13硼族元素
高中化学竞赛-硼族元素
高中化学奥林匹克竞赛辅导硼族元素一、硼族元素简介硼族元素包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)，在周期表中处于第Ⅲ A族。
硼族元素的价电子构型为n s2n p1，除硼外其余元素均为金属元素，金属性随原子序数的增加而增强。
B的半径较小，失去三个电子非常困难，因此硼不能形成简单阳离子B3+，只能通过共用电子对形成共价化合物。
Al、Ga、In、Tl在水溶液中可以形成M3+。
因为惰性电子对效应，Tl3+具有强氧化性。
在硼族元素形成的共价分子中，中心原子最外层只有6个电子，未达到8电子的外层结构，属于缺电子化合物，它们具有一个空p轨道，可以接受孤对电子形成配位键，是强的路易斯酸。
硼族元素的性质二、硼及其化合物1.硼的单质硼的非金属单质以原子晶体形式存在。
单质硼有无定形硼和晶体硼两种，无定形硼为棕色粉末，晶体硼为黑灰色原子晶体。
晶体硼结构较为复杂，其晶体结构单元为12个硼原子组成的正二十面体。
它有20个等边三角形面，12个顶点，硼二十面体通过不同的连接方式形成各种硼的同素异形体。
晶体硼的化学活性较低，无定形硼较活泼。
常温下，硼能与F 2反应，高温下能与N 2、O 2、S 等非金属单质反应。
无定形硼可被热的浓硝酸、浓硫酸氧化成硼酸，也能与强碱作用放出氢气。
2B+N 22BN(与金刚石C 2互为等电子体，是原子晶体) B+3HNO 3(浓)B(OH)3+3NO 2↑2B+2NaOH+2H 2O2NaBO 2+3H 2↑(与Al 的性质相似)2.硼的氧化物及含氧酸硼最重要的氧化物是B 2O 3，熔融B 2O 3能溶解许多金属氧化物，形成具有特征颜色的偏硼酸盐，这个反应用于定性分析，称为硼珠实验：CuO+B 2O 3Cu(BO 2)2(蓝色) NiO+B 2O 3Ni(BO 2)2(绿色) B 2O 3的水化物为硼酸H 3BO 3或B(OH)3。
H 3BO 3是白色的片状晶体，具有片层结构，层和层 之间存在范德华力，容易发生滑动，其中氢键对其结构的形成具有支配的作用。
硼及其化合物
硼族元素及其化合物约公元前200年，古埃及、罗马、巴比伦曾用硼沙制造玻璃和焊接黄金。
法国化学家盖吕萨克用金属钾还原硼酸制得单质硼。
硼在地壳中的含量为0.001%。
硼为黑色或银灰色固体。
晶体硼为黑色，硬度仅次于金刚石，质地较脆。
硼还由于其缺电子性造成其氢化物中硼原子拥有异常高的配位数，使之成为所有元素氢化物中结构最复杂的。
单质硼为黑色或深棕色粉末，熔点2076C。
沸点3927C。
单质硼有多种同素异形体，无定形硼为棕色粉末，晶体硼呈灰黑色。
晶态硼较惰性，无定形硼则比较活泼。
单质硼的硬度近似于金刚石，有很高的电阻，但它的导电率却随着温度的升高而增大，高温时为良导体。
硼共有14种同位素，其中只有两个是稳定的。
室温时为弱导电体；高温时则为良导体。
在自然界中主要以硼酸和硼酸盐的形式存在。
晶体结构晶态单质硼有多种变体，它们都以B12正二十面体为基本的结构单元。
这个二十面体由12个B原子组成，20个接近等边三角形的棱面相交成30条棱边和12个角顶，每个角顶为一个B原子所占据。
由于B12二十面体的连接方式不同，键也不同，形成的硼晶体类型也不同。
其中最普通的一种为a菱形硼a菱形硼是由B i2单元组成的层状结构，a菱形硼晶体中既有普通的。
键，又有三中心两电子键。
许多B原子的成键电子在相当大的程度上是离域的，这样的晶体属于原子晶体，因此晶态单质硼的硬度大，熔点高，化学性质也不活泼。
在a-菱形硼晶格中，每个二十面体通过处在腰部的6个B原子以三中心两电子键与在同一平面内的相邻的6个二十面体连接起来（其中虚线三角形表示三中心两电子键，键距203pm）。
这种二十面体组成的片层，层面结合靠的是二十面体的上下各3个B原子以6个正常的B-B共价键（即两中心两电子键，键长171pm）同上下两层的6个附近的二十面体相连接，3个在上一层，3个在下一层。
