硼族元素课件
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• 脱水
N a 2 B 4 O 7 1 0 H 2 O 8 7 8 ℃ B 2 O 3 + 2 N a B O 2 + 1 0 H 2 O
硼砂
• 硼砂珠试验——鉴定金属离子
硼砂与B2O3、B(OH)3一样，与一些金属氧化物共熔 →带特征颜色的偏硼酸盐。
Na2B4O7+CoO=2NaBO2.Co(BO2)2 蓝宝石色
2.04
Al 3s23p1
+3 118 1.61
Ga In Tl 4s24p1 5s25p1 6s26p1 +3(+1) +3,+1 +1(+3) 126 144 148
1.81 1.78 1.8
硼族元素基本性质
◆ 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
2Cr(BO2)3·6NaBO2 Cu(BO2)2 CuBO2 Fe(BO2)2 Fe(BO2)3 Ni(BO2)2 MnO2·2B2O3
绿色 蓝色 红色 绿色 棕色 黄棕 紫色
三氧化二铝 2. 铝的含氧化合物
多种变体, -Al2O3 , -Al2O3 (I) -Al2O3 自然界存在刚玉:熔点高,硬度大 (II) -Al2O3 吸附剂和催化剂 天然宝石: 透明氧化铝晶体含不同杂质而呈现鲜明颜色
本章主要内容
● (一) 硼、铝单质、氢化物、卤化物、含 氧化合物的结构和性质
● (二) 了解硼、铝化合物的缺电子性 ● (三) 硼族元素性质递变规律
§16.1 硼族元素通性
● 硼(B) 铝(Al) 镓(Ga) 铟(In) 铊(Tl)
B
价电子结构 2s22p1
N a 2 B 4 O 7 1 0 H 2 O 8 7 8 ℃ B 2 O 3 + 2 N a B O 2 + 1 0 H 2 O
硼砂
• 硼砂珠试验——鉴定金属离子
硼砂与B2O3、B(OH)3一样，与一些金属氧化物共熔 →带特征颜色的偏硼酸盐。
Na2B4O7+CoO=2NaBO2.Co(BO2)2 蓝宝石色
2.04
Al 3s23p1
+3 118 1.61
Ga In Tl 4s24p1 5s25p1 6s26p1 +3(+1) +3,+1 +1(+3) 126 144 148
1.81 1.78 1.8
硼族元素基本性质
◆ 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
2Cr(BO2)3·6NaBO2 Cu(BO2)2 CuBO2 Fe(BO2)2 Fe(BO2)3 Ni(BO2)2 MnO2·2B2O3
绿色 蓝色 红色 绿色 棕色 黄棕 紫色
三氧化二铝 2. 铝的含氧化合物
多种变体, -Al2O3 , -Al2O3 (I) -Al2O3 自然界存在刚玉:熔点高,硬度大 (II) -Al2O3 吸附剂和催化剂 天然宝石: 透明氧化铝晶体含不同杂质而呈现鲜明颜色
本章主要内容
● (一) 硼、铝单质、氢化物、卤化物、含 氧化合物的结构和性质
● (二) 了解硼、铝化合物的缺电子性 ● (三) 硼族元素性质递变规律
§16.1 硼族元素通性
● 硼(B) 铝(Al) 镓(Ga) 铟(In) 铊(Tl)
B
价电子结构 2s22p1
硼族元素 PPT教程 【优秀课件】元素化学 大学化学化工专业资料
元 素 符
价电子 层结构
主要 氧化
值
号
共 价 半 径
/pm
硬度 (金刚
石
=10)
熔点 ℃
沸点 /℃
第一 电离
能
/kJ·m ol-1
第一电 子亲合
能
/kJ·mol-
1
电 负 性
晶体类型
B 2s22p1 +3
88 9.5 2180 3650 801
23 2.0 原子晶体
Al 3s23p1 +3 125 2.9 660 2467 578
2H3BO3
B2 O3 + 3H2O
性质：水蒸气中形成偏硼酸，在水中形成硼酸 B2O3(s) + H2O(g) ＝ 2HBO2(g) B2O3(s) + 3H2O(1) ＝ 2H3BO3(aq)
熔融状态的B2O3可溶解许多金属氧化物，制得有色硼玻璃。
3 硼的化合物
◇硼酸 H3BO3
H3BO3 ，或写为B(OH)3，是白色片状晶体。
3 硼的化合物
②与多羟基化合物加合
硼酸是典型的路易斯(Lewis)酸，在其溶液中加入甘油和甘露醇等
R
R
R-
H C OH H3BO3 2 H C OH
HCO OCH
H
C
B OO
C
H H 3H2O
R'
