第十六章 硼族元素.ppt

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1、第十六章硼族元素硼B以硼酸盐矿物存在，有硼砂Na2B4O7·10H2O硼镁矿Mg2B2O5·H2O等。§1硼一单质无定形为黄棕色粉末；晶体黑灰色，高硬度，高沸点。铝Al矿物以铝矾土(Al2O3)最为广泛。仅次于氧和硅，排第3位。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无单独矿藏，属稀散元素。1制备和Si的制备相比较用Mg还原B2O3，相当于用C还原SiO2。高温B2O3+3Mg———3MgO+2B钨丝，高温用H2还原三溴化硼，相当于用H2还原SiCl42BBr3+3H2————2B+6HBr用Mg还原SiO2也可以

2、制Si，但要注意Si和Mg将进一步结合成Mg2Si。B2O3是由矿物转化来的；而SiO2是自然界中存在的。用浓碱分解硼镁矿Mg2B2O5·H2O+2NaOH———2NaBO2+2Mg(OH)2偏硼酸钠向NaBO2的浓溶液中通入CO2，调pH，可以浓缩结晶出硼砂Na2B4O7·10H2O。4NaBO2+CO2+2NaOH——Na2B4O7·10H2O+Na2CO3硼砂和硫酸反应制硼酸Na2B4O7+H2SO4+5H2O———4H3BO3+Na2SO4脱水2H3BO3———B2O3+3H2O也可以采用硫酸一步分解硼镁矿制H3BO3的方法Mg2B2O5·H2O+2H2SO4—

3、——2H3BO3+2MgSO42硼的反应硼与硅相似，硼的化学也是高温化学，常温下硼不活泼。4B+3O2———2B2O32B+3Cl2———2BCl3高温高温可以和氧化性的酸起反应，B+3HNO3(浓)———H3BO3+3NO22B+N2———2BN共熔有氧化剂存在时，可以和熔融的强碱起反应2B+2NaOH+3KNO3———2NaBO2+3KNO2+H2O二硼烷硼氢化合物虽没有碳氢化合物种类多，但远比硅烷多。其结构比烷烃、硅烷复杂。1结构最简单的硼烷，理应是BH3，但结构研究表明，它的分子式是B2H6。分子内键联关系，如右图所示。BBHHHHHHBsp3不等性杂化H1s轨

4、道左边Bsp3轨道右边Bsp3空轨道1个e1个e0个e———三中心二电子键，或称氢桥键。这种新类型的化学键，是由于B的缺电子结构造成的。下面的H所成的氢桥键H1s左B空sp3右Bsp31e0e1e上面的H所成的键端基H和B之间形成键(s－sp3)。四个端基H和两个B形成分子平面。而中间两个H不在分子平面内，上下各一个，其连线垂直于分子平面。BBHHHHHH中心电子键数目B－H2210BHHBBHHBBBBBBBHHHHHHHHHH324322324下面的B10H14，称癸硼烷－14，其键联关系如图所示。以此为例说明硼氢化合物中的五种常见键型。BBB硼桥键BBH氢桥键价

5、电子共44个闭合式硼键BBBB－B222激发后，每个B的价层有3个单电子。每个B－H键都用掉B的1个电子。另外2个呢？试指出其余每个B的另2个电子怎样用在化学键中。见顶部一个B中的另2个电子的成键情况。101110110101110110011011011011BHHBBHHBBBBBBBHHHHHHHHHH每个B的电子怎样用在化学键中?还应该有其它的合理的分配方式。2乙硼烷制备质子置换法2MnB+6H+———B2H6+2Mn3+相当于Mg2Si和盐酸反应制备SiH4。B－H6个B－B1个氢桥键4个HHHHHHBBBBHHHH硼烷的结构复杂，很难讲清规律性。还原法4BC

6、l3+LiAlH4———2B2H6+3LiCl+3AlCl3相当于SiCl4和LiAlH4反应制SiH4，产物较纯。共22个价电子丁硼烷－10(B4H10)的结构1°稳定性乙硼烷极易分解B2H6——2B+3H2B2H6要在100℃以下保存，稳定性不如硅烷。2°还原性B2H6+3O2——B2O3+H2O自燃B2H6属高能燃料，但毒性极大，不易储存。3°水解性B2H6+6H2O——2B(OH)3+6H2↑4°路易斯酸的反应B2H6+2LiH——2Li(BH4)Li(BH4)白色固体，火箭推进剂。3乙硼烷的性质此反应是缺电子反应，BH3有形成8电子稳定结构的倾向。无机苯属II

7、I－V族材料，比苯活泼，物理性质与苯相似。无机苯与苯分子为等电子体。N和B均为sp2杂化，同时具有大键，B只提供空p轨道，p电子由N提供，形成。三硼的含氧化合物1三氧化二硼单质硼燃烧或硼酸脱水得B2O3，无色晶体。B2H6和NH3以1:2混合，高温下可制得B3N3H6，无机苯。HH+HLi———BHHHBHHHH+Li_B2O3+3H2O———2H3BO3B2O3是硼酸酐B2O3和水蒸气反应，生成易挥发的偏硼酸B2O3+H2O(g)———2HBO2B2O3和SiO2的性质差别较大。B2O3和许多种金属氧化物，在熔融时生成有特征颜色的硼珠