数•硼族元素是缺电子元素，易形成缺电子化合物。V缺电子化合物的特点：•易形成配位化合物；例：HF+BF→HBF3

2、4•易形成双聚物。例：AlCl26ClAl19.2硼族元素的单质¢硼族元素单质在自然界的分布B、Al均有富集的矿藏，Al的丰度仅次于O和Si，位居第三；Ga、In、Tl没有单独的矿藏，以分散的形式与其他矿物伴生，故为分散稀有金属。¢硼(B)VB有多种同素异形体：无定形硼：棕色粉末，反应活性较高晶形硼：黑灰色,硬度高，电阻大，熔、沸点高。V硼的所有化合物都是共价化合物，固态和水溶液中都不存在B3+离子。¢铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)VAl：银白色有光泽的轻金属，具有良好的导电性和延展性。VGa、Ir、Tl：都是软金属，熔点都较低，可

3、作半导体材料。19.3硼的化合物19.3.1硼的氢化物19.3.2硼的含氧化合物19.3.3硼的卤化物19.3.4氮化硼19.3.1硼的氢化物¢硼烷(borane)B和H不能直接化合，但用间接方法可以制备一系列B和H的化合物，它们与碳氢化合物性质类似，称为硼烷。（1）硼烷的分类：BH和BHnn+4nn+6例：BH(乙硼烷)、BH(丁硼烷)W.Lipscomb26410美国物理化学家关于硼烷和碳硼烷最简单的硼烷：B2H6，无色气的研究获1976年诺体，具有难闻的臭味，极毒。贝尔化学奖。（2）乙硼烷的结构B：价电子排布为2s22p1，B原子利用不等性s

4、p3杂化轨道，与H原子形成三中心两电子键（氢桥）。氢桥与氢键不同，是一种特殊的共价键，体现了硼氢化合物的缺电子特性。BH分子的结构26（3）硼烷的性质a)燃烧BH(g)+3O(g)=BO(s)+3HO(g)262232高能燃料，剧毒，空气中最高允许量仅为0.1ug/g。b)水解BH+6HO＝2HBO+6H262332含硼化合物燃烧时，火焰呈现绿色，用于含硼化合物的鉴定。19.3.2硼的含氧化合物常见的硼的含氧化合物有三氧化二硼(BO)，硼酸23(HBO)及硼砂(NaBO·10HO)。332472¢三氧化二硼(BO)23V无色透明玻璃状固体或正交晶体

5、。有吸湿性，溶于酸、碱溶液和乙二醇。溶于水成为硼酸。熔点450℃，沸点约1860℃。V三氧化二硼由硼酸加热脱水制得：2HBOBO+3HO33232¢硼酸(HBO)33VHBO，或写为B(OH)，是白色片状晶体。加热灼烧333起下列变化：169ºC300ºCHBOHBOBO33223–HO–HO22V结构：在HBO晶体33中，B原子采取sp2杂化，每个硼原子用3个sp2杂化轨道与3个氢氧根中的氧原子以共价键结合。硼酸结构示意图V性质:HBO是一元弱酸，微溶于冷水，在热水中溶解33度较大。它的酸性是由于它是缺电子原子，它加合了来自HO分子中的OH-（其

6、中氧原子有孤电子对）而释2出H+，硼酸本身并不给出质子，所以，硼酸是路易酸。HBO+HOB(OH)-+H+,K=5.8×10-103324aV制备：工业上，将硼砂溶于沸水中，并加入HCl，放置后析出HBO：33NaBO·10HO+2HCl=4HBO+2NaCl+5HO2472332V用途：硼酸主要用于搪瓷工业，有时也用作食物的防腐剂和医药卫生方面的消毒剂。¢硼砂(NaBO·10HO)2472硼砂为无色半透明晶体或者白色结晶粉末，是最重要的硼酸盐，是硼在自然界中主要的矿石，也是制备单质B和其他硼化合物的主要原料。硼砂工业上一般把硼砂的化学式写为NaB

7、O·10HO，2472实际上结构为NaBO(OH)·8HO24542OH2-OBO-OHHOBOBOHOOBOBOH四硼酸根离子[BO(OH)]2-的结构454V硼砂的性质a)易溶于水，水解呈碱性，这是由硼砂水解而造成的。b)与酸反应制HBO。33NaBO·10HO+HSO=4HBO+NaSO2472243324c)脱水878ºCNaBO·10HOBO+2NaBO+10HO24722322d)硼砂珠实验：熔融的硼砂可以溶解许多金属氧化物，并因金属的不同形成具有特征颜色的偏硼酸的复盐。NaBO+CoO＝2NaBO·Co(BO)(蓝宝石色)247222

8、NaBO+NiO＝2NaBO·Ni(BO)(棕色)24722219.3.3硼的卤化物卤化硼是共价化合物，熔、沸点都很低，并