R'
R
R' R
H C O H HO
OH H O C H
B
H C O H HO
HOCH
③ 受热易分解
铝粉和铁的氧化物混合可制成铝热剂。 8Al + 3Fe3O4 ＝ 4A12O3 + 9Fe ∆rHmΘ= -3329 kJ/mol 若这个反应在小容器中进行，可达很高温度(约3500℃)
无机化学教学13章硼族元素PPT课件
镓的氧化物
镓的氧化物包括Ga₂O₃和GaO，它们具有高熔点和稳定性，可用于制备其他镓的化合物。镓的氧化物可以 由金属镓与氧气反应得到。
镓的硫化物和硒化物
镓的硫化物
镓的硫化物包括Ga₂S₃和GaS，它们具有较高的硬度、熔点和导电性。镓的硫化物可以 由金属镓与硫反应得到。
镓的硒化物
镓的硒化物包括Ga₂Se₃和GaSe，它们具有与硫化物类似的性质，如高熔点和导电性。 镓的硒化物可以由金属镓与硒反应得到。
有机镓化合物
有机镓酸酯
有机镓酸酯是一类重要的有机化合物， 它们可以通过酯交换反应制备。有机镓 酸酯在聚合反应中用作催化剂和添加剂 。
VS
其他有机镓化合物
除了有机镓酸酯外，还有许多其他有机镓 化合物，如有机镓醇、有机镓酸盐等。这 些化合物在医药、材料科学和催化等领域 有广泛的应用。
06 铟的化合物
铟的卤化物和氧化物
铟的卤化物
铟与卤素（如氟、氯、溴、碘）反应，生成 相应的卤化物。这些卤化物具有较高的熔点 和沸点，在常温下多为固态。
铟的氧化物
铟与氧气反应，可以生成多种氧化物，如 In2O3和In2O。这些氧化物具有不同的性 质和应用，例如In2O3是一种半导体材料， 可用于制备透明导电膜。
铟的硫化物和硒化物
无机化学的重要性
无机化学在化学学科中占据重要地位 ，是学习其他化学课程的基础。
无机化学在工业生产和科学研究中具 有广泛的应用，如制药、农业、能源 等领域。
02 硼族元素概述
硼族元素的定义
硼族元素
指周期表中第13族（ⅢA族）的元 素，包括硼（B）、铝（Al）、镓 （Ga）、铟（In）、铊（Tl）等元 素。
硼氢化合物和有机硼化合物
硼氢化合物
镓的氧化物包括Ga₂O₃和GaO，它们具有高熔点和稳定性，可用于制备其他镓的化合物。镓的氧化物可以 由金属镓与氧气反应得到。
镓的硫化物和硒化物
镓的硫化物
镓的硫化物包括Ga₂S₃和GaS，它们具有较高的硬度、熔点和导电性。镓的硫化物可以 由金属镓与硫反应得到。
镓的硒化物
镓的硒化物包括Ga₂Se₃和GaSe，它们具有与硫化物类似的性质，如高熔点和导电性。 镓的硒化物可以由金属镓与硒反应得到。
有机镓化合物
有机镓酸酯
有机镓酸酯是一类重要的有机化合物， 它们可以通过酯交换反应制备。有机镓 酸酯在聚合反应中用作催化剂和添加剂 。
VS
其他有机镓化合物
除了有机镓酸酯外，还有许多其他有机镓 化合物，如有机镓醇、有机镓酸盐等。这 些化合物在医药、材料科学和催化等领域 有广泛的应用。
06 铟的化合物
铟的卤化物和氧化物
铟的卤化物
铟与卤素（如氟、氯、溴、碘）反应，生成 相应的卤化物。这些卤化物具有较高的熔点 和沸点，在常温下多为固态。
铟的氧化物
铟与氧气反应，可以生成多种氧化物，如 In2O3和In2O。这些氧化物具有不同的性 质和应用，例如In2O3是一种半导体材料， 可用于制备透明导电膜。
铟的硫化物和硒化物
无机化学的重要性
无机化学在化学学科中占据重要地位 ，是学习其他化学课程的基础。
无机化学在工业生产和科学研究中具 有广泛的应用，如制药、农业、能源 等领域。
02 硼族元素概述
硼族元素的定义
硼族元素
指周期表中第13族（ⅢA族）的元 素，包括硼（B）、铝（Al）、镓 （Ga）、铟（In）、铊（Tl）等元 素。
硼氢化合物和有机硼化合物
硼氢化合物
第十四章硼族元素.ppt
四、对角关系
对比周期系中元素及相应化合物的性质，发现有些元 素及相应化合物的性质常与它右下方相邻的另一元素及相 应化合物的性质相似，这种关系称对角关系。
最明显的是周期系第二、三周期中的三对元素：
Li Be B C
Na Mg Al Si
1、Li-Mg的相似性 （1）单质在过量氧气中燃烧时，均只生成正常氧 化物。
1、掌握锡、铅氢氧化物的酸碱性；Sn(II)的还原性； Pb(Ⅳ)的氧化性；了解碳酸盐的性质，硅酸的性质，硅 酸盐晶体结构基本单元。
2、掌握正硼酸及四硼酸盐的性质；了解乙硼烷的结 构和性质，氢氧化铝及其盐的性质。
3、熟悉周期系中的对角关系。
2、氢氧化铝
性质：Al(OH)3难溶于水，是典型的两性氢氧化物之一。
H+
