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第十六章 硼族元素

第十六章 硼族元素. 16.1 硼族元素概述. 16.2 硼族元素的单质. 16.3 硼的化合物. 16.4 铝的化合物. 16.5 惰性电子对效应和 周期表中的斜线关系. 教学目标 :. ◆ 了解硼族元素的通性、硼的缺电子性； ◆ 掌握硼族元素的单质及其化合物的性质； ◆ 了解惰性电子对效应。. 本章重点 :. ◆ 硼和铝的化合物； ◆ 乙硼烷的结构、多中心键。. HF BF 3. 16.1 硼族元素概述. 硼族 ( Ⅲ A) ： B ， Al ， Ga ， In ， Tl

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第十六章 硼族元素

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  1. 第十六章 硼族元素 16.1硼族元素概述 16.2硼族元素的单质 16.3硼的化合物 16.4铝的化合物 16.5惰性电子对效应和 周期表中的斜线关系

  2. 教学目标: ◆了解硼族元素的通性、硼的缺电子性； ◆掌握硼族元素的单质及其化合物的性质； ◆了解惰性电子对效应。 本章重点: ◆硼和铝的化合物； ◆乙硼烷的结构、多中心键。

  3. HF BF3 16.1 硼族元素概述 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，H3BO3。 注意： HBF4不是缺电子化合物。 缺电子化合物特点： a. 易形成配位化合物HBF4 b. 易形成双聚物Al2Cl6 一般性质？

  4. σ配位键 多中心键 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） • 表现惰性电子对效应 • 最大配位数？成键情况？ • B：4 例，HBF4表现共价性、缺电子 • 其它：6 例：Na3AlF6 共价性、离子性兼有 • Ga,In,Tl：离子键为主，+3价易形成共价键。 从Al→Tl，离子性↑, ns2↑,Tl+离子稳定 本族元素单质？

  5. 16.2 硼族元素的单质 存在、主要矿物？

  6. 自然界中的存在、主要矿物？ 硼的单质 硼： 硼砂 方硼矿 硼镁矿 少量硼酸 铝：铝矾土 镓、铟、铊：稀有分散元素，无独立矿藏，与其它矿共生 B－O、 Al－O键能大，B、Al为亲氧元素。 α-菱形硼（B12） 原子晶体，正二十面体 化学性质？

  7. 硼的化学性质 与O2 与其它非金属 与H2O 与酸 与碱 硼的用途？ 铝、镓、铟、铊？铝热还原法？用途？ 硼的化合物？

  8. 16.3 硼的化合物 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BH3 最简单的硼烷：B2H6 其结构并非如右图所示： END

  9. H ﹙ B B B 2s22p1 硼烷的结构 B：利用sp3杂化轨道，与氢形成 4个B-H（ 2c-2e ）—— σ键 2个三中心两电子键（3c-2e）——氢桥键 记作： 要点：B的杂化方式，三中心两电子键、氢桥键。 其它

  10. H ﹙ B B B ﹙ B B B H B B B B B B4H10分子结构 硼烷分子中的五种键型： 2c-2e 硼氢键 2c-2e 硼硼键 3c-2e开式 硼桥键 3c-2e闭式 硼桥键 3c-2e 氢桥键 性质

  11. 无色气体，易燃、易水解，剧毒 硼烷的性质： ①自燃 高能燃料，剧毒 ②水解 ③ 被氯氯化 • 硼烷的制备:间接合成 含氧

  12. O2 +H2O +H2O +H2O H3BO3 B(无定形) B2O3 2HBO2 2H3BO3 B2O3 Mg或Al -H2O -H2O -H2O 2.硼的含氧化合物 ① 三氧化二硼 B2O3 结构： 原子晶体：熔点460C；无定形体：软化 制备： 性质： 硼珠试验？ 蓝色 绿色 酸

  13. ② 硼酸 偏硼酸 多硼酸 H3BO3 HBO2 xB2O3· yH2O 结构： B：sp2杂化 硼酸是几元酸？ 性质

  14. =5.8×10-10 • 一元弱酸 (固体酸,Lewis酸) 性质： • 与多羟基化合物加合，甘露醇，甘油等 • 与甲醇或乙醇→硼酸酯→绿色火焰→鉴定硼化合物 • 受热易分解 硼砂

  15. ③ 硼砂 硼酸根的结构： 硼砂珠实验：用于定性分析或焊接除锈 卤化物

  16. X B X X 3.硼的卤化物 • BX3结构： B：sp2杂化 非极性分子 • BX3性质： 制取

  17. 制取： 水解： 氟硼酸 • Lewis酸 酸性BF3＜ BCl3＜ BBr3＜ BI3 铝

  18. 16.2.4 铝的化合物 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+) 刚玉——自然界α- Al2O3晶体，作磨料、耐火材料 刚玉粉——含微量Fe2O3的 Al2O3，作抛光剂 氧化物

  19. 氧化铝：Al2O3 高温

  20. 两性： Al(OH)3+ 3H+ Al3+ + 3H2O Al(OH)3+ OH- [Al(OH)4]- 在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al(OH)6]3- 简便书写为 氢氧化铝：Al(OH)3 卤化物

  21. 铝的卤化物 AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3 离子键 共价键 难溶于水 易溶 离子晶体 分子晶体 熔点低，易挥发， 易溶于有机溶剂， 易形成双聚物。 Lewis酸，作催化剂 END

  22. 16.5惰性电子对效应和 周期表中的斜线关系 惰性电子对效应 同族元素自上而下，与族数相同的高氧化态化合物稳定性依次减小，比族数小2 的低氧化态稳定性增加的现象。 明显表现在ⅢA、ⅣA、ⅤA和ⅡB 如何解释？ 1）同一族，自上而下，ns2稳定性增加 不易参与成键而表现出惰性；表16-7 2）从化学键能解释；表16-8 3）从结构上解释。 斜线

  23. 周期表中的斜线关系 周期表中处于相邻两族的对角斜线上元素的 性质十分相似；即某元素的性质与其左上方或右 下方元素的相似性。 明显表现在哪几对？ 三对 Li Be B C Na Mg Al Si 如何解释？ 用离子极化理论说明：原因在于相似的离子极化力 问题

  24. 问 题 1、乙硼烷的结构如何？ 2、乙硼烷的化学性质及有关反应？ 3、硼的卤化物的结构？水解性？m.p,b.p? 4、硼酸是几元酸？酸性如何？ 5、硼砂的化学式？硼珠实验？ 6、铝化合物的两性？ 如何分离Al3+和Mg2+？

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