第 15 章 硼族元素
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第 15 章 硼族元素. 15.1 概述 硼族 ( Ⅲ A) : B, Al, Ga, In, Tl 价电子构型: ns 2 np 1 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: BF 3 , HBF 4 特点: a. 易形成配位化合物 HBF 4 HF BF 3 b. 易形成双聚物 Al 2 Cl 6. 硼族元素的一般性质. B 为非金属单质, Al , Ga , In , Tl 是金属 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第 15 章 硼族元素
15.1 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 Al2Cl6Cl
ClAl
Cl
Cl Cl
ClAl
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 )
最大配位数 B : 4 例: HBF4
其它: 6 例: Na3AlF6
15.2 硼族元素的单质
同素异形体:无定形硼, 晶形硼 棕色粉末 , 黑灰色 化学活性高, 硬度大 熔点,沸点都很高。
α- 菱形硼( B12 )
15.3 硼族元素的化合物15.3.1 硼的氢化物 ------ 硼烷 分类: BnHn+4 和 BnHn+6
例: B2H6 B4H10
乙硼烷 丁硼烷
有 CH4 ,但无 BH4
最简单的硼烷: B2H6
H
HBBH
H
H H
1. 硼烷的结构 利用 sp3 杂化轨道,与氢形成三中心两电子键。 (氢桥)
记作:H
H
B B
H
H H
H
要点: B 的杂化方式,三中心两电子键、氢桥。
2. 硼烷的性质(1) 自燃
1-mr
232262
mol-2026KJ
O(g)3H(s)OB(g)3O(g)HB
HΔ
高能燃料,剧毒
(2) 水解
水下火箭燃料 mol-504.6kJ
(g)H6(s)BO2HO(l)3H(g)HB1-
mr
233262
HΔ
含硼化合物燃
烧
火焰呈现绿色
(3) 加合反应
462
462
4232362
362
2NaBHHB2NaH
2LiBHHB2LiH
][BH])(NH[BH2NHHB
CO]B2[HCOHB
(4) 被氯氯化
1-mr
3262
mol-1376kJ
6HCl(l)2BCl(g)6Cl(g)HB
HΔ
15.3.2 三氧化二硼
1. 分类
B( 无定形 )
B2O3H3BO3
O2
Mg 或 Al
+H2O
-H2O
2. 制备:
O3HOBBO2H
(s)O2B(g)3O4B(s)
23233
322
原子晶体:熔点 460C
无定形体:软化
3. 性质:3MgO2B3MgOB 32
B2O32HBO2 2H3BO3
偏硼酸 ( 原 ) 硼酸
xB2O3·yH2O 多硼酸
+H2O+H2O
-H2O-H2O
15.3.3 卤化物(1) BX3 结构: B : sp2 杂化
(2) BX3 性质: BF3 BCl3 BBr3 BI3
室温下聚集态
g g l s
熔点/℃ -127.1 -107 146 49.9
沸点/℃ -99 12.5 91.3 210
水解:
33
43323
3323
BFHFHFBF
]3H[BFBOHO3H4BF
I)Br,Cl,(X 3HXBOHO3HBX
BX3 是以形成大 π 键来满足对电子的要求
由于有空轨道 , 可接受外来电子 , 均为 Lewis 酸
C5H5N(l)+BX3(g)
C5H6N: BX3
△rH(kJ·mol - 1)
BF3(g) = - 143
BCl3(g) = - 189
BBr3(g) = - 217
BF3+NH3 == F3B:NH3
BF3+ HF == H+[BF4] -
酸性强 :BF3<BCl3<BBr3<BI3
π46
15.3.4 硼酸及其盐
B : SP2 杂化;存在分子间氢键;
层与层之间的分子作用力结合。
1. 硼酸
硼酸的性质(1) 一元弱酸 ( 固体酸 )
-10a
-4233 105.8 HB(OH) OHBOH K
(2) 与多羟基化合物加合
OH
C
H2BOH 33
OH
C
H
R -O
C
H
O
C
H
R
R'
BH
C
O
H
C
O
R
R'
O3HH 2
R'
H
O
C
H
H
O
C
H
R
R'
HO
HOB
OH H
C
O
H
H
C
O
H
R
R'(3) 受热易分解)(OBHBOBOH 32
O-H2
O-H33
22 玻璃态
2. 硼砂 (Na2B4O7·10H2O)
[B4O5(OH)4]2 -
B: SP2 杂化
SP3 杂化Na2B4O5(OH)4·8H2O
1. 性质 :-433
-332
2454 2B(OH)BO2H 2OHBO4H O5H](OH)OB[
构成缓冲溶液 pH=9.24 (20 ℃ )
(1) 水解呈碱性
(2) 与酸反应制 H3BO3
4233242742 SONaBOH4O5HSOHOBNa
(3) 脱水成无水盐
( 4 )硼砂珠试验
)( 2NaBO)Ni(BONiOOBNa
)( 2NaBO)Co(BOCoOOBNa
232742
232742
棕色
蓝色
2. 硼 砂 珠 实 验
硼砂珠实验 : △
Na2B4O7 == B2O3+2NaBO2
+) CoO +B2O3 == Co (BO2)2
除氧化物定性分析
陶瓷、玻璃上釉制造人造宝石
Na2B4O7+7H2O == 4H3BO3+2NaOH
H3BO3+OH - == B(OH)4-
PH=9.24
Na2B4O7+CoO=2NaBO2·Co(BO2)2
Cr2O3为绿色 Fe2O3为黄色 .
缓冲溶液
洗衣粉填料
1. 氧化铝: Al2O3
α- Al2O3 :刚玉,硬度大,不溶于水、酸、碱
γ- Al2O3 :活性氧化铝,可溶于酸、碱,可作为催化剂载体 ,
有些氧化铝晶体透明,
因含有杂质而呈现鲜
明颜色 红宝石 (Cr3+) 蓝宝石 (Fe3+,Cr3+) 黄玉 / 黄晶 (Fe3+)
15.3.5 铝的化合物
2. 氢氧化铝: Al(OH)3
两性:既能跟酸反应,又能跟碱反应。
在碱性溶液中存在 [Al(OH)4]- 或 [Al(OH)6]3-
简便书写为 AlO2- 或 AlO3
3-
3. 铝的卤化物 AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3
离子键 共价键
共价分子:熔点低 , 易挥发 , 易溶于有机溶剂。
易形成双聚物水解激烈:
HCl3Al(OH)O3HAlCl 323
潮湿空气中的 AlCl3 ,白烟为NH4Cl
(GaCl3)2 (InCl3)2 (AlBr3)2 (AlI3)2 (GaBr3)2
除 B 的卤化物及Ⅲ A 的氟化物以外 , 均为二聚形式。
AlCl3 的成键特征
用干法合成 AlCl3
CO32AlCl3Cl3COAl
(g)3H2AlCl6HCl(g)2Al
2AlCl(g)3ClAl2
3232
23
32
4 . 铝的其它重要化合物
Al3+ 的鉴定:在氨碱性条件下,加入茜素
硫酸铝:
铝钾矾 ( 明矾 ) :342 )(SOAl
OH12)KAl(SO 224 -5.03
a2
523
62 10 H]O)[Al(OH)(H ]O)[Al(H K
(g)3CO(s)2Al(OH)OH3CO32Al
S(g)3H(s)2Al(OH)O6H2S2Al
232-2
33
232-23
O3H)()OHAl(C(OH)OHC3Al(OH)
3NH(s)Al(OH)OH3NHAl
234714226143
43233
红色茜素