在硼的二十面体结构单元中，B12的36个电子是如下分配的：在二十面体内有13个分子轨道，用去26个电子；每个二十面体同上下相邻的6个二十面体形成6个两中心两电子共价键，用去了6个电子；在二十面体腰部的6个B原子与同平面上周围相邻的6个三中心两电子键，用去了 6 >2/3=4个电子，结果总电子数是26+6+4=36。
硼元素价位
硼元素价位全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：硼元素是一种重要的元素，广泛应用于各种领域。
在工业生产和科学研究中，硼元素具有重要的作用。
由于其特殊的性质和广泛的用途，硼元素的价格也备受关注。
本文将重点讨论硼元素的价位，包括市场价格、影响价格的因素，以及硼元素价格的走势。
我们需要了解硼元素的市场价格。
硼元素的市场价格受多种因素的影响，包括市场供需关系、生产成本、政策法规等。
目前，硼元素的市场价格在国际市场上相对稳定，在500-700美元/吨之间。
而在国内市场上，硼元素的价格也在相对稳定的范围内，约为3000-5000元/吨。
硼元素的价格受多种因素的影响。
生产成本是影响硼元素价格的关键因素之一。
硼元素的生产过程相对复杂，包括矿石开采、冶炼和提纯等多个环节，生产成本较高。
市场供需关系也对硼元素价格起着重要作用。
如果市场需求旺盛，硼元素价格会上涨；反之，市场需求不足，价格则会下跌。
政策法规也对硼元素价格产生一定影响。
政府对硼元素的市场监管和政策支持会影响硼元素的生产和价格。
政府对硼元素的出口政策、关税政策等都会对硼元素的市场价格产生一定影响。
硼元素价格的走势也备受关注。
随着全球市场的变化和政策调整，硼元素的价格也会出现波动。
近年来，随着新能源、新材料等领域的快速发展，对硼元素的需求也在不断增加，硼元素的价格也呈现上涨趋势。
接下来，我们将更深入地了解硼元素价格在不同行业中的应用和影响。
在化工行业中，硼元素是一种重要的化工原料。
硼元素在化工生产中被广泛应用，用于生产硅酸盐、硼酸盐等化工产品。
由于硼元素的独特性能，能够改善产品性能和品质，因此在化工行业中需求量较大。
硼元素的价格对化工行业的成本和产品价格有一定影响。
在农业和医药领域，硼元素也有重要的应用。
硼元素可以促进作物生长、提高农作物产量，被广泛应用于农业领域。
硼元素也被用于医药制剂，具有抗菌、抗炎等作用，对医药行业具有重要意义。
硼元素的价格对农业和医药行业的生产和产品价格也有一定影响。
无机化学-第六章-硼族元素
1
3
4
2
5
6
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8
10
7
11
12
23-мар-22
无机化学
硼的化学性质
晶体硼较惰性
（1）无定形硼较活泼，高温下能与N2、O2、 S、X2发 生反应，显还原性。
R.T. 973K
2B(s) + 3F2(g) ══ 2BF3 4B(s) + 3O2(g) ══ 2B2O3
B-O Si-O C-O 键能/kJ·mol-1 560-690 > 452 > 358
CuBO2
红
Cu(BO2)2
蓝
Fe(BO2)2
绿
Fe(BO2)3
棕
23-мар-22
无机化学
(1) BX3结构：
硼的卤化物
B：sp2杂化
(2) BX3性质：
BF3
室温下 聚集态
g
熔点/( /℃) -127.1
沸点/( /℃) -100.4
23-мар-22
BCl3 g
-107 12.7
BBr3
BI3
23-мар-22
无机化学
硼的制备 ➢ -菱形硼 12 BI3 = B12(s) + 18 I2(g) ➢无定形硼 Na2B4O7·10H2O+ 2HCl=4H3BO3+ 2NaCl+ 5H2O 2H3BO3 = B2O3 + 3H2O (800K) B2O3 + Mg = 3MgO + 2B (800K)
