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清北学堂精品—化学竞赛课件之硼族元素


第16章 硼族元素
? ns2np1 B Al Ga In Tl +3 +3 +3 (+1) +1 +3 +1(+3) 电负性 2.04 1.61 1.81 1.78 1.62 2.04 (H 2.18) +3是特殊的价,一般是最稳定的,但是,从元 素电位图上看出: Tl3+_1.25_Tl+_-0.336__Tl ︱_1.36_TlCl_-0.557 __∣ 说明Tl

3+有强的氧化性。因为有6S2因素

B与Si有点相似(斜对角规则) B-B Si-Si没有C-C键强,但B-O、Si-O键强 度大,键能高 B 在自然界的存在形式: Na2B4O7?10H2O、 H3BO3. BnHn+4、 BnHn+6硼烷,早期高能燃料 B2H6+3O2→B2O3+3H2O ΔH=-2166KJ?mol1

(注:B2H6是气体,有毒,有爆炸性,能燃 烧) 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 Ga、In、Tl稀散。 地 球 元 素 含 量 ( % ) : O(46.4)、 Si(28.2)、Al(8.3)、Fe(5.6)、Ca(4.2)、 Na(2.4)、Mg(2.3)、K(2.1)、 Ti(0.57)、 H(0.14)

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 氧化剂

Al Ga 性质类似,均是两性 值得一提Ga的物理性质:mp=302.78K放在手 心可以熔化,仅次于Hg(234K) bp=2676K 范围最大,可用于高温温度计材料 提取,冶炼:B2O3+3Mg→2B+MgO 类似: SiCl4+Zn→Si+ZnCl2 GeO2+H2→Ge+H2O Bi2O3+3C→Bi+3CO Sb2S3+3Fe→2Sb+3FeS FeO+CO→Fe+CO2

Al电解:Al2O3在Na3AlF6中,在1300K的高温下 Ga电解:Ga(OH)4- Ga3+ -0.52 Ga Ga(OH)4- -1.22 Ga Al3+ -1.67 Al Al(OH)4- -2.35 Al Al不能在溶液中电解

硼族化合物 性质
BH3不存在,因为没有八耦体结构,而B2H6存在。 在BF3 中,B是SP2 杂化(三个杂化轨道与三个F各成 1σ键,平面三角形结构:同时还存在一个多中心 键 Л46,它的四个轨道2S+2P总是要都成键才稳 定) P771 B3:3中心2电子键(不是Л键),同样,B2H6 也 存在多中心,少电子键 硼烷有近百种:BnHn+4类,BnHn+6类 多核硼烷中的键型不外乎5种: 正常的共价键:B-H B-B 多中心键有:B-H-B B-B=B B-B-B

硼酸电离 一元酸 B(OH)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 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 -H CO >HCO >NaCO 易 2 3 3 3 难 Li2CO3>Na2CO3>K2CO3 MgCO3>CaCO3>BaCO3 Li2CO3~MgCO3 Na2CO3~CaCO3 极化理论解释


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