无机化学下册：第十六章硼族

第十六章硼族元素无机化学1IIIA族硼5BBoron铝13Al

Aluminum镓31Ga

Gallium铟49In

Indium铊81Tl

Thallium22.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：3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4一、硼族元素概述第一节硼族元素的通性IIIA硼(B)铝(Al)镓(Ga)铟(In)铊(Tl)原子序数513314981价层电子构型2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1主要氧化数+3+3+1,+3+1,+3+1,+3原子半径/pm82118126144148I1/(kJ·mol-1)801578579558589电负性(χp)2.041.611.811.781.625IIIA硼(B)铝(Al)镓(Ga)铟(In)铊(Tl)原子序数513314981价层电子构型2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1主要氧化数+3+3+1,+3+1,+3+1,+3原子半径/pm82118126144148I1/(kJ·mol-1)801578579558589电负性(χp)2.041.611.811.781.62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6IIIA硼(B)铝(Al)镓(Ga)铟(In)铊(Tl)原子序数513314981价层电子构型2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1主要氧化数+3+3+1,+3+1,+3+1,+3原子半径/pm82118126144148I1/(kJ·mol-1)801578579558589电负性(χp)2.041.611.811.781.62价电子数价层电子轨道数为缺电子原子，可形成缺电子化合物34N、O、XC、SiB、Al举例有孤对电子有空轨道特点∨多电子原子价层电子轨道数‖∧价电子数等电子原子缺电子原子原子7IIIA硼(B)铝(Al)镓(Ga)铟(In)铊(Tl)原子序数513314981价层电子构型2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1主要氧化数+3+3+1,+3+1,+3+1,+3原子半径/pm82118126144148I1/(kJ·mol-1)801578579558589电负性(χp)2.041.611.811.781.62氧化数+3化合物稳定性降低氧化数+1化合物稳定性增加即惰性电子对效应明显Ga的半径较小，电负性比Al大，所以铝的金属性要比镓的强。8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：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。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91B－H键键

B－H2c－2eH2桥式B－H－B键BB3c－2e3B－B键键

B－B2c－2eB4开式B－B－B硼桥键BB3c－2eB5闭式B－B－B硼桥键BB3c－2e＋＋B原子的五中成键情况。101.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11

973K4B(s)+3O2(g)===2B2O3(s)△rH°＝-2887KJ·mol-1硼可用于炼钢中用作去氧剂2B＋3X2＝2BX32B＋N2＝2BN2B＋3S＝B2S3B＋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12BX3B2O3B2S3BNBNaOH熔融NaBO2＋H2HNO3H2SO4H3BO3＋NO2↑H3BO3＋SO2↑X2，O2，S，N2H2O(g)H3BO3＋H2B反应关系图13B4O72-+2H++5H2O＝4H3BO3↓

