硼族元素课件.ppt
关于硼族元素现在学习的是第1页，共30页12-3-1 硼族元素概述硼族元素概述12-1-1 硼族元素概述硼族元素概述0AAAAA He 氦2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po 钋 At 砹 Rn 氡有时称为土族元素，其中Al2O3为黏土的主要成分，既难溶又难熔。现在学习的是第2页，共30页1.81.71.61.52.0电负性电负性()589558579578801I1/(kJmol-1)88.680625027离子半径离子半径r(M3+)/pm17016312214388原子半径原子半径/pm0、+1(+3)0、+1+30、+1+30、+3 0、+3 主要氧化数主要氧化数6s26p15s25p14s24p13s23p12s22p1价层电子构型价层电子构型814931135原子序数原子序数铊铊(Tl)铟铟(In)镓镓(Ga)铝铝(Al)硼硼(B)A p 自然界没有游离硼，主要矿有:硼砂矿(Na2B4O710H2O)、硼镁矿(Mg2B2O5H2O)、方硼矿(2Mg3B8O15MgCl2)。是地壳中蕴藏最丰富的金属元素主要以铝矾土矿(Al2O3xH2O)存在铝是银白色、有光泽的轻金属具有良好的导电性和延展性广泛用来作导线、结构材料和器皿铝合金质轻又硬，用于飞机制造。熔点比人的体温还低(30左右)液态镓的熔点、沸点相差大，可作高温温度计，与其它金属可制低熔合金。在自然界没有独立的矿物，分散在在自然界没有独立的矿物，分散在其它矿物中其它矿物中,都是软金属都是软金属,可用于生可用于生产新型半导体材料产新型半导体材料。与其它金属可制低熔合金,如含25%In的Ga合金,熔点16 oC,可用于自动灭火装置Tl及其化合物均有毒，误食少量铊盐可使毛发脱落12-1-2 硼族元素概述硼族元素概述现在学习的是第3页，共30页1.81.71.61.52.0电负性电负性()589558579578801I1/(kJmol-1)88.680625027离子半径离子半径r(M3+)/pm17016312214388原子半径原子半径/pm0、+1(+3)0、+1+30、+1+30、+3 0、+3 主要氧化数主要氧化数6s26p15s25p14s24p13s23p12s22p1价层电子构型价层电子构型814931135原子序数原子序数铊铊(Tl)铟铟(In)镓镓(Ga)铝铝(Al)硼硼(B)A p价电子数价层电子轨道数 为缺电子原子，可形成缺电子化合物34N N、O O、X XC C、SiSi、H HB B、AlAl举举 例例有孤对电子有孤对电子有空轨道有空轨道特特 点点多电子原子多电子原子价层价层电子电子轨道数轨道数价电子数价电子数等电子原子等电子原子缺电子原子缺电子原子原原 子子缺电子原子可作为中心原子形成：配位键(如HBF4)多中心键(如B2 2H6 6)12-1-3 硼族元素概述硼族元素概述现在学习的是第4页，共30页1.81.71.61.52.0电负性电负性 ()589558579578801I1/(kJmol-1)88.680625027离子半径离子半径r(M3+)/pm17016312214388原子半径原子半径/pm0、+1(+3)0、+1+30、+1+30、+3 0、+3 主要氧化数主要氧化数6s26p15s25p14s24p13s23p12s22p1价层电子构型价层电子构型814931135原子序数原子序数铊铊(Tl)铟铟(In)镓镓(Ga)铝铝(Al)硼硼(B)A p氧化数+3化合物稳定性降低氧化数+1化合物稳定性增加 即惰性电子对效应明显12-1-4 硼族元素概述硼族元素概述现在学习的是第5页，共30页12 