碳硅硼 (2)精选课件.ppt

关于碳硅硼(2)第一页，本课件共有84页17-1 通性通性碳、硅属于同一族碳、硅属于同一族，有相似性。而，有相似性。而硼和硅在硼和硅在周期周期表中处于表中处于对角线位置对角线位置，也有相似性，所以本章将它，也有相似性，所以本章将它们放在一起讨论。们放在一起讨论。碳碳(Carbon)(Carbon)是有机世界的主角，由于碳自相是有机世界的主角，由于碳自相成链的能力最强，因此碳的化合物是最多的。成链的能力最强，因此碳的化合物是最多的。第二页，本课件共有84页硅硅(S Si il li ic co on n)贝贝 采采 利利 乌乌 斯斯1 18 82 23 3年年发发现现，拉拉丁丁文文（石石头头）中中译译为为“矽矽”，因因 与与 锡锡 同同 音音，改改 为为“硅硅”。硅硅 是是 无无 机机 世世 界界的的主主角角，二二氧氧化化 硅硅 是是 构构 成成地地 壳壳 的的 主主 要要成成分分。第三页，本课件共有84页硼硼(Boron)(Boron)是是戴维戴维等发现的。等发现的。硼化学的研究仅硼化学的研究仅是最近五十年的是最近五十年的历史，它可以与历史，它可以与碳媲美。碳媲美。他在日记中写道：他在日记中写道：“我的我的实在的和醒时的生存，实在的和醒时的生存，是在研究科学目的之中。是在研究科学目的之中。”他曾说：他曾说：“我最大的发我最大的发现就是发现了法拉第。现就是发现了法拉第。”第四页，本课件共有84页一、元素的基本性质一、元素的基本性质第五页，本课件共有84页二、电子构型和成键性质二、电子构型和成键性质元素原子的价电子数元素原子的价电子数 =价层轨道数时，价层轨道数时，被称为被称为足电子原子足电子原子 例如：例如：C,Si 价电子数价电子数(4)=(4)=价层轨道数价层轨道数(4)元素原子的价电子数元素原子的价电子数 价层轨道数时，价层轨道数时，被称为被称为缺电子原子缺电子原子 例如：例如：B 价电子数价电子数(3 3)价层轨道数价层轨道数(4)(4)第六页，本课件共有84页成键特点成键特点共性共性：自相结合成链，有一系列自相结合成链，有一系列氢化物氢化物 C C和和SiSi是亲氧元素，在自然界都以是亲氧元素，在自然界都以含氧化合含氧化合 物物形式存在形式存在第七页，本课件共有84页三、自然存在和丰度三、自然存在和丰度 碳碳 硅硅 硼硼地壳中的丰度：地壳中的丰度：0.023%25.9%1.2 10-3 12C-98.93%13C-1.07%14C-放射性放射性在自然界在自然界 金刚石，石墨，金刚石，石墨，石英矿石英矿存在形式：存在形式：C60,CO2 (SiO2)碳酸盐碳酸盐 硅酸盐硅酸盐 硼酸盐硼酸盐 构成构成矿物矿物 界界的主要的主要 元素元素碳氢化合物碳氢化合物组成组成生物界生物界的主要元素的主要元素第八页，本课件共有84页 方解石方解石(CaCO3)第九页，本课件共有84页 水晶水晶 (SiO2 )第十页，本课件共有84页一、一、碳族元素的单质碳族元素的单质17-2 碳碳第十一页，本课件共有84页1、同素异形体、同素异形体金刚石金刚石,六方金刚石六方金刚石六方石墨六方石墨,三方石墨三方石墨球碳球碳:C60,C70管碳管碳,白碳白碳C60第十二页，本课件共有84页 石墨石墨 硬度小，熔点极高，层状结构硬度小，熔点极高，层状结构 碳原子碳原子spsp2 2杂化，形成分子平面杂化，形成分子平面335pm木炭和焦炭基本属于木炭和焦炭基本属于石墨类型，但是晶形石墨类型，但是晶形不完整。不完整。碳原子的碳原子的P Pz z轨道互相平行，均垂直于分子平面，在轨道互相平行，均垂直于分子平面，在层内形成层内形成 m mm m键。有离域键。有离域 电子，所以石墨导电。电子，所以石墨导电。层间的分子间作用力小，易滑动，有润滑性。层间的分子间作用力小，易滑动，有润滑性。第十三页，本课件共有84页 金刚石金刚石 硬度最大，硬度最大，熔点最高的单质。熔点最高的单质。m.p.3823K m.p.3823K 碳原子碳原子spsp3 3 等性等性杂化杂化，无自由电子，无自由电子，不导电。不导电。第十四页，本课件共有84页正二十面体共二十个面，每个面都是正三角形；每个面角都是五面角，共正二十面体共二十个面，每个面都是正三角形；每个面角都是五面角，共十二个顶点。十二个顶点。将每个顶角都截掉，截口处产生十二个正五边形，原来的每将每个顶角都截掉，截口处产生十二个正五边形，原来的每个正三角形都变成了正六边形。个正三角形都变成了正六边形。20 20 个正六边形，个正六边形，1212 个正五边形个正五边形 碳簇碳簇C Cn n:以以 C C6060 （足球烯，富勒烯）为最常见。（足球烯，富勒烯）为最常见。