Al3+
Al(OH)3 OH-
[Al(OH)4]- 不是NaAlO2或Na3AlO3
固态NaAlO2要用Al2O3与强碱共熔而得： Al2O3(s)+2NaOH(s)→2NaAlO2(s)+H2O(g)
（五）铝盐
1、三氯化铝
第十四章 硼族元素
三、硼族元素 B、Al、Ga、In、Tl
（一）概述 ns2np1 除B外均为金属元素 氧化数：1、+3，从Ga→Tl由于惰性电子对效应+3化合物 稳定性降低，Tl3+有强氧化性，易转为Tl+的化合物。 化合物键型：B由于原子半径小，电负性大，其化合物场 均为共价型。其余多为离子型。 硼族元素原子的价电子数（3）<价层轨道数（4或9），这
（三）硼酸及其盐
硼硼酸的（含x氧B酸2O包3·y括H2偏O硼）酸等（。HBO2）,正硼酸（H3BO3）和多 H3BO3结构：晶体结构单位是B（OH）3, 呈现平面三角形， B原子取sp2杂化，然后硼酸分子间以氢键互相连接成层状结
对比周期系中元素及相应化合物的性质，发现有些元 素及相应化合物的性质常与它右下方相邻的另一元素及相 应化合物的性质相似，这种关系称对角关系。
最明显的是周期系第二、三周期中的三对元素：
Li Be B C
Na Mg Al Si
1、Li-Mg的相似性 （1）单质在过量氧气中燃烧时，均只生成正常氧 化物。
1、掌握锡、铅氢氧化物的酸碱性；Sn(II)的还原性； Pb(Ⅳ)的氧化性；了解碳酸盐的性质，硅酸的性质，硅 酸盐晶体结构基本单元。
2、掌握正硼酸及四硼酸盐的性质；了解乙硼烷的结 构和性质，氢氧化铝及其盐的性质。
3、熟悉周期系中的对角关系。
2、氢氧化铝
性质：Al(OH)3难溶于水，是典型的两性氢氧化物之一。
H+
Al3+
Al(OH)3 OH-
[Al(OH)4]- 不是NaAlO2或Na3AlO3
固态NaAlO2要用Al2O3与强碱共熔而得： Al2O3(s)+2NaOH(s)→2NaAlO2(s)+H2O(g)
（五）铝盐
1、三氯化铝
第十四章 硼族元素
三、硼族元素 B、Al、Ga、In、Tl
（一）概述 ns2np1 除B外均为金属元素 氧化数：1、+3，从Ga→Tl由于惰性电子对效应+3化合物 稳定性降低，Tl3+有强氧化性，易转为Tl+的化合物。 化合物键型：B由于原子半径小，电负性大，其化合物场 均为共价型。其余多为离子型。 硼族元素原子的价电子数（3）<价层轨道数（4或9），这
（三）硼酸及其盐
硼硼酸的（含x氧B酸2O包3·y括H2偏O硼）酸等（。HBO2）,正硼酸（H3BO3）和多 H3BO3结构：晶体结构单位是B（OH）3, 呈现平面三角形， B原子取sp2杂化，然后硼酸分子间以氢键互相连接成层状结
教学课件第16章硼族元素
共价键B：2s22p1受到激发→2S12Px12Py12Pz0
硼单质是由B12二十面体对称体为结构单元， B-B相互间如果只形成3个传统的共价键， 达不到稳定的电子结构；缺少电子，不 稳定。折中的办法形成了，三中心2电子 的特殊的键。
P772反应： 无定型硼：B+O2→ B+Cl2→ B+N2→
赤热 B+6H2O(g)→2B(OH)3+3H2↑ 热 B+3HNO6(浓)→B(OH)3+NO2↑ 碱中 B+NaOH+3KNO3→NaBO2+KNO2+H2O
NiO+B2O3→Ni(BO2)2
16-3惰性电子对效应
斜对角线规则
Li-Mg Be-Al B-Si 碳酸及其盐热分解 易 H2CO3>HCO3－->NaCO3- 难 Li2CO3>Na2CO3>K2CO3 MgCO3>CaCO3>BaCO3
Li2CO3~MgCO3 Na2CO)3++H2O→B(OH)4-+H+ P780卤化物 B2O3+HF→BF3(g)
BF3+AlCl3→AlF3+BCl3(g) BF3+H2O→H3O++BF4-+B(OH)3 P783氧化物 B2O3+H2O(g)→HBO2(g) B2O3+H2O(l)→H3BO3 硼珠试验：CuO+B2O3→Cu(BO2)2 兰
C2H6+O2→CO2+H2O ΔH=-1559KJ•mol-1 除硼以外，均为金属
硼族元素单质
自 然 界 存 在 ： Na2B4O7•10H2O，Al2O3 铝 矾 土
《硼族元素教学》PPT课件
36
⑵ 硼珠实验
熔融态的B2O3溶解金属氧化物 得到有特征 颜色的偏硼酸盐玻璃。
B2O3+CuO=Cu（BO2）（蓝色） B2O3+NiO=Ni（BO2）（绿色） ⑶ 与NH3反应
1/2xB2O3+XNH3→（BN）x+H2O（873K）