结构： B：sp2杂化
硼酸 H3BO3
引 导 语 ： 心得 体会是 指一种 读书、 实践后 所写的 感受性 文字。 语言类 读书心 得 同 数 学 札 记相近 ；体会 是指将 学习的 东西运 用到实 践中去 。下面 是小编 为你带 来 的 医 生 的 岗前培 训心得 体会， 希望对 你有所 帮助。 从 那 天 起 ，我们 开始了 胸 科 医 院 的 培训， 前三天 的课程 让我懂 得了很 多以前 在书上 学不到 的东西 ，有院 领 导 的 亲 身 经历和 他们的 所见所 闻，对 医院的 故障制 度有了 一定认 识。这 次培训 中 我 学 到 了 很多知 识，但 感触最 深的是 每一位 领导基 本上都 提到一 个要求 ，那就 是 学 习 、 学 习、再 学习。 一刻也 不能放 松，不 仅要钻 研本专 业的知 识，还 要了解 其 他 专 业 的 知识， 比如说 我自己 ，就应 该多了 解医学 影像诊 断及技 术等方 面的知 识 ，这样 有利于 我提高 工作效 率与质 量。此 外，就 是希望 能尽快 地进入 工作状 态， 做 好 思 想 意 识的转 变，从 受者转 变成施 者。我 认为我 在这方 面做得 也比较 到位， 经 过 学 习 和 互动， 感觉现 在也慢 慢走上 正轨了 ，希望 我们能 脚踏实 地的工 作，养 成 良 好 的 工 作与生 活习惯 ，为自 己积累 资本、 为医院 创造价 值。 通 过 第 四和 第 五 天 的 培 训我明 白了什 么是沟 通，沟 通就是 人们在 互动过 程中通 过某种 途径将 一 定 的 信 息 从发送 者传递 给接收 者，并 获得理 解的过 程，双 方互动 的过程 。我们
第16章 硼族元素
Hmө = - 2547kJ·mol-1 C-O 358
室温：2B (s) + 3 F2 (g) = 2BF3 高温：与N2、S、Cl2、Br2、I2 等反应。 2B + N2 = 2BN (氮化硼) 2B + 3Cl2 = 2BCl3 2B + 3S = 2B2S3
B在空气中燃烧的 产物是什么？
H3BO3
乙醚 乙醚
H H
均裂 异裂
空气中允许的最高浓度
2B2H6 + 3LiF + 3AlF3 2B2H6 + 3NaBF4
均裂
B2H6
2L 异裂
2BH3L [BH2L2]+ + [BH4]34 35
36
3、硼氢配合物
硼氢配合物是含有 BH4- 的化合物。 2LiH + B2H6 = 2LiBH4 4NaH + BF3 = NaBH4 + 3NaF 4NaH + B(OCH3)3 = NaBH4 + 3NaOCH3 硼氢配合物是由于含有 H- ，所以是极强的还原剂。 BH4- + 8OH- = H2BO3- + 5H2O +8e ϕӨ = -1.24 V
2B + 2NaOH + 2H2O △ 2NaBO2 + 3H2↑
3、制 备
工业上用碱法分解硼镁矿制取单质硼：
Mg2B2O5 · H2O + 2NaOH = 2NaBO2 + 2Mg(OH)2 4NaBO2 + 10H2O + CO2 = Na2B4O7 ·10H2O + Na2CO3
有氧化剂存在与强碱共熔： 2B + 2NaOH + 3KNO3 △ 3KNO2 + 2NaBO2+ H2O
硼族元素及其化合物
无机化学
硼族元素及其化合物
氢氧化铝（Al（OH）3）是两性物质，既溶于酸又溶于碱： Al(OH)3+NaOH → NaAlO2+2H2O 2Al(OH)3+6HCl → 2AlCl3+3H2O 氢氧化铝的碱性比酸性略强，故铝盐都易水解。
硼族元素及其化合物
铝的卤化物从氟化物到碘化物，键型由离子键过渡 到共价键，这是因为F-、Cl-、Br-、I-的变形性依次增强， 其中最重要的是AlCl3。无水氯化铝是无色晶体，常温下 有挥发性，经测定其蒸发密度知它的分子式相当于Al2Cl6， 是共价化合物，为双聚分子。AlCl3溶于所有的有机溶剂， 在水中也易溶，因水解作用，其溶液显较强酸性，水解 过程中有碱式盐生成，其水解过程如下：
