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第十三章 p 区元素（一）

第十三章 p 区元素（一）. § 1 3.1 p 区元素概述 § 1 3.2 硼族元素 § 1 3.3 碳族元素. §1 3.1 p 区元素概述. p 区元素通性. 各族元素性质由上到下的变化规律出现突变 多种氧化态 ( ns 2 np 1-5 ) 电负性大，形成共价化合物. 各族元素性质由上到下的变化规律出现突变. 1 第一排元素反常性：(只有2 s ， 2p 轨道) 形成配合物时，配位数最多不超过4 第一排元素单键键能小于第二排元素单键键能 ( kJ/mol -1 )

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第十三章 p 区元素（一）

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Presentation Transcript

  1. 第十三章 p区元素（一） § 13.1 p区元素概述 § 13.2 硼族元素 § 13.3 碳族元素

  2. §13.1 p区元素概述

  3. p区元素通性 • 各族元素性质由上到下的变化规律出现突变 • 多种氧化态 (ns2np1-5) • 电负性大，形成共价化合物

  4. 各族元素性质由上到下的变化规律出现突变 1 第一排元素反常性：(只有2s，2p轨道) 形成配合物时，配位数最多不超过4 第一排元素单键键能小于第二排元素单键键能 (kJ/mol-1) E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=158 E(P-P)=209 E(S-S)=264 E(Cl-Cl)=244

  5. 2 中间排元素异样性(d区插入) 事实：溴酸、高溴酸氧化性均比其它卤酸、 高卤酸强。 3 最后三个元素性质缓慢地递变(镧系收缩)。

  6. 多种氧化态 价电子构型：ns2np1-5 例：氯，+1，+3，+5，+7，-1，0等 惰性电子对效应： 同族元素从上到下，低氧化态化合物比高氧化态化合物稳定。 例：Si(II)<Si(IV) Pb(II)>Pb(IV)

  7. 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，HBF4 § 13.2 硼族元素 一.硼族元素概述

  8. 特点：a. 易形成配位化合物HBF4 HF BF3 b. 易形成双聚物Al2Cl6

  9. 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） • 最大配位数 B：4 例：HBF4其它：6 例：Na3AlF6

  10. 二、硼族元素的单质 同素异形体：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。 α-菱形硼（B12） 正十二面体

  11. 三、硼的化合物 • 硼的氢化物 • 硼的含氧化合物 • (1)三氧化二硼 • (2)硼酸（ Na2B4H7 10H2O） • (3)硼砂（ H3BO3） • 硼的卤化物

  12. 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BH4 最简单的硼烷：B2H6

  13. 硼烷的结构 B：利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子键。 （氢桥） 记作： 要点：B的杂化方式，三中心两电子键、氢桥。

  14. B4H10分子结构

  15. 硼烷的性质 (1) 自燃 含硼化合物燃烧 火焰呈现绿色 高能燃料，剧毒 (2) 水解

  16. (3) 加合反应 (4) 被氯氯化

  17. 三氧化二硼 原子晶体：熔点460C 无定形体：软化 B2O3 O2 +H2O H3BO3 B(无定形) B2O3 Mg或Al -H2O 制备：

  18. 性质： +H2O +H2O 2HBO2 2H3BO3 B2O3 -H2O -H2O 偏硼酸 (原)硼酸 xB2O3·yH2O 多硼酸

  19. 硼酸的结构 B：sp2杂化

  20. 硼酸的性质 (1) 一元弱酸 (固体酸) (2) 与多羟基化合物加合 (3) 受热易分解

  21. 硼砂

  22. 性质: (1) 水解呈碱性 构成缓冲溶液 pH=9.24 (20 ℃ ) (2) 与酸反应制H3BO3 (3) 脱水 风化脱水 体积膨胀 受热脱水 硼砂玻璃

  23. 硼的卤化物 (1) BX3结构： B：sp2杂化 (2) BX3性质： 水解：

  24. 四 铝的化合物 (1) 氧化铝：Al2O3 α- Al2O3 ：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱 γ- Al2O3 ：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体, 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+,Ti3+)黄玉/黄晶(Fe3+)

  25. (2) 氢氧化铝：Al(OH)3 两性， 在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al(OH)6]3- 简便书写为AlO2-或AlO33-