B
B
N
N
N
B
B
B
N
N
氮化硼，结构 与石墨相同 37
38
补充：无机苯(环硼氮烷）
3NH4CI+3LiBH4=B3N3H6+3LiCI+9H2
环硼氮烷的电子结构式和几何形状都与苯相似，化学
性质也相似，但更活泼，易加成、取代。
H
H CI
H N B N H HCI
HBH HN N H
H B BH N
CI B B H
HN
CI 39
H
HH
硼酸H3BO3
偏硼酸 (正)硼酸 多硼酸 HBO2 H3BO3 xB2O3·yH2O
蒸气的单分子构型
O 136pm
B
B 120pm
O
90-125°
O
35
制法
2H3BO3 △ B2O3+3H2O
4B(s)+3O2(g) 高温 2B2O3(s)
性质
⑴ 易溶于水
B2O3(晶状)+H2O(g)→2HBO2(g)（易挥发）
B2O3(无定形)+3H2O(l)→2HBO3(aq)
白色粉末状B2O3可用作吸水剂。
CI
AI
AI
CI
CI
CI
32
氯桥
AICI3：路易士酸，有机催化剂。易水解放 热，潮湿空气中冒烟。干法制。
第八章 硼族元素ppt课件
B5H9
B5H11
B6H10
B8H18
B16H20
B20H16
硼烷的性质 (1) 自燃 B H (g) 3O (g) B O (s) 3H O(g) 2 6 2 2 3 2
Δ H -2026KJ mol r
m 1
高能燃料，剧毒
(2) 水解
m 1
火 焰 呈 现 绿 色
1 硼的氢化物------硼烷
人们对硼烷的研究始于1912年，目 前确知的硼烷中性分子已超过二十种。 除了中性分子外还有大量的硼烷阴 离子，大体上分为三类：
1. BnHn
2-系列的阴离子。
2 2 B7 H7 B6 H6
2. 由已知的硼烷脱质子或加成H-衍生出来的阴 离子。 B H BH 4 3 8
NaAl ( OH ) CO Al ( OH ) NaHCO 4 2 3 3
灼烧 2 Al ( OH ) Al O 2 H O 3 2 3 2
电解 2 Al O 4 Al 3 O 23 2
单质的性质：
硼：除了H2、Te及稀有气体外，能和所有的非金属反应
3. 由连接的氢化硼单元衍生出的阴离子。
2 B20H18 B18H21
硼烷的四种成键要素
硼烷类化合物是一类“缺电子化合物”，为了解 释他们的结构，人们提出了三中心两电子共价键 的成键原理．
(1)末端B-H键，正常的σ 键
(2) B-H-B的3c-2e键 (3) B-B键，正常的σ 键 (4)(4)B-B-B的3c-2e键
8.1 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，HBF4 特点：a. 易形成配位化合物HBF4 HF BF3 b. 易形成双聚物Al2Cl6
硼族元素PPT
§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· 2O 10H 方硼石2Mg3B8O15•MgCl2 白硼钙石Ca2B6O11 · 2O 3H • Al: 铝矾土矿 • Ga: 存在于铝矾土和煤中 • In, Tl:存在于闪锌矿中
☞ 硼族元素的单质
☞命名：同碳烷
若原子数目相同，而H原子数目不同：
B5H9 B5H11 戊硼烷-9 戊硼烷-11
☞毒性大
空气中允许的最高浓度10-6（ppm） COCl2 光气 1 HCN 氰化氢 10 B2H6 0.1
☞硼烷的合成:须间接合成 • 以乙硼烷的合成为例： • ☞质子置换法： 2BMn + 6H+ = B2H6 + 2Mn3+ • ☞氢化法:2BCl3 + 6H2 = B2H6 + 6HCl • ☞氢负离子置换法：(乙醚，无水无氧) 3LiAlH4 + 4BF3 = 2B2H6 + 3LiF + 3AlF3 3NaBH4 + 4BF3 = 2B2H6 + 3NaBF4
第五ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 硼族元素
（IIIA族）
B硼 Al 铝 Ga 镓 In 铟 Tl 铊
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