3. 铝的重要化合物
铝的重要化合物有氧化物、氢氧化物及卤化物。
氧化铝（Al2O3）是一种难熔的且不溶于水的白色粉末， 经灼烧后的氧化铝也不溶于酸。刚玉是存在于自然界中的 结晶氧化铝，其硬度仅次于金刚砂（碳化硅），是很好的 磨料。经特殊处理的氧化铝粉末，疏松多孔，具有很大的 相对表面积，有很强的吸附性能，叫做活性氧化铝，广泛 用作层析工作中的吸附剂。
无机化学
硼族元素及其化合物
硼族元素位于周期表中第ⅢA族，主 要包括硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）、 铟（In）、铊（Tl）五种元素。
硼族元素及其化合物
一、 硼族元素通性
硼族元素的价电子层结构为ns2np1，其氧化数为+3 和+1，以+3为主要特征，在+3氧化态时完全是共价化合 物。由于它们价电子层的四个轨道中只有三个电子，价电 子数少于价电子层轨道数，故称为缺电子原子，所形成的 化合物被称为缺电子化合物。因此硼族元素有极强的接受 电子的能力，易形成聚合型分子（如Al2Cl6）和配位键化 合物。表8-19是硼族元素的一些基本性质。
硼及其化合物
硼族元素及其化合物约公元前200年，古埃及、罗马、巴比伦曾用硼沙制造玻璃和焊接黄金。
法国化学家盖·吕萨克用金属钾还原硼酸制得单质硼。
硼在地壳中的含量为0.001%。
硼为黑色或银灰色固体。
晶体硼为黑色，硬度仅次于金刚石，质地较脆。
硼还由于其缺电子性造成其氢化物中硼原子拥有异常高的配位数，使之成为所有元素氢化物中结构最复杂的。
单质硼为黑色或深棕色粉末，熔点2076℃。
沸点3927℃。
单质硼有多种同素异形体，无定形硼为棕色粉末，晶体硼呈灰黑色。
晶态硼较惰性，无定形硼则比较活泼。
单质硼的硬度近似于金刚石，有很高的电阻，但它的导电率却随着温度的升高而增大，高温时为良导体。
硼共有14种同位素，其中只有两个是稳定的。
室温时为弱导电体；高温时则为良导体。
在自然界中主要以硼酸和硼酸盐的形式存在。
晶体结构晶态单质硼有多种变体，它们都以B12正二十面体为基本的结构单元。
这个二十面体由12个B原子组成，20个接近等边三角形的棱面相交成30条棱边和12个角顶，每个角顶为一个B原子所占据。
由于B12二十面体的连接方式不同，键也不同，形成的硼晶体类型也不同。
其中最普通的一种为α-菱形硼。
α-菱形硼是由B12单元组成的层状结构，α-菱形硼晶体中既有普通的σ键，又有三中心两电子键。
许多B原子的成键电子在相当大的程度上是离域的，这样的晶体属于原子晶体，因此晶态单质硼的硬度大，熔点高，化学性质也不活泼。
在α－菱形硼晶格中，每个二十面体通过处在腰部的6个B原子以三中心两电子键与在同一平面内的相邻的6个二十面体连接起来（其中虚线三角形表示三中心两电子键，键距203pm）。
这种二十面体组成的片层，层面结合靠的是二十面体的上下各3 个B原子以6个正常的B-B共价键（即两中心两电子键，键长171pm）同上下两层的6个附近的二十面体相连接，3个在上一层，3个在下一层。
在硼的二十面体结构单元中，B12的36个电子是如下分配的：在二十面体内有13个分子轨道，用去26个电子；每个二十面体同上下相邻的6个二十面体形成6个两中心两电子共价键，用去了6个电子；在二十面体腰部的6个B原子与同平面上周围相邻的6个三中心两电子键，用去了6×2/3=4个电子，结果总电子数是26+6+4=36。
第2章硼族元素
共价半径之和(pm) 153
键能(kJ· mol-1)
646
BX3是以形成大π键来满足 其对电子的要求
由于有空轨道,可接受外来
电子,均为路易斯酸
∏ 46
BF3+NH3=F3B:NH3
BF3+ HF =H+[BF4]-
2.3 硼的氢化物和卤化物
1、硼的氢化物---硼烷的性质 ① 自燃 B2H6 (g) 3O2 (g) B2O3 (s) 3H2O(g)
