第 15 章硼族元素

第15章硼族元素

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

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

15.2 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）

15.3硼族元素的化合物 15.3.1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BH4 最简单的硼烷：B2H6

1.硼烷的结构 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。

2.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

(3) 加合反应 (4) 被氯氯化

15.3.2 三氧化二硼 原子晶体：熔点460C 无定形体：软化 1.分类 O2 +H2O H3BO3 B(无定形) B2O3 Mg或Al -H2O 2.制备：

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

15.3.3卤化物 (1) BX3结构： B：sp2杂化 (2) BX3性质：水解：

π4 6 BX3是以形成大π键来满足对电子的要求由于有空轨道,可接受外来电子,均为Lewis酸 BF3+NH3 == F3B:NH3 BF3+ HF == H+[BF4]－ △rH(kJ·mol－1) BF3(g) = －143 BCl3(g) = －189 BBr3(g) = －217 酸性强:BF3<BCl3<BBr3<BI3 C5H5N(l)+BX3(g) C5H6N: BX3

15.3.4 硼酸及其盐 1. 硼酸 B：SP2杂化；存在分子间氢键；层与层之间的分子作用力结合。

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

2.硼砂 (Na2B4O7·10H2O) [B4O5(OH)4]2－ B: SP2杂化 SP3杂化 Na2B4O5(OH)4·8H2O

1.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) 脱水成无水盐（4）硼砂珠试验

2.硼砂珠实验

硼砂珠实验: △ Na2B4O7 ==B2O3+2NaBO2 +) CoO +B2O3==Co (BO2)2 除氧化物定性分析陶瓷、玻璃上釉制造人造宝石 Na2B4O7+CoO=2NaBO2·Co(BO2)2 Cr2O3为绿色Fe2O3为黄色. Na2B4O7+7H2O == 4H3BO3+2NaOH H3BO3+OH－==B(OH)4－ PH=9.24 缓冲溶液洗衣粉填料

15.3.5 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+,Cr3+)黄玉/黄晶(Fe3+)

2. 氢氧化铝：Al(OH)3 两性：既能跟酸反应，又能跟碱反应。在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al(OH)6]3- 简便书写为AlO2-或AlO33-

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 NH4Cl

AlCl3的成键特征 (GaCl3)2 (InCl3)2 (AlBr3)2 (AlI3)2 (GaBr3)2 除B的卤化物及ⅢA的氟化物以外,均为二聚形式。

用干法合成AlCl3

4 .铝的其它重要化合物 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

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