☞Al:略(P772-773)铝热反应 ☞Ga:银白色，软，m.p.302.78K, b.p.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 MX3 (Cl, Br常 B < Al > Ga > In >Tl 温；I加热) M2O3/ X2 ☞ Ga+、In+具还原性 M2S3 灼热S, O2 Ga,In无 ☞ Ga(OH)3两性，酸 Ga 性稍强于Al(OH)3 干燥空气中 变化Tl OH In 常温 有氧化 (III) 的强氧化性： ☞ Tl Tl 热稀HCl 膜生成 -+H 热稀HNO3 [Ga(OH) ]
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BnHn+4 类 BnHn+6 类 共 20 多种
二、命名：同碳烷
乙硼烷 B2~B10 甲、乙、…… 辛、壬、癸） 十六硼烷 （B11以上：十一 ……） BnHn+4类 B5H9 戊硼烷-9 BnHn+6类 B5H11 戊硼烷-11
三、毒性大
空气中允许的最高浓度10-6（ppm） COCl2 光气 1 HCN 氰化氢 10 B2H6 0.1
（二）-菱形硼结构 （原子晶体，结构单元：B12） B12结构：正二十面体，12个顶点B原子，
1
4 5 9 10 11 12 3 6 8 7 2
（2）顶部和底部： 1．与外部B12 成键 顶部（3、8、9）和底部（5、 （1）腰部： 6、11）各3个B原子与上一层3 6个B原子（1、2、7、12、 10、4）与同一平面内相 个B原子或下一层3个B原子共 邻的另6个B12共形成6个 形成6个正常B-B 2C-2e键171 nm。 3c-2e键203 nm。
四、分子结构：
（一）乙硼烷B2H6
Question 1
为什么硼的最简单氢化物是 B2H6 而不是 BH3 ？但硼的卤化物能以BX3形式存在？
: :
H B 还有一个 如果 BH3 分子存在的话，则其结构中的 B:H H 空的 2p 轨道未参与成键，故从能量来说 BH3 是不稳定体系
。B2H6 中所有的价轨道都用来成键，分子的总键能比两个 BH3 的总键能大，故 B2H6 比 BH3 稳定（二聚体的稳定常 数为106）。 BX3 中 B 以 sp2 杂化，形成 键后，垂直于分子平面 B 与3 个 F 原子p 轨道互相平行，形成了46大π键，使 BX3 6 π4 F 原子那样的 获得额外的稳定性。但 BH 中 H 原子没有像 p 轨道，故不能生成π键 。
CO]
B2H6 + 2 NH3
2 LiH + B2H6 2 NaH + B2H6
[BH2· (NH3)2]+ + [BH4]-
反应机理（理解）
B2H6 + 2R3N： ══ 2H3B←NR3 叔胺 均裂 当Lewis碱为氨或胺时，B2H6 有两种“裂变”方式：
§13-3 硼的含氧化合物
一、氧化硼
B2O3
第十三章
概述
ⅢA
硼族元素
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） 最大配位数：
B
Al
Ga
In Tl
B： 4 例：HBF4
其他 6 例：Na3AlF6
ns2np1
§5-1 硼单质极其化合物 §5-1-1 单质硼
一、硼成键特征： （一）主要以共价键成键： B 原子半径小，I1、I2、I3 大 B sp2杂化：BX3、B(OH)3、 sp3杂化： BF4-、 BH4-、 B(OH)4（二）B缺电子性质（ns2 np1） 价轨道数 4 2s 2px 2py 2pz 价电子数 3 2s2 2p1 例 BX3 , B(OH)3 BF3 + F- = BF4- 酸碱化合物
(五) B与Si的相似性 对角线规则
二、硼单质
单质硼 无定形硼（棕色粉末） 晶体硼：最重要- 菱形硼（黑灰色）
钽、钨或氮化硼表面
（一）硼制备：
1. -菱形硼 12 BI3 ══════ B12(C) + 18 I2(g)
800~1100℃
2. 无定形硼 Na2B4O7· 10H2O+2HCl=4H3BO3+2NaCl+5H2O 2H3BO3 = B2O3 +3 H2O (800K) B2O3 + Mg = 3MgO + 2B (800K)
墨
六方氮化硼
3．硼砂珠试验——鉴定金属离子
硼砂与B2O3、B(OH)3一样，与一些金属氧化物共熔→ 带特征颜色的偏硼酸盐。 △ 例 Na2B4O7+CoO —— Co(BO2)2· 2NaBO2 蓝色 △ 3Na2B4O7+Cr2O3 —— 2Cr(BO2)3· 6NaBO2 绿色 Cu(BO2)2 蓝 +1 CuBO2 红 Fe(BO2)2 绿 Fe(BO2)3 棕 Ni(BO2)2 黄棕 MnO2· 2B2O3 紫色