H
B O
层状结构
层内：B sp2杂化 有氢键 层间：范德华力
H3BO3 片 层 结 构
每个氧原子除以共价键与硼原子、氢原子相结合，还能通过氢 键连成片状结构。
∴似石墨，有解离性，做润滑剂
（1）H3BO3能溶于水。
硼酸在冷水中的溶解度很低，在热水中溶解度增大（为什么？）
因部分氢键断裂而溶解度增大。
（2）H3BO3的缺电子特性
2. AlCl3的成键特征
AlCl3中铝为不等性sp3杂化
(GaCl3)2
(InCl3)2
(AlBr3)2 (AlI3)2
(GaBr3)2
除B的卤化物及ⅢA的氟化物以外,均为二聚形式。
3. BX3的成键特征及路易斯酸性
BF3 (g) 熔点(K) 沸点(K) 键长(pm)(实测) 146 172 131 BCl3 (l) 166 285 174 180 444 BBr3(l) 227 364 189 195 368 BI3(s) 316 483 210 214 267
-1 △ rHm -2034kJ mol
高能燃料，剧毒
② 水解
-1 -509.3kJ mol △ rHm
第十六章-硼族元素PPT课件
-0.34
Tl3+ 1.25 Tl+ -0.336 Tl 1.36 TlCl -0.557
Tl(OH)3 -0.05 TlOH -0.344 Tl
Tl3+的化合物具有强氧化性
Tl+.的化合物特别稳定
8
§16-2 硼及其化合物
2-1 硼在自然界的存在
——以硼酸盐的形式存在
主要矿有：
硼砂—— Na2B4O7·10H2O
27
B2H6的结构由美国化学家—— 利普斯科姆（Lipscomb,W.N.）提出：
1949年后，利普斯科姆开始对硼烷、碳硼烷及其一系列 衍生物进行系统研究。关于硼烷的结构，早在半个世纪前
曾有人做过研究，但都未能真正解释明白硼烷及其衍生物 组分的多样化结构的复杂性。
利普斯科姆利用低温X 射线衍射方法等测定了多种硼烷 结构。根据他测定的结果，硼烷分子具有代表性的结构是
BF3 + F- BF4-
B(OH)3 + OH- [B(OH)4]单质硼和B化合物中还能形成多中心键
3c-2e 键 、 sp2杂化的硼化合物中的大键。
.
11
③ 多面体习性
——晶态B和许多硼的化合物为多面体或多面体的碎片， 形似笼状或巢状等结构。 这种多面体的习性同它能形成多种类型的键有关。
巢图状16硼-3 烷-结菱形构硼的结构
中除外向B—H键以外的其它类型的化学键。
键型
所用轨道数 所用电子数 键数
B—B
2
2
y
B—H—B
3
2
s
开口B—B—B
3
2
闭合B—B—B
3
t 2
B—H
2
2
元素周期表中的硼族元素与铝族元素的特点与性质
在自然界中的存在形式
硼族元素：主要存在于 硼酸盐矿物中，如硼镁 铁矿、硼镁石等
铝族元素：主要存在于 铝酸盐矿物中，如明矾 石、霞石等
在生产生活中的应用
硼族元素：用于制造玻璃、陶瓷、金属等材料，提高其硬度和耐腐蚀性。
铝族元素：用于制造铝合金、铝箔等材料，广泛用于建筑、包装、航空等领域。
硼族元素与铝族元素的相似性：在生产生活中，它们都表现出良好的加工性能和机械性能，适 用于各种工程和制造领域。
未来应用：随着科技的发展，硼族元素与铝族元素在新能源、新材料等领域的应用前景将更加 广阔。
05
硼族元素与铝族元素的差异性
单击此处添加副标题
元素周期表中的硼族元素
与铝族元素的特点与性质
汇报人：
目录
01 02 03 04 05
添加目录项标题 硼族元素 铝族元素
硼族元素与铝族元素的相似性 硼族元素与铝族元素的差异性
01
添加目录项标题
02
硼族元素
特点
硼族元素具有金属性，可以形成金属晶体
硼族元素在元素周期表中位于金属和非金属的交界处
原子半径与离子半径
原子半径：铝族元 素具有较大的原子 半径，随着原子序 数的增加，半径逐 渐减小
离子半径：铝族元 素容易形成正三价 离子，其离子半径 较小，随着原子序 数的增加，半径逐 渐增大
电离能与电子亲和能