2 硼单质及其化合物硼单质及其化合物 13 2 1 硼单质硼单质1 硼的同素异形体硼的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，沸点都很高现在学习的是第6页，共30页2 单质硼的化学性质单质硼的化学性质 2 B 3F2 2 BF3 4 B 3O2 2 B2O3 2 B 6 H2O(g)2 B(OH)3 3 H2 2 B N2 2 BN 2 B 3 Cl2 2 BCl3 2 B 3 S B2S3 B 3 HNO3(浓浓)B(OH)3 3 NO2 2 B 3 H2SO4(浓浓)2 B(OH)3 3 SO2 2 B 2 NaOH3 KNO3 2 NaBO23 KNO2H2O现在学习的是第7页，共30页12-3-2 硼的氢化物硼的氢化物12-2-2 硼的氢化物硼的氢化物硼的氢化合物性质与碳的氢化物硼的氢化合物性质与碳的氢化物(烷烃烷烃)、硅的氢化物硅的氢化物(硅烷硅烷)相似，所以硼的氢化相似，所以硼的氢化物称为物称为硼烷硼烷。类型类型B5H11(戊硼烷戊硼烷-11)B5H9(戊硼烷戊硼烷-9)B4H10(丁硼烷丁硼烷-10)BnHn+6B2H6(乙硼烷乙硼烷)举例举例BnHn+4通式通式由于硼烷及其衍生物的特殊结构、性质由于硼烷及其衍生物的特殊结构、性质和用途，使硼烷及其有关的碳硼烷化学和用途，使硼烷及其有关的碳硼烷化学成为目前无机化学主要发展领域之一。成为目前无机化学主要发展领域之一。现在学习的是第8页，共30页 最简单的硼烷是最简单的硼烷是 B2H6 2 BH3(g)B2H6(g)rH 148 kJmol1sp3现在学习的是第9页，共30页三中心两电子氢桥键三中心两电子氢桥键BBHHHHHH119pmHBBHHHHH133pm现在学习的是第10页，共30页多中心键多中心键 三中心二电子键三中心二电子键是多中心键的一种形式是多中心键的一种形式定义：是指定义：是指3个或个或3个以上原子之间所个以上原子之间所 形成的共价键形成的共价键B 缺电子原子缺电子原子H等电子原子等电子原子形成二个三中心二电子键形成二个三中心二电子键强度：为一般共价键强度的一半强度：为一般共价键强度的一半形成：缺电子原子形成：缺电子原子 等电子原子等电子原子硼烷的性质比烷烃活泼硼烷的性质比烷烃活泼现在学习的是第11页，共30页硼烷的性质硼烷的性质通常情况下不稳定，在空气中能自燃通常情况下不稳定，在空气中能自燃反应速率大，并放出大量热反应速率大，并放出大量热曾想用作火箭或导弹的高能燃料曾想用作火箭或导弹的高能燃料但因毒性太大，而未采用但因毒性太大，而未采用B2H6(g)+3O2 B2O3(g)+3H2O(g)遇水发生水解遇水发生水解B2H6(g)+6H2O 2H3BO3+6H2能与能与NH3、CO(有孤对电子有孤对电子)分子分子发生加合作用发生加合作用B2H6+2CO 2H3B COB2H6+2NH3 2H3B NH3现在学习的是第12页，共30页12.2.3 硼酸及其盐硼酸及其盐硼的含氧酸硼的含氧酸名称分子式偏硼酸HBO2正硼酸H3BO3多硼酸xB2O3yH2OH2OH3BO3 HBO2 B2O3H2O现在学习的是第13页，共30页12-3-3 硼酸及其盐硼酸及其盐硼酸硼酸分子间通过氢键形成接分子间通过氢键形成接近六角形的近六角形的对称层状结对称层状结构构，层与层之间借助微弱，层与层之间借助微弱的范德华力联在一起因此的范德华力联在一起因此硼酸晶体为硼酸晶体为鳞片状鳞片状此结构使硼酸具有此结构使硼酸具有解理性解理性可用作润滑剂可用作润滑剂现在学习的是第14页，共30页硼酸硼酸为固体酸。微溶于冷水，在热水中为固体酸。