（三）B(OH)3化学性质
1．一元Lewis弱酸：不是三元质子酸！
B(OH)3＋H2O=B(OH)4 - +H + Ka = 5.8×10-10，很弱
2．与多元顺式羟基化合物反应，酸性↗，例如：
3.和单元醇反应
H3BO3+3CH3OH== B(OCH3)3+3H2O
H2SO4
4.与强酸时，显碱性 B(OH)3+H3PO4=BPO4+3H2O 5.加热脱水 B(OH)3→HBO2→B2O3
B
B B
B 5．封闭式 B B 3c-2e bond。
例1 癸硼烷-14（B10H14）分子结构
(1) 价轨道数：410＋ 114 ＝ 54 10个B 14H (2)价电 子 数 3×10 + 1×14 = 44 10B 14H 10个 B-H 2c-2e: 2e×10=20e 4个 B-H-B 3c-2e: 2e×4=8e 4个
四、四硼酸钠（硼砂，Borax）(重点) Na2[B4O5(OH)4]· 8H2O （常写为Na2B4O7· 10H2O） （一）硼砂晶体结构 1．四硼酸根 [B4O5(OH)4]22个B： sp2 BO3 另2个B： sp3 BO4 氢键 2．各[B4O5(OH)4]2- ──→ 成 链
（二）T, 硼砂溶解度 T/℃ 10 50 100 S /g/100g H2O 1.6 10.6 52.5 可用重结晶法提纯
（三）硼的化学性质
晶体硼惰性，
无定形硼稍活泼。 R.T. 1．2B(s) + F2(g) ══ 2BF3 (B亲F) 4B(s) + 3O2(g） ═══ 2B2O3(s）
△rH298 = - 2887 kJ· mol-1
△rG298 = - 2368 kJ· mol-1
2B+6H2O(g)=2B(OH)3+3H2
若
H
H B H
实验测定
H B H H
则2个BH3之间不结 合，且每个B 成键后仅6e → 不合理！
B2 H6 分子 逆磁性（电子均已成对） 1 H NMR → 2 种 H，比例 4：2（4 个 H 和 2 个 H） 2 个 B 与 4 个 H 共平面
推测出如下结构
B2H6 分子结 构示意图 B2H6分 子 存 在 “多中心缺 电 子 键”， 即3c-2e bond (3 center-2 electorn bond)。
（二）Lipscomb（李普斯昆）硼烷成键五要素
美国物理化学家 Lipscomb W 关于硼烷和 碳硼烷的研究获1976年诺贝尔化学奖
硼烷成键有5种类型：
1．末端 B-H： 2．正常 B-B 键 3．氢桥键 4．桥式（开放式） 正常键
H B B
2c-2e bond； 2c-2e bond； 3c-2e bond； 3c-2e bond；
用于鉴别Mn+
Question 3
1、H3BO3 为什么是一元酸？ 2、H3BO3 为什么在冷水中溶解度小， 在热水中却是易溶的？
二、硼酸
• （一）B(OH)3晶体结构
层状结构：层内：B sp2杂化 有氢键 层间：范德华力 ∴似石墨，有解离性
（二）B(OH)3物理性质
• R.T.微溶于水，T↗，溶解度↗，可用重结 晶方法提纯 • T/℃ 25 50 100 • S/g/100gH2O 5.44 10.24 27.53
（四）四硼酸
H2B4O7 H3BO3 Ka =1.5×10-7 > Ka =5.8×10-10 ∵非羟基氧数目↑（Pauling XOm (OH)n模型） 任何硼酸盐 + H+ → H3BO3 （水溶解度最小）
三、硼酸盐
各种硼酸盐基本结构单元 BO33- 平面三角形 BO45- 四面体
Na2B4O7· H2O （重要的硼酸盐） NaBO2 Mg2B2O5 · H2O
B2H6中B -H -B键的性质：
a n B sp 3
b
H 1s
Question 2
Solution
氢键和氢桥键有什么不同？
氢
结合力的类型 键 能
键
氢
桥
主要是静电作用 小（与分子间力相近）
共价键（三中心二电子键） 较大（小于正常共价键）
H 连接的原子
电负性大，半径小的原子， 缺电子原子，主要是B 主要是F、O、N
∴B在炼钢中作脱氧剂。
B-O
键能/kJ· mol-1 (B亲O)
Si-O
C-O
560-690 > 452 > 358
2x B(s) + xN2(g) ═══ 2(BN)x (s) 氮化硼：石墨结构，为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H2SO4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 +3 2B + 2KOH + 3KNO3 ══ 3KNO2 + 2KBO2 + H2O