从正二十面体出发，去理解从正二十面体出发，去理解 C C60 60 的几何形状。的几何形状。第十五页，本课件共有84页三种碳单质的比较三种碳单质的比较第十六页，本课件共有84页一氧化碳一氧化碳 COCO分子结构分子结构CO和和N2,CN-,NO+是等电子体，结构相似：是等电子体，结构相似：分子中有三重键，一个分子中有三重键，一个键，两个键，两个键键不同点：不同点：CO的一个的一个键是从键是从O到到C的的配键，配键，偶极矩很小，比偶极矩很小，比N2活泼活泼二、碳的氧化物、含氧酸及其盐二、碳的氧化物、含氧酸及其盐1、氧化物、氧化物第十七页，本课件共有84页一氧化碳一氧化碳(CO)(CO)的制备的制备实验室：实验室：浓H2SO4浓H2SO4制取：制取：第十八页，本课件共有84页物理性质物理性质 无色、无嗅、有毒气体，在水中溶解度较小无色、无嗅、有毒气体，在水中溶解度较小化学性质化学性质(1)还原性还原性:CO中中C的氧化值是的氧化值是+II鉴定鉴定 CO:微量的微量的 CO 通入通入 PdCl2 溶液中，会使溶液中，会使溶液变黑溶液变黑CO +PdCl2+H2O Pd +CO2+2 HCl第十九页，本课件共有84页(2)配位性配位性:CO中中C的能提供孤对电子的能提供孤对电子 合成氨工业中用铜洗液吸收合成氨工业中用铜洗液吸收CO测定测定CO含量含量(3)与碱作用与碱作用:显示出非常弱的酸性显示出非常弱的酸性(4)与其它非金属作用与其它非金属作用 CO +Cl2 COCl2 (光气光气)CO +H2 多种多种 C、H 有机化合物有机化合物 （如：（如：CH3OH，CH4）催化剂催化剂Cu(NH3)2Ac+CO+NH3Cu(NH3)3COAcCO +NaOHHCOONa第二十页，本课件共有84页二氧化碳二氧化碳 CO2 COCO2 2 的分子结构的分子结构C C：spsp等性杂化，等性杂化，2 2个个 键，两个键，两个 3 34 4:O C O:.第二十一页，本课件共有84页 物理性质物理性质CO2是非极性分子，易液化，其临界温度是非极性分子，易液化，其临界温度为为304K(在此温度下不论加多大压力也不能使其在此温度下不论加多大压力也不能使其液化液化),固体二氧化碳为雪花状固体。俗称固体二氧化碳为雪花状固体。俗称“干冰干冰”，它是分子晶体，它是分子晶体。第二十二页，本课件共有84页 化学性质化学性质(1)CO2不活泼不活泼，但在但在高温下高温下，能与碳或活泼能与碳或活泼金属金属镁镁、钠等、钠等反应。反应。镁镁在在二二氧氧化化碳碳中中燃燃烧烧第二十三页，本课件共有84页(2)(2)酸性：能与碱、碱性氧化物及碳酸盐反应。酸性：能与碱、碱性氧化物及碳酸盐反应。CaCOCaCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=O=Ca(HCOCa(HCO3 3)2 2第二十四页，本课件共有84页 生产生产 CaCOCaCO3 3(石灰石石灰石)CaO +CO CaO +CO2 2 制备制备 CaCOCaCO3 3+2HCl+2HCl(稀稀)CaClCaCl2 2+H+H2 2O+COO+CO2 2 鉴定鉴定 COCO2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2 CaCOCaCO3 3+H+H2 2OO用途用途干冰在常压下直接升华为气体，它是工业干冰在常压下直接升华为气体，它是工业上广泛使用的致冷剂。戏曲舞台的烟云。上广泛使用的致冷剂。戏曲舞台的烟云。第二十五页，本课件共有84页2、碳酸和碳酸盐、碳酸和碳酸盐 碳酸的结构碳酸的结构 OHO C OH H2CO3 C C 采用采用 spsp2 2 等性杂化等性杂化与端与端 O O 之间之间 1 1 个个 键键 1 1 个个 键键与羟基与羟基 O O 之间之间 2 2 个个 键键 （spsp2 2 p p）CO32C 采用采用 sp2 等性杂化等性杂化 存在存在第二十六页，本课件共有84页 46 34 碳酸盐碳酸盐分类分类:酸式碳酸盐酸式碳酸盐碱式碳酸盐碱式碳酸盐正盐正盐MI HCO3M2 II(OH)2 CO3M2I CO3 ,MII CO3结构结构:第二十七页，本课件共有84页1.溶解性：溶解性：易溶盐易溶盐：Na2CO3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3100溶解度溶解度 45 16 156 60(g/100g H2O)主要性质主要性质:可溶性碳酸盐可溶性碳酸盐:所有的碳酸氢盐，正盐中的铵盐和所有的碳酸氢盐，正盐中的铵盐和碱金属碱金属(Li除外除外)的盐的盐溶解度溶解度:正盐正盐 相应的酸式盐相应的酸式盐 为什么？