电离能：铝族元 素具有较高的电 离能，不易失去 电子
电子亲和能：铝 族元素具有较低 的电子亲和能， 不易获得电子
氧化态与化学性质
氧化态：铝族元素具有多种氧化态，表现出多种化学性质 化学性质：铝族元素具有活泼的化学性质，易与多种元素发生反应 反应类型：铝族元素参与的反应类型多样，包括氧化还原反应、配位反应等 化合物稳定性：铝族元素形成的化合物稳定性相对较低，容易发生分解和反应
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17
简单硼烷的命名遵守以下规则： ⑴硼原子个数n≤10，用十个天干来表示硼原子个 数；n＞10时，则用中文数字词头来表明硼原子个数。 ⑵分子中H原子数用阿拉伯数字加圆括号直接写 在化合物名称后面，例如B4H10称为丁硼烷(10)；而当 Bn只有一种化合物时，H原子个数可省去，例如B2H6 就叫乙硼烷。
H
B B
B
B B
B B 闭合硼 桥键
8
B
氢桥键
开式硼 桥键
硼原子成键的三大特性：
(1)共价性——以形成共价化合物为特征； (2)缺电子性——除了作为电子对受体易与电 子对供体形成配键以外，还有形成多中心键的特 征；（硼的化学性质主要表现在其缺电子性上）
(3)多面体习性——晶态硼和许多硼的化合物
为多面体或多面体的碎片而成笼状或巢状等结构。
6
13-1 硼单质及其化合物
13-1-1 硼单质
13-1-2 硼的氢化物 13-1-3 硼的含氧化合物 13-1-4 硼的卤化物
7
硼的成键特征
↑↓
B：2s22p1
↑
B原子的价电子数(3)少 于价层轨道数(4)，这种 原子称缺电子原子。
价电子层结构
B是缺电 子原子
形成多 中心键
成键特点
多中心键：指较多的原子 靠较少的电子结合起来的 一种离域的共价键。
B H HB H H B
H H B
H HB
B H
B H
H B H
BH
氢桥键
H
B
B
4 个
25
H B H HB H B H HB B H H B
B H
H B H H B H
BH
硼桥键
B
B B
2个
26
H B H HB H B H B H BH
B H H
ห้องสมุดไป่ตู้
H B
B H H
HB
B H
闭合式硼键
B B B
4个
11
α-菱形硼是由B12单 元组成的层状结构， 在每层中，每个B12 存在 B-B 单元通过腰部的6个 硼原子用6个三中心 B 二电子键与在同一 平面的6个B12单元连 B B 结(图13-3中的虚线三 角形表示三中心键)。 这种由二十面体组成 的片层，又依靠二十面体上下各3个硼原子以6个B-B共价 单键与上下两层6个邻近的二十面体相连接，3个在上一 层，3个在下一层。因此，在α-菱形硼晶体中，既有普通 12 的σ键，又有三中心键。
9
13-1-1 硼单质 1.单质硼的晶体结构 无定形硼：棕色粉末 硼的同素异形体 晶体硼：黑灰色
10
晶态硼的结构
(a)正二十面体外形 (b) 正二十面体结构 图13-2 晶体硼的 B12 结构单元
B12 二十面体由12个硼原子组成，有20个等边三角形 的面和12个顶角，30条棱边。每个顶角有一个硼原子， 每个硼原子与邻近的5个硼原子等距离(177pm)。
19
H B H
H B H
H
H
20
巢状硼烷结构
在各种硼烷的结构中，可能存在有五种键型：
21
硼烷中的5种化学键
符号 意义 电子数
B—H
端侧的2中心-2电子(2c–2e)硼氢键
3中心-2电子 (3c–2e) 氢桥键
2
2 2 2 2
B—B
2中心-2电子(2c–2e)硼–硼键 开放的3中心-2电子 (3c–2e) 硼桥键 闭合的3中心-2电子 (3c–2e) 硼键
根据这五种成键情况，可以画出常见硼烷的结构式 （ 如图16-6所示）。
22
H H H B H B H B H
H
B
H
H H
B4H10和B6H10的结构式
23
硼氢化合物中有 5 种常见键型