§5-2 硼的氢化物
一、组成
BX3是以形成离域大π 键来满足对电子的要求
π4 6
二、命名：同碳烷
乙硼烷 B2~B10 甲、乙、…… 辛、壬、癸） 十六硼烷 （B11以上：十一 ……） BnHn+4类 B5H9 戊硼烷-9 BnHn+6类 B5H11 戊硼烷-11
三、毒性大
空气中允许的最高浓度10-6（ppm） COCl2 光气 1 HCN 氰化氢 10 B2H6 0.1
（二）-菱形硼结构 （原子晶体，结构单元：B12） B12结构：正二十面体，12个顶点B原子，
1
4 5 9 10 11 12 3 6 8 7 2
（2）顶部和底部： 1．与外部B12 成键 顶部（3、8、9）和底部（5、 （1）腰部： 6、11）各3个B原子与上一层3 6个B原子（1、2、7、12、 10、4）与同一平面内相 个B原子或下一层3个B原子共 邻的另6个B12共形成6个 形成6个正常B-B 2C-2e键171 nm。 3c-2e键203 nm。
四、分子结构：
（一）乙硼烷B2H6
Question 1
为什么硼的最简单氢化物是 B2H6 而不是 BH3 ？但硼的卤化物能以BX3形式存在？
: :
H B 还有一个 如果 BH3 分子存在的话，则其结构中的 B:H H 空的 2p 轨道未参与成键，故从能量来说 BH3 是不稳定体系
。B2H6 中所有的价轨道都用来成键，分子的总键能比两个 BH3 的总键能大，故 B2H6 比 BH3 稳定（二聚体的稳定常 数为106）。 BX3 中 B 以 sp2 杂化，形成 键后，垂直于分子平面 B 与3 个 F 原子p 轨道互相平行，形成了46大π键，使 BX3 6 π4 F 原子那样的 获得额外的稳定性。但 BH 中 H 原子没有像 p 轨道，故不能生成π键 。
CO]
B2H6 + 2 NH3
2 LiH + B2H6 2 NaH + B2H6
[BH2· (NH3)2]+ + [BH4]-
反应机理（理解）
B2H6 + 2R3N： ══ 2H3B←NR3 叔胺 均裂 当Lewis碱为氨或胺时，B2H6 有两种“裂变”方式：
§13-3 硼的含氧化合物
一、氧化硼
B2O3
第十三章
概述
ⅢA
硼族元素
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） 最大配位数：
B
Al
Ga
In Tl
B： 4 例：HBF4
其他 6 例：Na3AlF6
ns2np1
§5-1 硼单质极其化合物 §5-1-1 单质硼
一、硼成键特征： （一）主要以共价键成键： B 原子半径小，I1、I2、I3 大 B sp2杂化：BX3、B(OH)3、 sp3杂化： BF4-、 BH4-、 B(OH)4（二）B缺电子性质（ns2 np1） 价轨道数 4 2s 2px 2py 2pz 价电子数 3 2s2 2p1 例 BX3 , B(OH)3 BF3 + F- = BF4- 酸碱化合物
(五) B与Si的相似性 对角线规则
二、硼单质
单质硼 无定形硼（棕色粉末） 晶体硼：最重要- 菱形硼（黑灰色）
钽、钨或氮化硼表面
（一）硼制备：
1. -菱形硼 12 BI3 ══════ B12(C) + 18 I2(g)
800~1100℃
2. 无定形硼 Na2B4O7· 10H2O+2HCl=4H3BO3+2NaCl+5H2O 2H3BO3 = B2O3 +3 H2O (800K) B2O3 + Mg = 3MgO + 2B (800K)
墨
六方氮化硼
3．硼砂珠试验——鉴定金属离子
硼砂与B2O3、B(OH)3一样，与一些金属氧化物共熔→ 带特征颜色的偏硼酸盐。 △ 例 Na2B4O7+CoO —— Co(BO2)2· 2NaBO2 蓝色 △ 3Na2B4O7+Cr2O3 —— 2Cr(BO2)3· 6NaBO2 绿色 Cu(BO2)2 蓝 +1 CuBO2 红 Fe(BO2)2 绿 Fe(BO2)3 棕 Ni(BO2)2 黄棕 MnO2· 2B2O3 紫色
（三）B(OH)3化学性质
1．一元Lewis弱酸：不是三元质子酸！
B(OH)3＋H2O=B(OH)4 - +H + Ka = 5.8×10-10，很弱
2．与多元顺式羟基化合物反应，酸性↗，例如：
3.和单元醇反应