微溶于冷水，在热水中溶解度增大（因为部分氢键断裂）溶解度增大（因为部分氢键断裂）水溶液显酸性水溶液显酸性,是由于硼原子是缺电子原子是由于硼原子是缺电子原子,价价层有空轨道，能接受水解离出的层有空轨道，能接受水解离出的OH-孤对电子，孤对电子，以配位键形式形成以配位键形式形成B(OH)4-。一元弱酸一元弱酸H3BO3+H2O B(OH)4-+H+Ka a=5.810-10现在学习的是第15页，共30页硼酸硼酸一元弱酸一元弱酸H3BO3+H2O B(OH)4-+H+aK=5.810-10水溶液显酸性水溶液显酸性,是由于硼原子是缺电子原子是由于硼原子是缺电子原子,价价层有空轨道，能接受水解离出的层有空轨道，能接受水解离出的OH-孤对电子，孤对电子，以配位键形式形成以配位键形式形成B(OH)4-。现在学习的是第16页，共30页12-3-4 氧化铝和氢氧化铝氧化铝和氢氧化铝12-3-1 12-3-1 氧化铝和氢氧化铝氧化铝和氢氧化铝氧化铝氧化铝-Al2O3(活性氧化铝活性氧化铝)硬度小，质轻硬度小，质轻不溶于水不溶于水,溶于酸和碱溶于酸和碱表面积大表面积大,有强的有强的吸附能力和催化活性吸附能力和催化活性可作吸附剂和催化剂可作吸附剂和催化剂两种主要变体两种主要变体-Al2O3(刚玉刚玉)硬度大，密度大硬度大，密度大熔点高，不溶于酸熔点高，不溶于酸化学性质稳定化学性质稳定可作高硬质材料可作高硬质材料耐磨材料和耐火材料耐磨材料和耐火材料刚玉中含微量刚玉中含微量 Cr()红宝石红宝石 Fe()、Fe()、Ti()蓝宝石蓝宝石刚玉中含少量刚玉中含少量Fe3O4刚玉粉，做坩埚刚玉粉，做坩埚 现在学习的是第17页，共30页氢氧化铝氢氧化铝在铝酸盐溶液中通入在铝酸盐溶液中通入CO2,得到得到晶态晶态Al(OH)3 2Al(OH)4-+CO22Al(OH)3 +CO32-2-+H2O(白色白色)在铝在铝(III)盐溶液中加入氨水或适量碱盐溶液中加入氨水或适量碱,得到凝得到凝胶状含水量不定的胶状含水量不定的水合氧化铝水合氧化铝 (Al2O3xH2O)通常也写成通常也写成Al(OH)3 现在学习的是第18页，共30页氢氧化铝氢氧化铝难溶于水难溶于水两性两性溶于酸溶于酸 Al(OH)3+3H+Al3+3+3H2O溶于碱溶于碱 Al(OH)3+OH-Al(OH)4-经光谱实验证实：溶液中不存在AlO2-或AlO33-现在学习的是第19页，共30页12-3-5 铝盐铝盐三氯化铝三氯化铝12-3-5 12-3-5 铝盐铝盐无水无水AlCl3只能用干法制取只能用干法制取2Al+3Cl2 2AlCl3Al2O3+3C+3Cl2 2AlCl3+3CO无水无水AlCl3在水中发生水解，在潮湿空气在水中发生水解，在潮湿空气中因强烈水解而冒烟。中因强烈水解而冒烟。常温下纯常温下纯AlCl3为无色晶体，为无色晶体，气态气态AlCl3为双聚分子为双聚分子无水无水AlCl3溶于有机溶剂溶于有机溶剂。现在学习的是第20页，共30页三氯化铝双聚分子结构三氯化铝双聚分子结构2个个Al 原子原子与两侧的与两侧的4个个Cl原子在原子在同一平面上同一平面上中间的中间的2个个Cl原子位于原子位于该平面两侧该平面两侧现在学习的是第21页，共30页硫酸铝硫酸铝制取：氢氧化铝与浓硫酸反应制取：氢氧化铝与浓硫酸反应2Al(OH)3+3H2SO4 Al2(SO4)3+6H2OAl2O3+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2O常温下自溶液析出的是无色针状晶体常温下自溶液析出的是无色针状晶体 (Al2(SO4)318H2O)易溶于水，易溶于水，易形成矾易形成矾KAl(SOKAl(SO4 