第十六章硼族元素ppt课件.ppt

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1、学习要求：☎了解硼族元素的通性，单质硼的结构和性质☏熟悉硼的缺电子性和缺电子化合物☎掌握硼的氧化物、含氧酸及其盐的结构和性质☏了解铝族化合物的性质§16-1通性价电子构型：ns2np1随z，+1价稳定+3价化合物有较强的共价性形成缺电子化合物：典型的Lewis酸易形成配位化合物§16-2硼族元素的单质及其化合物☞自然界中的分布B:各种硼酸盐形式，如：硼砂Na2B4O7·10H2O方硼石2Mg3B8O15•MgCl2白硼钙石Ca2B6O11·3H2OAl:铝矾土矿Ga:存在于铝矾土和煤中In,Tl:存在于闪锌矿中☞B：硬度近乎金刚石，高电阻且导电率随温度而

2、。有多种复杂结构硼的同素异形体无定形硼：棕色粉末晶体硼：黑灰色。如，-菱形硼☞-菱形硼制备：12BI3B12+18I2☞-菱形硼的结构原子晶体，结构单元：B12组成的正二十面体，12个顶点B原子，3×12=36价电子。每个面近似为一个等边三角形，属六方晶系(P770)☞硼族元素的单质Ta,W或BN表面800-1100℃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：☞腰部:6个B原子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。☞顶部和底部:顶部和底部各3个B

3、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，共用去6×2/2e=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：顶点数n(12)成键轨道数n+1(13)成键电子数2n+2(26)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♣硼成键特征：☞主要以共价键成键：∵B原子r小，I1、I2、I3大Bsp2杂化：BX3、B(OH)3、sp3杂化：BF4-、BH4-、B(OH)4-☞B缺电子→缺电子化合物，Lewis酸：价轨道数42s2px2py2pz价电子

4、数32s22p1例:BX3,B(OH)3BF3+F-=BF4-酸碱化合物☞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)☞B是亲F、亲O元素：键能/kJ·mol-1:B-O561~690；Si-O452B-F613；Si-F565♣化学性质:晶体硼惰性，无定形稍活泼，高温下显还原性。应用：本身无特殊用途，制备金属硼化物和碳化硼的原料BO2B2O3B2S3SX2BX3N2BNM3BMH2OB(OH)3+H2热浓H2SO4、HNO3B(OH)3+SO2/NO2氧化剂、强碱偏硼酸盐☞铝分族—铝

5、、镓、铟、铊☞基本性质AlGaInTl价电子3s23p1(n-1)d10ns2np1(n=4,5)(4f105d10)6s26p1+3+3，+1+1—————————————————————→低价态稳定性↑，高价态氧化性↑（同IVA、VA族）A(M3+/M):-1.66,-0.517,-0.35,+0.713硼族元素的△G/F-Z图☞还原性：BGa>In>Tl☞Ga+、In+具还原性☞Ga(OH)3两性，酸性稍强于Al(OH)3☞Tl(III)的强氧化性：☞Al:略(P772-773)铝热反应☞Ga:银白色，软，m.p.302.78K,b.p.

6、2343K,熔沸点相差在所有金属中最大，用于高温温度计，凝固时体积膨胀，硬度与铅相近In、Tl同Ga[Ga(OH)4]-+H2OH-GaInTl干燥空气中常温Ga,In无变化Tl有氧化膜生成灼热S,O2M2O3/M2S3MX3(Cl,Br常温；I加热)X2热稀HClMCl3+H2热稀HNO3M(NO3)3☞单质的提取和冶炼BAlGa工业上浓碱液分解硼镁矿Mg2B2O5·H2O+NaOH=2NaBO2+2Mg(OH)2NaBO2结晶再溶于水得较浓溶液通CO2调节酸度、浓缩分离出硼砂溶于水用H2SO4调节酸度硼酸加热分解得B2O3Mg/Al还原得粗硼

7、分别用HCl、NaOH和HF处理得95-98%无定形B也可用硫酸分解硼镁矿一步得硼酸，但需耐酸设备，不如减法好制备单质B可用BI3热分解Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]2Na[Al(OH)4]+CO2=2Al(OH)3+Na2CO3+H2O2Al(OH)3=Al2O3+3H2O(加热)2Al2O3=4Al+3O2(电解)U=5V,I=60000A20000度电/1吨Al纯度：98-99%杂质：Si,Fe,Ga(少量)类似AlGa(OH)3OH-Ga(OH)4-电解得Ga或烟道灰氯化得GaCl4,GaCl3蒸出并溶于HClH

8、GaCl4磷酸三丁酯(TBP)萃取并