H3BO3+3CH3OH== B(OCH3)3+3H2O
H2SO4
4.与强酸时，显碱性 B(OH)3+H3PO4=BPO4+3H2O 5.加热脱水 B(OH)3→HBO2→B2O3
B
B B
B 5．封闭式 B B 3c-2e bond。
例1 癸硼烷-14（B10H14）分子结构
(1) 价轨道数：410＋ 114 ＝ 54 10个B 14H (2)价电 子 数 3×10 + 1×14 = 44 10B 14H 10个 B-H 2c-2e: 2e×10=20e 4个 B-H-B 3c-2e: 2e×4=8e 4个
四、四硼酸钠（硼砂，Borax）(重点) Na2[B4O5(OH)4]· 8H2O （常写为Na2B4O7· 10H2O） （一）硼砂晶体结构 1．四硼酸根 [B4O5(OH)4]22个B： sp2 BO3 另2个B： sp3 BO4 氢键 2．各[B4O5(OH)4]2- ──→ 成 链
（二）T, 硼砂溶解度 T/℃ 10 50 100 S /g/100g H2O 1.6 10.6 52.5 可用重结晶法提纯
（三）硼的化学性质
晶体硼惰性，
无定形硼稍活泼。 R.T. 1．2B(s) + F2(g) ══ 2BF3 (B亲F) 4B(s) + 3O2(g） ═══ 2B2O3(s）
△rH298 = - 2887 kJ· mol-1
△rG298 = - 2368 kJ· mol-1
2B+6H2O(g)=2B(OH)3+3H2
若
H
H B H
实验测定
H B H H
则2个BH3之间不结 合，且每个B 成键后仅6e → 不合理！
B2 H6 分子 逆磁性（电子均已成对） 1 H NMR → 2 种 H，比例 4：2（4 个 H 和 2 个 H） 2 个 B 与 4 个 H 共平面
推测出如下结构
B2H6 分子结 构示意图 B2H6分 子 存 在 “多中心缺 电 子 键”， 即3c-2e bond (3 center-2 electorn bond)。
（二）Lipscomb（李普斯昆）硼烷成键五要素
美国物理化学家 Lipscomb W 关于硼烷和 碳硼烷的研究获1976年诺贝尔化学奖
硼烷成键有5种类型：
1．末端 B-H： 2．正常 B-B 键 3．氢桥键 4．桥式（开放式） 正常键
H B B
2c-2e bond； 2c-2e bond； 3c-2e bond； 3c-2e bond；
用于鉴别Mn+
Question 3
1、H3BO3 为什么是一元酸？ 2、H3BO3 为什么在冷水中溶解度小， 在热水中却是易溶的？
二、硼酸
• （一）B(OH)3晶体结构
层状结构：层内：B sp2杂化 有氢键 层间：范德华力 ∴似石墨，有解离性
（二）B(OH)3物理性质
• R.T.微溶于水，T↗，溶解度↗，可用重结 晶方法提纯 • T/℃ 25 50 100 • S/g/100gH2O 5.44 10.24 27.53
（四）四硼酸
H2B4O7 H3BO3 Ka =1.5×10-7 > Ka =5.8×10-10 ∵非羟基氧数目↑（Pauling XOm (OH)n模型） 任何硼酸盐 + H+ → H3BO3 （水溶解度最小）
三、硼酸盐
各种硼酸盐基本结构单元 BO33- 平面三角形 BO45- 四面体
Na2B4O7· H2O （重要的硼酸盐） NaBO2 Mg2B2O5 · H2O
B2H6中B -H -B键的性质：
a n B sp 3
b
H 1s
Question 2
Solution
氢键和氢桥键有什么不同？
氢
结合力的类型 键 能
键
氢
桥
主要是静电作用 小（与分子间力相近）
共价键（三中心二电子键） 较大（小于正常共价键）
H 连接的原子
电负性大，半径小的原子， 缺电子原子，主要是B 主要是F、O、N
∴B在炼钢中作脱氧剂。
B-O
键能/kJ· mol-1 (B亲O)
Si-O
C-O
560-690 > 452 > 358
2x B(s) + xN2(g) ═══ 2(BN)x (s) 氮化硼：石墨结构，为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H2SO4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 +3 2B + 2KOH + 3KNO3 ══ 3KNO2 + 2KBO2 + H2O
§5-2 硼的氢化物
一、组成
BX3是以形成离域大π 键来满足对电子的要求
π4 6