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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 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 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?
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?
16.2 硼族元素的单质 存在、主要矿物?
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?
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?
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
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
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
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
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460C;无定形体:软化 制备: 性质: 硼珠试验? 蓝色 绿色 酸
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
=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
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
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
制取: 水解: 氟硼酸 • Lewis酸 酸性BF3< BCl3< BBr3< BI3 铝
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
氧化铝:Al2O3 高温
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
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
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
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
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+?