第十三章p区元素(一)资料

例： B2H6
B4H10
乙硼烷
丁硼烷
有CH4，但无BH3 最简单的硼烷：B2H6 其结构并非如右图所示：
H HB
H BH
HH
硼烷的结构
B：利用不等性sp3杂化 轨道，与氢形成三中心两电
•
.
子键。（氢桥）
HH
H
BB
记作： H H H
要点：B的杂化方式， 三中心两电子键、氢桥。
B4H10分子结构
•硼烷的性质
第十三章 p区元素(一)
.
§ 13.1 p区元素概述
§ 13.2 硼族元素
§ 13.3 碳族元素
教学要求
1.了解硼族元素通性，熟悉缺电子原子和缺电子化合物。 2.熟悉乙硼烷的结构和性质；掌握三氧化二硼、硼酸的结构和 性质；了解硼的卤化物的结构和性质。
3.熟悉铝、三氧化二铝、氢氧化铝的两性，铝盐和铝酸盐、铝 的化合物。
•电负性大，形成共价化合物
§ 13.2 硼族元素
＊
13.2.1 硼族元素概述
13.2.2 硼族元素的单质 13.2.3 硼的化合物
13.2.4 铝的化合物
13.2.1 硼族元素概述
• 硼族(ⅢA)：B，Al，Ga，In，Tl • 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 • 例如：BF3，H3BO3。 • 注意： HBF4不是缺电子化合物。
4.了解碳族元素的通性，碳单质的结构；熟悉二氧化碳、碳酸 及其盐的重要性质，能用离子极化理论说明碳酸盐的热稳定性。
5.了解硅单质、硅的氢化物、二氧化硅、硅酸和硅胶、硅酸盐、 硅的卤化物。
6.熟悉锡、铅的氧化物、氢氧化物酸碱性及其变化规律；掌握 锡(Ⅱ)的还原性，铅(Ⅳ)的氧化性，锡、硫化物的颜色、生成 和溶解。
/IO
3
)
1.60
V
③最后三个元素性质缓慢地递变
(d区、f 区插入)
K+ r/pm 133
Rb+ r/pm 148
Cs+ r/pm 169
Ca2+ 99 Sr2+ 113 Ba2+ 135
Ga3+ 62 In3+ 81 Tl3+ 95
Ge4+ 53 Sn4+ 71 Pb4+ 84
As5+ 47 Sb5+ 62 Bi5+ 74
13.1 p区元素概述
• 各族元素由非金属向金属过渡 • 多种氧化值 • 电负性大，主要形成共价化合物 • 各族元素性质由上到下的变化规律出现突变
p区元素性质的特征
• 各族元素性质由上到下呈现二次周期性 ①第二周期元素具有反常性 (只有2s,2p轨道)
形成配合物时，配位数最多不超过4； 第二周期元素单键键能小于第三周期元 素单键键能(kJ/mol-1) E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=141 E(P-P)=209 E(S-S)=264 E(Cl-Cl)=199
B2O3 3Mg 2B 3MgO
B2O3
+H2O -H2O
2HBO2 偏硼酸
+H2O -H2O
2H3BO3
原硼酸
xB2O3·yH2O 多硼酸
② 硼酸 H3BO3
结构：
B：sp2杂化
H O
B
O
OH
H
性质：
• 一元弱酸 (固体酸)
H3BO 3 H2O
B(OH)
4
H
②第四周期元素表现出异样性(d区插入)
例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其他卤酸 (HClO3 ，HIO3)、高卤酸(HClO4，H5IO6)强。
E
(BrO
3
/Br2
)
1.513
V
E
(IO
3
/I2
)
1.209
V
E
(ClO
4
/ClO
3
)
1.226
V
E
(BrO
4
/BrO
3
)
1.763
V
E
(H 5 IO 6
③ 加合反应
B2H6 CO 2[H 3B CO]
B2H6 2NH 3 [BH 2 (NH 3 )2 ] [BH 4 ] 2LiH B2H6 2LiBH 4 2NaH B2H6 2NaBH 4 ④ 被氯氯化 B2H6 (g) 6Cl 2 (g) 2BCl 3 (l) 6HCl
• α-菱形硼（B12） • 原子晶体
13.2.3 硼的化合物
四类硼的化合物： 1.共价型化合物 BF3、BCl3 平面三角形 ２.配位化合物 ［ BF４］－ 四面体 3.硼与氢形成的三中心键缺电子化合物B2H6和
B４H１０ 4.硼与活泼金属形成的－３价化合物．Mg3B2
1.硼的氢化物
硼烷分类：BnHn+4和 BnHn+6
△ rHm -1376kJ mol-1
2.硼的含氧化合物
① 三氧化二硼 B2O3 结构：原子晶体：熔点460C
无定形体：软化
B(无定形)
O2 Mg或Al
+H2O
B2O3 -H2O
H3BO3
制备： 4B(s) 3O 2 (g) 2B 2O3 (s) 2H 3BO 3 B2O3 3H 2O
性质：
多种氧化值
• 价电子构型：ns2np1-5
例如：氯的氧化值有 +1，+3，+5，+7， -1，0等。
• 惰性电子对效应： • 同族元素从上到下，低氧化值化合物比高
氧化值化合物变得更稳定。
例如： Si(II) <Si(IV) 价电子结构分别为[Ne]3s2，[Ne] Pb(II)>Pb(IV) 价电子结构分别为[Xe]6s2，[Xe]
① 自燃
B2H6 (g) 3O 2 (g) B2O3 (s) 3H 2O(g)
△ rHm -2034kJ mol-1
火 焰 呈 现 绿 色
含 硼 化 合 物 燃 烧
② 水解
B2H6 (g) 3H 2O(l) 2H 3BO 3(s) 6H2 (g)
△ rHm -509.3kJ mol -1 水下火箭燃料
缺电子化合物特点：
a. 易形成配位化合物HBF4 b. 易形成双聚物Al2Cl6
Cl Cl Cl Al Al
Cl Cl Cl
硼族元素的一般性质
• 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）
Байду номын сангаас
• 最大配位数：
B：4 其它：6
例：HBF4 例：Na3AlF6
13.2.2 硼族元素的单质
硼的存在
硼在我国是丰 产元素，西藏的许 多湖泊里含有硼酸 或硼砂。古代阿拉 伯炼金家就是从我 国西藏获得硼砂
硼的单质
• 同素异形体：无定形硼， 晶形硼
•
棕色粉末, 黑灰色
• 硬度大,熔点、沸点都很高。
• 晶形硼相当稳定,不与氧、硝酸、热浓硫酸、
烧碱等作用；无定形硼则较活泼。