△

2H3BO3====B2O3+3H2O△B2O3+3Mg====3MgO+2Ba.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1373-1573K2BBr3＋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14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,B5H9BnHn+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！151.爆B2H6的结端构四个B-巷H吴2c瞎-2层e键在益同一拘水平遵面上两个3c壶-2野e键位凭于水恢平面届上下次与水朋平面碗垂直16c.B2H6易水壶解(与硅促烷相吴似)生成腿硼酸串；B2H6＋6H2O＝2H3BO3↓＋6H2a.B2H6暴露陕于空快气中旺易燃具烧或堂爆炸拖，并智放出慎大量替的热末；b.是强但还原陈剂，咐能与项强氧惕化剂称反应似；B2H6＋6X2＝2B蛇X3＋6H去X2.庭B2H6的性喘质B2H6(g喂)＋3O2(g涌)＝B2O3(s带)＋3H2O(陡g)△rHø＝-2生16须6K涌J·挡mo品l-1d.B2H6在37愚3K以下彻稳定,高于收此温撒度则拖分解泉放出H2，转乱变为睁高硼蚂烷。加压2B2H6==摘==佩==巷B4H10＋H217B2H6是制搏备其锅它一植系列挥硼烷孕的原孔料，运并用逐于合愈成化项学中向，它搏对结吩构化秀学的裕发展首起了化很大惧的作度用。乙醚4B树Cl3+介3L英iA肾lH4＝＝2B2H6+3洁Li窃Cl万+3系Al步Cl3乙醚4B能F3+童3N眨aB拥H4＝＝2B2H6+3冠Na桂BF43.主B2H6的制杜备182L阀iH＋B2H6＝2L粒iB伐H44N尸aH＋BF3＝Na体BH4＋3N蓄aF在硼昼氢化熊物中喉，H的氧检化数砍为-1，BH4-离子星半径交大，借所以掘它是戏比硼宫烷还结原性种更强亮的还季原剂矮，特药别是池在有敲机反巩应中队具有拢选择演性，涝且用谎量少奔，操芹作简碍单，刮对温絮度无餐特殊塔要求品，师副反若应少滥等优元点。BH3是不牙存在艳的，景因为B的空含轨道遭容易离接受句电子明对，丢它与H-离子需结合顾形成吸的BH4-盐称尖为硼付氢配血合物硼氢气配合全物制备性质19BC卫l3＋3H2O＝H3BO3＋3H板ClSi月Cl4＋4H2O＝H4Si消O4＋4H毛Cl想一矿想：季卤化凭硼和邮卤化缎硅都腰容易廊水解价而碳亡的卤客化物柔不水雕解？中心慰原子框都有堆可利列用的翁空轨颜道：B是缺店电子方原子羡，在BX3分子胖中，B原子今还有捉空的p轨道哨；卤进化硅员中硅棉有可童利用谣的3d空轨蜂道。配因此饭它们第都容电易接圾受水猫的进放攻而于发生跨水解枪。与卤辞化硅扯相似唇，卤择化硼极提易水轻解生滤成硼饶酸2B茫+3贫Cl2＝2B惧Cl3B2O3+C攀+X2＝2B眨X3+C酷O四、碎卤化灯物1.制备2.水解20BF3BC怪l3BB完r3BI3（形怜成P-雪P键的名能力塑）4B业F3+3昆H2O=逝3H拒[BF4]+形H3BO3三卤请化硼箱在潮湿的现空气母中冒烟水帅解BB径r3+3家H2O=惜H3BO3+3葬HB劣rBC丢l3+3轿H2O=哀H3BO3+3铅HC运l21偏硼酸HBO2正硼酸H3BO3多硼酸xB2O3·yH2O1.硼酸五、描氧化胃物在多央硼酸嫌及其浮盐中投有两杠种基紫本结盏构单养元，玩一种讽是平勺面三狠角形席的BO3结构甚，另乖一种灿是硼乘原子仿以sp3杂化勺的BO4四面贝体结环构。H3BO3H2O(l)HBO2B2O3H2O(g)22分子香间通妄过氢志键形导成接谁近六荒角形魄的对兽称层花状结循构，始层与夺层之乒间借扁助微灿弱的购范德乖华力访联在介一起闻因此孙硼酸寻晶体奸为鳞娘片状I.结构23B(饺OH休)3＋H2O=初=[楚(O款H)3B←搬OH雀]-＋H+Ka==枝5.袋810-1秆0硼酸妥是一元路易节斯酸雕，它叶的酸氏性不洗是电欲离出H+，而是素从水海中夺利取了OH-，使水腊电离隐出H+，如果固在溶产液中炮加入虽多羟寻基化洪合物挪（如胆甘油俭），械可使尖酸性肝增强芬。（空鸭轨道蛮性质获）II众.酸性H3BO3＋Na绞OH＝Na佩BO2＋2H2O2H3BO3＋2N载aO墨H＝Na2B4O7＋7H2O硼酸祸与强蕉碱反凡应生侄成偏硼兄酸盐婶，碱碧性较妥弱时生独成四纠硼酸途盐244H3BO3──4H饮BO2──H2B4O7──B2O3-4投H2O雀-暂H2O-H2OII良I.热稳猎定性H2SO4H3BO3＋3C2H5OH==午==艘==B(颗OC2H5)3＋3H2O硼酸瓦酯具肥有挥显发性伍，与惠乙醇吗一起妻燃烧无时产竞生绿狂色的刷火焰努，据貌此可棋以鉴泄别硼暑酸根。IV梢.与醇岩生成坚硼酸裕醇酯硼酸涝与乙耐醇燃败烧时辞的绿虾色火葵焰25与硅袖酸相听似，星硼酸特也容撇易缩增合成劣链状复或环须状多柿硼酸xB2O3·y掉H2O，如禾四硼达酸根蜓的结信构，它的魂化学机式应突是[B4O5(O罪H)4]2-。V.缩合张反应26用浓野碱分翅解硼休镁矿焦，再使通CO2酸化斩，结摇晶得吼到：Mg2B2O5+2敌Na贴OH彻+H2O＝2N唱aB阵O2+2酸Mg射(O逃H)2↓4N浊aB齿O2＋CO2＋10窄H2O＝Na2B4O5(O原H)4·8标H2O＋Na2CO3多数唉金属控的硼糊酸盐役是不脑溶于须水的周，最常炉用的备可溶袍性硼虫酸盐纷是四当硼酸钠，行俗称介硼砂歌，化仔学式铺为Na2B4O5(O晒H)4·8里H2O硼砂膊为白姐色晶喷体，堤在干逆燥空丧气中帮容易续风化贵，加侵热失答水加热Na2B4O5(O记H)4·8喜H2O=秒==泊==酱N叶a2B4O7+1携0H2O2.硼酸孝盐I.硼砂抽的制腾备II每.硼砂即的性撤质27用途悔：用做先制B的其退他化重合物寸的原突料。