H B B H HB H H B
H H B
H HB
B H
B H
H B H
BH
B－H
10 个
B－B
2个
24
H B
1000℃以上产物为晶态硼，纯度达99.9% ④ 硼化合物的热分解：用卤化硼热分解可得到纯 度达99.95%的α-菱形硼，例如： 2BI3
800~1000℃
2B + 3I2
16
13-1-2 硼的氢化物
概述
硼烷——硼的氢化物。通式：
少氢型 BnHn+4 ：如B2H6, B5H9 （稳定） 多氢型 BnHn+6 ：如B4H10, B5H11
7
103 104 Rf 105 Db 106 Sg 107 Bh 108 Hs 109 Mt 110 87 Fr 88 Ra 89-1
IA 1 H
沸点/K 1726 111 3931 2600 2523 112 2343 mol 熔化热/kJ· 卢 杜 钅 114 1164.3 118 Uuu 喜 波 10.7 麦 钫 镭 Ac-Lr 钅 钅 22.2 钅 钅 钅 Uun 5.6 Uub 黑 3.3 共价半径/pm 170 143.1 68 60 65 Tb 3+ 57 La 58 Ce 59 Pr 86Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 135 66 Dy 67 Ho167Er 69Tm 70 Yb 71 Lu r(M ) /pm 88.5 镧系 B为第二周期元素， 钐 Ga的半径较小，电负性比Al大， 镧 -1 铈 镨 27 钷 53.5 铕 钆 62.0 镝 钬80.0 铥 镱 镥 钕 铽 铒 I1/kJ•mol 90 589.3 89 Ac 97 Bk Th 91 Pa 92 U 93 Np 94 Pu 95Am 96 Cm578.8 98 Cf 99 Es 100 Fm 101Md 102 No 103 Lr 800.6 577.6 所以铝的金属性要比镓的强。 558.3 I2/kJ•mol-1 钍 镤 铀 镎 钚 1971 锕系 最高配位数为4， 1817镅 锔 1979 锎 锿1821 钔 锘 铹 锕 -1 锫 镄 2427 I3/kJ•mol 2878 而其余元素为6 2745 3660 2963 2705 E/kJ•mol-1 -19 -27 -42 -41 -29 χP 1.8 2.04 1.61 1.81 1.78 θ 3+ E (M /M)/V -1.67 -0.52 -0.34 配位数 0.34(Tl+/Tl) 3,4 3,4,6 3,6 3,6 晶体类型 3,6 4 原子晶体 金属晶体 金属晶体 金属晶体 金属晶体
燃烧
还可生成 少量BN
②与非金 属反应
③与水蒸 气反应
室温下与F2反应， 硼可用于炼钢 高温时，除H2、Te 业中作去氧剂 及稀有气体外，能与 所有非金属化合。
B＋6H2O(g)＝2H3BO3＋3H2↑
13
④与氧化 性酸反应
B＋3HNO3(浓)＝H3BO3＋3NO2↑ 2B＋3H2SO4 (浓) ＝2H3BO3＋3SO2↑ 单质硼能抵御沸腾的NaOH 溶液和500℃ 熔融的NaOH作用，但有氧化剂存在时： 2 B + 2 NaOH + 3 KNO3 熔融 2 NaBO2 + 3 KNO2 + H2O↑ 高温下硼几乎与所有的金属反应生成硼化物。 具有硬度大，耐高温，抗腐蚀等特点。金属 硼化物一般不符合原子价规律，如MgB2、 Cr4B、LaB6、Nb3B4等。
18
1.乙硼烷 的结构
H
H
H
●
B B C C
H
●
● ●
H
H
在B2H6分子中的 化学键型有2种： 在B2H6分子中，共有14个价轨道 4个B—H 键 （两个B原子共有8个价轨道，6 2个三中心二电子 个H原子共有6个价轨道 ），而只 键（3c-2e氢桥键） 有12个价电子（两个B原子共有6 B—H键和氢桥键 个价电子，6个H原子共有6个价 电子），所以B2H6是缺电子化合 分别在两个互相 物。 垂直的平面上