4)2 212H12H2 2O O 水溶液由于水溶液由于Al3+水解呈酸性水解呈酸性Al3+H2O Al(OH)2+H+现在学习的是第22页，共30页硫酸铝硫酸铝制取：氢氧化铝与浓硫酸反应制取：氢氧化铝与浓硫酸反应2Al(OH)3+3H2SO4 Al2(SO4)3+6H2OAl2O3+3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2O常温下自溶液析出的是无色针状晶体常温下自溶液析出的是无色针状晶体 (Al2(SO4)318H2O)易溶于水，易溶于水，易形成矾易形成矾Al(SOAl(SO4 4)2 212H12H2 2O O 水溶液由于水溶液由于Al3+水解呈酸性水解呈酸性Al3+H2O Al(OH)+H+弱酸的铝盐在水中完全水解弱酸的铝盐在水中完全水解 2Al3+3S2-+6H2O 2Al(OH)3+3H2S2Al3+3CO32-+3H2O 2Al(OH)3+3CO2现在学习的是第23页，共30页第四节 对角关系现在学习的是第24页，共30页A01HA A A A A AHe 2LiBeB C N O F Ne 3 NaMgAl Si P S Cl Ar 4KCaGa Ge As Se Br Kr 5 RbSrIn Sn Sb Te I Xe 6CsBaTl Pb Bi Po At Rn 7FrRa周期系中有些元素的性质常与它右下方相邻周期系中有些元素的性质常与它右下方相邻的另一元素类似，这种关系叫的另一元素类似，这种关系叫对角关系对角关系现在学习的是第25页，共30页1.1.硼与硅的相似性硼与硅的相似性性质硼(B)硅(Si)单质晶态原子晶体原子晶体与碱作用置换出氢置换出氢含氧酸酸性很弱很弱稳定性很稳定稳定多酸和多酸盐链状或环状链状或环状重金属含氧酸盐颜色特征颜色特征颜色溶解度较小较小氢化物稳定性不稳定不稳定卤化物水解性极易水解极易水解a 10-10 10-10KKa(1)现在学习的是第26页，共30页 2.锂与镁的相似性锂与镁的相似性 单质在过量氧中燃烧时，均只生成正常单质在过量氧中燃烧时，均只生成正常氧化物；氧化物；氢氧化物均为中强碱，而且在水中的溶解氢氧化物均为中强碱，而且在水中的溶解度都不大；度都不大；氟化物、碳酸盐、磷酸盐等均难溶；氟化物、碳酸盐、磷酸盐等均难溶；氯化物都能溶于有机溶剂氯化物都能溶于有机溶剂(如乙醇如乙醇)；碳酸盐在受热时，均能分解成相应的氧化碳酸盐在受热时，均能分解成相应的氧化物（物（Li2O、MgO）。）。现在学习的是第27页，共30页3铍与铝的相似性铍与铝的相似性 单质均为活泼金属，其标准电极电势相近：单质均为活泼金属，其标准电极电势相近：E(Be2+/Be)=-1.847V,E(Al3+/Al)=-1.662V；单质均为两性金属，它们既能溶于酸也单质均为两性金属，它们既能溶于酸也能溶于强碱；能溶于强碱；单质都能被冷、浓硝酸钝化；单质都能被冷、浓硝酸钝化；氯化物均为双聚物，并显示共价性，可以氯化物均为双聚物，并显示共价性，可以升华，且溶于有机溶剂升华，且溶于有机溶剂现在学习的是第28页，共30页 铍铍和和铝铝都都是是两两性性金金属属，Be(OH)2和和Al(OH)3都都是是两两性性氢氢氧化物：氧化物：Be 2 NaOH 2 H2O Na2Be(OH)4 H2 2 Al 2 NaOH 6 H2O 2 NaAl(OH)4 3 H2Be(OH)2 2 NaOH Na2Be(OH)4 Al(OH)3 NaOH NaAl(OH)4 现在学习的是第29页，共30页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第30页，共30页
