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无机化学下册:第十六章 硼族.ppt

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无机化学下册:第十六章 硼族.ppt
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1,第十六章 硼族元素,无机化学,2,IIIA族 硼 5B Boron 铝 13Al Aluminum 镓 31Ga Gallium 铟 49In Indium 铊 81Tl Thallium,,,3,2. 通过硼及其化合物的结构和性质,熟悉硼的缺电子性以及它的成键特征。,1. 掌握硼 的单质、氢化物、卤化物、氧化物、含氧酸及其盐的结构和性质。,3. 掌握铝、单质及其重要化合物的性质和用途。,教学要求:,4,本章讲解内容,第一节 引 言 第二节 硼及其化合物 第三节 铝族元素,5,一、 硼族元素概述,第一节 硼族元素的通性,6,周期表中,镓的熔点、沸点相差最大,可作高温温度计,与其它金属可制低熔合金。,硼族中以铝的密度最小,铊的最大,7,8,Ga的半径较小,电负性比Al大, 所以铝的金属性要比镓的强。,9,第二节 硼及其化合物,一、 多中心键,1. 成键特征,2. 多中心键,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。,多中心键就是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。,1960年由Lipscomb提出来的,为此获得了1976年的诺贝尔化学奖,10,B原子的五中成键情况。,11,1. 基本结构单元是B12正二十面体。 2. 基本结构单元间以三中心二电子键和σ键相互连接而成硼晶体。,,二、 单质,1. 结构,12,973K 4B(s)+3O2(g)===2B2O3(s) △rH°=-2887KJ·mol-1,硼可用于炼钢中用作去氧剂,2B+3X2=2BX3 2B+N2=2BN 2B+3S=B2S3,B+3HNO3=H3BO3+3NO2↑ 2B+3H2SO4=2H3BO3+3SO2↑,熔融 2B+2NaOH+2H2O==2NaBO2+3H2↑,I. 燃烧反应,II. 与非金属反应,III. 与酸反应,IV. 与强碱反应,2. 性质,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。,V. 与金属反应,13,B反应关系图,14,B4O72-+2H++5H2O=4H3BO3↓,△ 2H3BO3====B2O3+3H2O,△ B2O3+3Mg====3MgO+2B,a. 在硼砂溶液中加酸沉淀出硼酸,b. 硼酸加热脱水得氧化硼,c. 高温还原氧化硼,还原剂可用活泼金属Na,Mg,Al等。,3. 制备,1373-1573K 2BBr3+3H2============2B+6HBrTa 丝硼烷或碘化硼可以直接热分解得到硼。2BI3=====2B+3I2,晶态硼可用氢还原卤化硼得到,15,硼烷的组成,硼烷多数有毒、有气味、不稳定,三、硼烷,硼氢化合物性质与碳的氢化物(烷烃)、硅的氢化物(硅烷)相似,所以硼的氢化物称为硼烷,通式: BnHn+4 :B2H6, B5H9 BnHn+6 :B4H10, B5H11,由于硼烷及其衍生物的特殊结构、性质和用途,使硼烷及其有关的碳硼烷化学成为目前无机化学主要研究领域之一!,16,1. B2H6的结构,四个B-H 2c-2e键在同一水平面上 两个3c-2e键位于水平面上下与水平面垂直,,17,c. B2H6易水解(与硅烷相似)生成硼酸;B2H6+6H2O=2H3BO3↓+6H2,a. B2H6暴露于空气中易燃烧或爆炸,并放出大量的热;,b. 是强还原剂,能与强氧化剂反应;B2H6+6X2=2BX3+6HX,2. B2H6的性质,B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(g) △rHø =-2166KJ·mol-1,d. B2H6在373K以下稳定,高于此温度则分解放出H2,转变为高硼烷。加压2B2H6======B4H10+H2,18,B2H6是制备其它一系列硼烷的原料,并用于合成化学中,它对结构化学的发展起了很大的作用。,乙醚 4BCl3+ 3LiAlH4==2B2H6+3LiCl+3AlCl3乙醚 4BF3+ 3NaBH4 ==2B2H6+3NaBF4,3. B2H6的制备,19,2LiH+B2H6=2LiBH4 4NaH+BF3=NaBH4+3NaF,在硼氢化物中,H的氧化数为-1,BH4-离子半径大,所以它是比硼烷还原性更强的还原剂,特别是在有机反应中具有选择性,且用量少,操作简单,对温度无特殊要求, 副反应少等优点。,BH3是不存在的,因为B的空轨道容易接受电子对,它与H-离子结合形成的BH4-盐称为硼氢配合物,硼氢配合物,制备,性质,20,BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl SiCl4+4H2O=H4SiO4+4HCl,想一想:卤化硼和卤化硅都容易水解而碳的卤化物不水解?,中心原子都有可利用的空轨道: B是缺电子原子,在BX3分子中,B原子还有空
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