2.单质硼的化学性质 性质
①燃烧 反应 晶体硼属于原子晶体，熔沸点很高，硬 度很大(在单质中，仅次于金刚石)。晶 体硼相当稳定，化学性质不活泼。 无定形硼较活泼，能发生一些化学反应。 4B(s)+3O2(g) 2B2O3(s) ΔrHθ＝-2547kJ· -1 mol 2B＋3X2＝2BX3 2B＋N2＝2BN 2B＋3S＝B2S3
27
中心 原子数
B－H B－B 氢桥键 2 2 3
成键 键数 电子数
10 2 4 2 2 2
电子 总数 20 4 8
硼桥键
闭合式 硼键
3
3
2
4
2
2
4
8 44
28
成键电子共
2. 乙硼烷的制备和性质
⑴乙硼烷的制备： ①用NaH、LiAlH4或NaBH4还原BX3，可制得纯度较 高、产率较高的B2H6。 3NaBH4 + 4BF3
15
② 酸法——硫酸与硼镁矿反应
对设备耐酸性要求 高，不如碱法简单
Mg2B2O5•H2O + 2H2SO4 ＝2H3BO3 + 2MgSO4 ③ 用氢还原挥发性的硼化合物：如在热的钽(Ta) 金属丝上，使BBr3与H2反应：
2BBr3(g) + 3H2(g)
1100~1300℃
2B(s) + 6HBr(g)
第13章 硼族元素
1
本章内容
• 13-1 硼单质及其化合物 • 13-2 铝单质及其化合物 • 13-3 镓、铟、铊
2
学习目标
1.掌握硼、铝元素的单质及其重要化合物的性质
和用途。
2.通过硼、铝及其化合物的结构和性质，理解其
缺电子性。 3.了解硼族元素性质的变化规律。
3
硼族元素的基本性质 2 He ns2np1，比ⅠA~ⅡA 1 氢 IIA IIIA IVA VA VIA VIIA 氦 惰性电子对 元素 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne 3 Li 4 Be 硼 铝 镓 铟 铊 失电子能力弱， 2 锂 性质 铍 硼 碳效应所致氟 氖 氧 氮 ＋3氧化态的化合物 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar 11 Na 12 Mg Tl 3 钠 元素符号 IVB VB B VIIB Al VIII IB 镁 IIIB VIB 硅 磷 硫 氯 氩 Ga IIB 铝 In 共价性较强。 20 Ca 21 Sc 19 K 原子序数 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 由于镓与同周期81 13 49 5B半径最小，核 31 Ar(E) 204.3 4 钾 钙 钪 钛 钒 对外层电子引力 69.72 锌 镓 锗 砷 硒 溴 氪 铬 锰 26.98钴 镍 铜 铁 10.81 43 44 114.8 51 52 53 1 碱土元素间插入26pI 54 Xe 37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 价电子层结构 Tc Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 1 48 Cd 49 In 250 Sn Te Sb 6s 2s22p1 3s23p1 4s24p 镉 5s 5p1 5 铷 主要氧化数 锆 铌 较大，为非金属， 银 了10种元素，因 碘 氙 锶 钇 钼 锝 钌 铑 钯 碲 铟 锡 锑 +Ⅰ,(+Ⅲ) +Ⅰ,+Ⅲ 55 Cs 56 Ba 57-71 72 Hf 73 Ta+Ⅲ 74 W 75 Re 76+Ⅲ 77 Ir 78(+Ⅰ),+Ⅲ Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn Os Pt 79 Au 80 熔点/K 933 6 铯 钡 La- 铪 钽2450 其余为金属 铂 303 汞 铊 430 铋 钋576 氡 Lu 金 此它的半径较小 砹 钨 铼 锇 铱 铅