H+多硼酸盐H3BO3

OH-

H+加热Na2B4O7·10H2OH3BO3

B2O3B和Si有很隐多相园似之肿处，百同学浪们可金以自东己将港他们惠比较仪一下灶。硼砂混珠实存验熔融枝的硼蝇砂或B2O3可以鹅溶解咳许多西金属慎氧化聪物，桌而生测成有童特征任颜色轰的偏半硼酸呼盐灼烧硼砂+MO不同颜色Co受O－－光蓝色(Co娱(B夜O2)2)Cu掉O－－判蓝色(Cu转(B见O2)2)Cr2O3－－倚绿色(Cr弟(B宁O2)3)Mn贪O－－卧紫色(Mn斗(B培O2)3)28第三模节烘铝托族元沃素一、载单质尊概述1.成键剥特征共价特点缺电子特点最高氧化数+3少数表现离子性铝族护元素座的原季子为蛇缺电加子原勇子，刃与硼阁类似掠，在搂铝和皆镓的卸化合泉物中里同样脊表现府出缺炮电子约特点源。而闪随原遣子半狠径的俩增大检，铟东铊逐上渐过勇渡为送金属燥性质汽。ClAlClClClAlClClAl2Cl6中的悟氯桥匙键29铝的萝金属妄性比麦镓强猪，是找优良高的导使电体队，镓潜和铟户是制酒半导恐体的抢重要代材料吨。2.化学稼性质2A续l(润s)饰＋3承X2＝2齐Al陈X3(s麦)4A棵l(碎s)锋＋3蔽O2(g惰)＝尘2A拼l2O3(s脾)2A尤l(泪s)若＋3纷S(辞l)地＝2版Al2S3(s蛙)想一谎想：Ga、In、Tl均能拐发生茫上述桨反应想，它闲们反扛应的组活性仔应如置何变乳化呢仪？I.与非汽金属幻玉单质怕反应2A知l＋旋6H2O＝储2A捡l(右OH杆)3＋3扛H2↑通常债情况队下，忍由于乖铝的爷表面课被一现层牢舅固的录氧化召膜所叹覆盖加，因沟此不粮易与撤水或群空气和反应仗。II川.与水尾反应302M＋6H+＝2M3+＋3H2↑(M样=A文l、Ga、In、Tl)2M＋2O与H-＋6H2O＝2M亏(O忠H)4-＋3H2↑(M＝Al、Ga)II僻I.与酸护碱的劫反应铝比杯镓更贴易溶两于酸舅，表螺现出沿它的核碱性始比镓救强。在浓会的、临冷的亿硝酸贵或硫藏酸中勾，铝信发生趋钝化思，Ga和In也有出钝化覆作用置。31铝是爱丰度些最大蚂的金洁属，侄具有旺延展润性强辈，导渴电性耀能优蓝良，胞密度线轻，涨应用况最广铲泛的焰金属春，金属芦铝用福于制刻电缆盏、电约线镓、啊铟多午用于费电子跟工业相，如桂作半果导体铜材料铝用爪于制霞日常鸣用品3.金属藏用途321.葱Al2O3二、讽氧化弃铝和炸氢氧服化铝两种主要变体α-Al2O3(刚玉)硬度大，密度大，熔点高，不溶于酸，化学性质稳定，可作高硬质材料耐磨材料和耐火材料γ-Al2O3(活性氧化铝)硬度小，质轻不溶于水,溶于酸和碱表面积大,有强的吸附能力和催化活性可作吸附剂和催化剂刚玉中含微量Cr(Ⅲ)－红宝石

Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Ti(Ⅳ)－蓝宝石刚玉中含少量Fe3O4——刚玉粉33β-座Al2O3──具有叠离子削传导喇能力继，用病于作声钠－众硫蓄页电池咳的电夹解质品，这侍种电洞池蓄凉电量攀大，讯具有浅广阔停的应怪用前雅景。1273kα-Al2O3γ-Al2O32.宣A蕉l(赴OH啊)3三种良变体该：正土氢氧就化铝Al壶(O篇H)3偏氢夫氧化蚊铝Al著O·静OH水合桨氧化挑铝Al2O3·x捷H2O在铝川盐中亩加入氨水或在掉铝酸驼盐中抵通入CO2，都可状得到Al捕(O疤H)3沉淀Al3++酒3N贝H3+店H2O鹊=救Al撒(O蜜H)3↓擦+稳3N毫H4+2A摧l(肚OH爸)4-+C勿