  26. (3) 铝的卤化物 AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3 离子键 共价键 共价分子：熔点低,易挥发,易溶于有机溶剂。 易形成双聚物 水解激烈： 潮湿空气中的AlCl3，白烟为HCl

  27. 用干法合成AlCl3

  28. (4) 铝的重要化合物 硫酸铝： 铝钾矾(明矾)： Al3+的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素 茜素

  29. § 13.3 碳族元素 碳族(IVA)：C, Si, Ge, Sn, Pb 一、碳族元素概述 价电子构型：ns2np2 氧化值 最大配位数 金属晶体 单质可形成原子晶体

  30. 存在: 碳：金刚石、石墨；煤、石油、天然气; 碳酸盐; CO2 。 硅：SiO2和各种硅酸盐 锗：硫银锗矿 4Ag2S•GeS2 ， 硫铅锗矿2PbS • GeS2 。 锡：锡石 SnO2 。 铅：方铅矿 PbS，白铅矿 PbCO3 。

  31. 锡石SnO2 方铅矿 PbS

  32. 二、碳族元素的单质 单质碳： 金刚石：原子晶体，硬度最大，熔点最高 的单质。 石墨：层状晶体 ，质软，有金属光泽。 足球烯，富勒烯，C60，C70等。

  33. 金刚石 (sp3杂化) 石墨 (sp2杂化)

  34. 足球烯，富勒烯，C60 (sp2杂化)

  35. 单质硅 ： 无定型体 晶体 ：原子晶体，类似于金刚石

  36. 单质锗，锡，铅 锗是灰白色金属，硬而脆，结构类 似于金刚石。 锡有三种同素异形体 灰锡(α锡) 白锡(β锡) 脆锡 铅：质软，能阻挡X射线。 13.2℃ 161℃

  37. Ge Sn Pb

  38. 三、碳的化合物1 碳的氧化物 （1）一氧化碳(CO)： 结构 CO(6+8=14e-)与N2（2×7=14e-） 是等电子体, 结构相似。 :C O: 一个σ键 两个π键 :C O:

  39. 性质： a. 作配位体，形成羰基配合物 Fe(CO)5, Ni(CO)4, Co2(CO)8 其中C是配位原子。 b. 还原剂： c. 剧毒

  40. 2 二氧化碳 (CO2) 经典的分子结构：O=C=O C=O双键键长124pm (在CH3--C--CH3中) C O叁键键长113pm CO2中，碳、氧之间键长116pm C：sp杂化 ：O C O ： O

  41. 3 碳酸及其盐 CO2溶于水，大部分CO2•H2O,极小部分H2CO3 CO32-的结构 CO32-(6+3×8+2=32e-)与BF3(5+3×9=32e-) 为等电子体 2- C：sp2杂化

  42. 碳酸及其盐的热稳定性 （1） H2CO3<MHCO3<M2CO3

  43. （2）同一族金属的碳的盐稳定性从上到下增加（2）同一族金属的碳的盐稳定性从上到下增加 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 分解T/℃ 100 540 900 1290 1360 （3） 过渡金属碳酸盐稳定性差 CaCO3 PbCO3 ZnCO3 FeCO3 分解T /℃ 900 315 350 282 价电子构型 8e_ (1 8+2)e_ 18e_ (9-17)e_

  44. 碳酸盐的溶解度： 易溶盐：Na2CO3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3 100℃溶解度 45 16 156 60 (g/100g H2O) 氢键存在，形成 二聚物或多聚物 2- - - - 其它金属(含Li)碳酸盐难溶于水，且酸式盐溶解度大于正盐

  45. 碳酸盐的水解性 （1）氢氧化物溶解度小

  46. (2)碳酸盐溶解度小 (3)碳酸盐和相应的氢氧化物溶解度相近

  47. 四、硅的化合物 硅烷 二氧化硅 硅酸及其盐 硅的卤化物 碳化硅（SiC）：金刚砂

  48. 硅烷(SinH2n+2)最简单的硅烷：SiH4 性质： (1) 自燃： (2) 强还原性： (3) 水解： (4)热稳定性差：

  49. 二氧化硅 SiO2 ------硅石 无定型体：石英玻璃、硅藻土、燧石 晶体：天然为石英，原子晶体 纯石英：水晶 含有杂质的石英：玛瑙，紫晶

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