中山大学无机化学精品课程 第15章 硼族元素ppt课件.ppt

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1、氧化态稳定性元素价电子构型氧化态BAlGaInTlns2np1(n=2-6)+3+1,+3+1,+3+1,+3+1,+3+1+3稳稳定定性性增减大小硼族元素的价电子构型与氧化态稳定性变化第15章硼族元素GroupIIIA:BAlGaInTa硼铝镓铟铊一、硼成键特征：1.B主要以共价键成键：B原子半径小，I1、I2、I3大。Bsp2杂化：BX3、B(OH)3sp3杂化：BF4-、BH4-、B(OH)4-2.缺电子性质（ns2np1）价轨道数42s2px2py2pz价电子数32s22p1C.N.=3或4:BX3,B(OH)3,BF4-BF3+F-=BF4-Lew

2、is酸Lewis碱酸碱加合物价电子数<价轨道数，B是缺电子原子→缺电子化合物BX3、B(OH)3等，Lewis酸。3.B氧化态为+3.§15-1硼本族其它元素C.N.≥4,例：Na3AlF6随原子序数增大，Z*↑,ns2趋向稳定，Tl+1氧化态为特征。3.形成多中心缺电子键，形成多面体：硼晶体中有B-B-B，硼烷中有B-B-B，或B-H-B3c-2e键(3c-2ebond)4.B是亲F、亲O元素：键能/kJ·mol-1B-O561~690；Si-O452；B-F613；Si-F565二、硼单质1.硼制备：钽、钨或氮化硼表面(1)-菱形硼12BI3═════

3、═B12(C)+18I2(g)800~1100℃(2)无定形硼Na2B4O7·10H2O+2HCl=4H3BO3+2NaCl+5H2O2H3BO3=B2O3+3H2O(800K)B2O3+Mg=3MgO+2B(800K)2.-菱形硼结构（重点）（教材p.154~155，原子晶体，结构单元：B12）B12结构：正二十面体，12个顶点B原子，dB-B=177pm价电子数3×12=36B12：36个价电子参与成键情况棱数：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②顶部和底部：顶部(3、8、9)和底部(5、6、11)各3个

4、B原子与上一层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(B-B171nm)，共用去:6×2/2e=6e(1)与外部B12成键①腰部：每个B12单元6个B原子(1、2、7、12、10、4)与同一平面内相邻的另外6个B12共形成6个3c-2e键(B-B203pm)，共用去:6×2/3e=4e每个B12与外部B12成键共用去4e+6e=10e3c-2e2c-2e与上方B2c-2e与下方B3.硼的化学性质晶体硼惰性。无定形硼稍活泼，高温下能与N2、O2、S、X2发生反应，显还原性。R.T.(1)2B(s)+F2(g)══2BF3(B亲F)(2)B

5、12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。973K4B(s)+3O2(g）=2B2O3(s）△rH298=-2887kJ·mol-1△rG298=-2368kJ·mol-1∴B在炼钢中作脱氧剂。B-OSi-OC-O键能/kJ·mol-1560-690>452>358(B亲O)2xB(s)+xN2(g)=2(BN)x(s)氮化硼：石墨结构，B-N键极性，为绝缘体2B(s)+3X2(g)=2BX3(X=Cl、Br、I）(2)无定形B被热的浓H2

6、SO4或浓HNO3氧化：2B(s)+3H2SO4(浓)═══2H3BO3+3SO2(g)B(s)+3HNO3(浓)═══H3BO3+3NO2(g)(3)有氧化剂存在并强热时与碱作用：共熔+32B+2KOH+3KNO3══3KNO2+2KBO2+H2O§15-2铝分族—铝、镓、铟、铊一、基本性质性质：AlGaInTl价电子结构3s23p1(n-1)d10ns2np1(n=4,5)(4f145d10)6s26p16s2惰性电子对效应+3+3，+1+3，+1+1低价态稳定性↑，高价态氧化性↑（同IVA、VA族）M还原性IAIIAIIIBIVBVBVIBVIIBVI

7、IIIBIIBIIIAIVAVAVIAVIIA金r属因性素增占强优金Z*属因性素减占弱优非金r属因性素减占弱优元素金属性、非金属性递变规律原子半径(r)与有效核电荷(Z*)互相竞争，导致上述元素金属性、非金属性递变规律，显著表现出“周期性”。0硼族元素的△G/F-Z图1.化学性质(1)斜角相似ＬiBeBCr和Ｚ*互相竞争，*＝Ｚ*/r相近NaMgAlSi(2)强还原性①与非金属化合：4Al(s)+3O2(g)══2Al2O3(s)△rH298=-3356kJ·mol-1可从金属氧化物夺取氧（冶金还原剂）2Al+3X2══2AlX3△2Al+N2══2A

8、lN二、铝2Al+6H+=2Al3++3H2↑2Al