第十六章硼族元素课件.ppt

1、第十六章第十六章 硼族元素硼族元素16.4 铝的化合物铝的化合物16.3 硼的化合物硼的化合物16.2 硼族元素的单质硼族元素的单质16.1 硼族元素概述硼族元素概述16.5 惰性电子对效应和惰性电子对效应和 周期表中的斜线关系周期表中的斜线关系本章重点本章重点:了解硼族元素的通性、硼的缺电子性；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；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。了解惰性电子对效应。教学目标教学目标:硼和铝的化合物；硼和铝的化合物；乙硼烷的结构、多中心键。乙硼烷的结构、多中心键。16.1 硼族元素概述硼族元素概述硼族(A)：B，Al，G

2、a，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。ClClAlClClClClAl缺电子化合物特点：b.易形成双聚物Al2Cl6HF BF3a.易形成配位化合物HBF4一般性质？硼族元素的一般性质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、3价易形成共价键。配位键多中心键从AlTl，离子性,ns2,Tl+离子稳定本族元素单质？16.2 硼族元素的单质硼族元素的单质存在、主要矿物？存在、主要矿物？硼的单质硼的单质-菱形硼（B12）原子晶体，正二十面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，沸点都很高自然界中的存在、主要矿物？自然界中的存在、主要矿物？硼：硼砂 方硼矿 硼镁矿 少量硼酸 OH10OBNa2742OHOBMg252221583MgClOBMg233BOH铝：铝矾土OxHOAl232镓、铟、铊：稀有分散元素，无独立矿藏，与其它矿共生BO、AlO键能大，B、Al为亲氧元素。化学性质？化学性质？硼的化学性质硼的化学

4、性质与O232K9732OB2O3B4 与其它非金属与H2O2332HBOH)g(OHB与酸与碱OHKNO3NaBO2KNO3NaOH2B222232333NOBOH)(HNOB浓23342SOBOH)(SOHB浓BN2NB2232BFFB常温332BBr,BClXB32SBSB硼的化合物？硼的用途？铝、镓、铟、铊？铝热还原法？用途？16.3 硼的化合物硼的化合物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：HHBBHHHH 硼烷的结构 B：利用sp3杂化轨道，与氢形成 4个B

5、-H（2c-2e）键 2个三中心两电子键（3c-2e）氢桥键记作：HHBBHHHH 要点：B的杂化方式，三中心两电子键、氢桥键。B 2s22p1B BHB4H10分子结构119pm110pm137pm143pm122。171pmHB(b)BBBBHHHHHHHHHHH(a)B BHBBBHBB BBBB 2c-2e硼氢键 2c-2e硼硼键 3c-2e氢桥键3c-2e开式 硼桥键3c-2e闭式 硼桥键硼烷分子中的五种键型：硼烷的性质：硼烷的性质：6243HBBFLi6BF4LiH6乙醚62334HB2AlCl3LiCl3BCl4AlHLi3乙醚62334HB2NaF3BFBHNa3乙醚 自燃高能

6、燃料，剧毒 水解O(g)3H(s)OB(g)3O(g)HB232262(g)H6(s)BO2HO(l)3H(g)HB233262水下火箭燃料 mol-509.3kJ-1rHmrHm-1mol-2034kJ 被氯氯化6HCl(l)2BCl(g)6Cl(g)HB3262-1mol-1376kJ rHm硼烷的制备硼烷的制备:间接合成间接合成高级硼烷62HB无色气体，易燃、易水解，剧毒 三氧化二硼三氧化二硼 B2O3B(无定形)B2O3H3BO3O2Mg或Al+H2O-H2O制备：O3HOBBO2H(s)O2B(g)3O4B(s)23233322原子晶体：熔点460C；无定形体：软化2.硼的含氧化合物

7、硼的含氧化合物结构：性质：3MgO2B3MgOB32B2O32HBO22H3BO3+H2O+H2O-H2O-H2O硼珠试验？硼珠试验？2232)BO(CuCuOOB2232)BO(NiNiOOB蓝色绿色B：sp2杂化OHBOOHH 硼酸硼酸 偏硼酸偏硼酸 多硼酸多硼酸 H3BO3 HBO2 xB2O3 yH2O结构：结构：硼酸是几元酸？硼酸是几元酸？性质：性质：一元弱酸(固体酸,Lewis酸)与多羟基化合物加合，甘露醇，甘油等-O C HO C HRRBH C OH C ORRO3HH2OH C H2BOH33OH C HRRH O C HH O C HRRHOHOBOHH C O HH C

8、O HRR OHBOH233HB(OH)-4K=5.810-10 与甲醇或乙醇硼酸酯绿色 火焰鉴定硼化合物OH3)OCH(BOHCH3BOH233SOH33342浓 受热易分解)(OBHBOBOH32O-H2O-H3322玻璃态 硼砂O10HOBNa2742O8H(OH)OBNa24542硼酸根的结构：硼砂珠实验：用于定性分析或焊接除锈)(2NaBO)Co(BOCoOOBNa222742蓝色)(2NaBO)Ni(BONiOOBNa222742绿色3.硼的卤化物硼的卤化物 BX3结构：B：sp2杂化非极性分子 BX3性质：BXXX水解：I)Br,Cl,(X 3HXBOHO3HBX3323BFHF

9、HFBF333HBFBOHO3H4BF43323制取：OH3CaSO3BFCaF3)(SOH3OB2324232浓CO3BCl2Cl3C3OB3232Lewis酸 酸性BF3 BCl3 BBr3 BI3易打开键依次 64)g(BCllFAClAl)g(BF333氟硼酸16.2.4 铝的化合物铝的化合物红宝石红宝石(Cr3+)蓝宝石蓝宝石(Fe3+,Cr3+)黄玉黄玉/黄晶黄晶(Fe3+)有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而呈现鲜明颜色。刚玉自然界-Al2O3晶体，作磨料、耐火材料刚玉粉含微量Fe2O3 的 Al2O3，作抛光剂 氧化铝：氧化铝：Al2O33232OAlOAl高温Al+O2燃烧Al(

10、OH)3、Al2(SO4)3、Al(NO3)3 灼烧Al(OH)3（400-500）或铝铵矿加热六方紧密堆积六方面心立方堆积熔点高、硬度大、不溶于水酸碱，耐腐蚀绝缘性好，密度大质轻、硬度小、不溶于水，溶于酸碱活性氧化铝，粒子小、表面积大、吸附力强用作高硬质材料、耐磨、耐火材料作吸附剂、催化剂载体、色谱柱在碱性溶液中存在Al(OH)4-或Al(OH)63-简便书写为332AlOAlO 或 氢氧化铝：Al(OH)3两性：Al(OH)3+3H+Al3+3H2OAl(OH)3+OH-Al(OH)4-铝的卤化物铝的卤化物离子晶体 分子晶体 熔点低，易挥发，易溶于有机溶剂，易形成双聚物。AlF3 AlCl

11、3 AlBr3 AlI3离子键 共价键难溶于水 易溶ClClAlClClClClAlLewis酸，作催化剂16.5 惰性电子对效应和惰性电子对效应和 周期表中的斜线关系周期表中的斜线关系惰性电子对效应惰性电子对效应 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A、A、A和B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16-72）从化学键能解释；表16-83）从结构上解释。周期表中的斜线关系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问 题题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+？