为什么？难溶的碳酸盐的溶解度难溶的碳酸盐的溶解度:通常相应的酸式盐的溶解度通常相应的酸式盐的溶解度 碱土金属盐碱土金属盐 过渡金属盐过渡金属盐 铵盐铵盐 酸酸 正盐正盐 酸式盐酸式盐2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O(150)Na2CO3 Na2O+CO2 (1800)第三十三页，本课件共有84页+4-+-+-+2+4-+-+2+4-+-+2+4-+-+2碱土碳酸盐的热稳定碱土碳酸盐的热稳定性随着原子序数的增性随着原子序数的增加而加而增加增加金金属属离离子子的的极极化化力力越越强强碳碳酸酸盐盐的的热热稳稳定定性性越越差差第三十四页，本课件共有84页碳酸及其盐的热稳定性：碳酸及其盐的热稳定性：H2CO3MHCO3M2CO3 同一族金属的碳酸盐稳定性从上到下增加同一族金属的碳酸盐稳定性从上到下增加 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3分解分解T/100 540 900 1290 1360第三十五页，本课件共有84页过渡金属碳酸盐稳定性差过渡金属碳酸盐稳定性差 CaCO3 PbCO3 ZnCO3 FeCO3 分解分解T/900 315 350 282价电子构型价电子构型 8e_ (18+2)e_ 18e_ (9-17)e_r r(M(M2+2+)愈小，愈小，MM2+2+极化力愈大，极化力愈大，MCOMCO3 3 愈不稳愈不稳定；定；MM2+2+为为1818e e_ _，(18+2)e(18+2)e_ _，(9-17)e(9-17)e_ _ 构型相构型相对于对于 8e8e_ _构型的极化力大，构型的极化力大，其其 MCOMCO3 3 相对不相对不稳定。稳定。第三十六页，本课件共有84页17-3 硅硅一、单质硅的性质、制备和用途一、单质硅的性质、制备和用途1、结构、结构金刚石型金刚石型2、物理性质、物理性质质地坚硬，有脆性，质地坚硬，有脆性，熔沸点极高，颜色灰黑，有金属光泽熔沸点极高，颜色灰黑，有金属光泽3、化学性质、化学性质常温下不活泼常温下不活泼高温下高温下可以和可以和 O2、Cl2、N2 反应（还原性），反应（还原性），也可以和也可以和 Ca，Mg，Mn 等金属反应（氧化性等金属反应（氧化性）第三十七页，本课件共有84页高温时与单质的反应高温时与单质的反应与非金属作用与非金属作用与金属作用：与金属作用：生成生成硅化物硅化物与酸作用与酸作用硅在含氧酸中被钝化，在有氧化剂存在下，与硅在含氧酸中被钝化，在有氧化剂存在下，与HF反应反应 3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O与碱作用：与碱作用：粉末状的硅能与强碱猛烈地反应粉末状的硅能与强碱猛烈地反应 Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2第三十八页，本课件共有84页4、制备、制备粗硅的取得粗硅的取得：SiO2 +2C =Si(粗粗)+2CO 电炉电炉1800400600 粗硅提纯粗硅提纯:Si+2Cl2=SiCl4 (l)蒸馏得纯蒸馏得纯 SiCl4，用，用 H2 还原纯还原纯 SiCl4 得纯硅得纯硅 SiCl4+2H2 =Si(纯纯)+4HCl 电炉电炉 催化催化第三十九页，本课件共有84页二、硅烷二、硅烷硅烷的硅烷的种类比烷烃少得多种类比烷烃少得多，SiSin n H H2n+22n+2(n6)(n6)。最典型的是甲硅烷最典型的是甲硅烷 SiHSiH4 4 -无色无臭气体。无色无臭气体。原因：原因：SiSiSiSi键不如键不如C CC C键强，尤其是键强，尤其是 SiSiSiSi双双键。因为键。因为 SiSi的原子半径比的原子半径比C C大，成大，成 键时原子轨键时原子轨道重叠程度小，成道重叠程度小，成 键时重叠程度更小。键时重叠程度更小。硅与碳硅与碳相似相似，有自相结合成链的能力，有自相结合成链的能力，有一系列的氢化物有一系列的氢化物第四十页，本课件共有84页1、物理性质、物理性质无色的气体或挥发性液体。无色的气体或挥发性液体。随链的增加，硅烷的热稳定性下降。随链的增加，硅烷的热稳定性下降。室温下，只有室温下，只有SiH4稳定稳定反应活性极强反应活性极强2、化学性质、化学性质硅烷的化学性质比相应的烷烃活泼硅烷的化学性质比相应的烷烃活泼第四十一页，本课件共有84页SiH4和和CH4比较比较 1 稳定性比稳定性比 CH4 差差 SiH4 Si +2 H2 甲烷分解甲烷分解 1773 K773 K 2 还原性比还原性比 CH4 强强 SiH4 +2 O2 SiO2+2 H2O 而甲烷不能自燃而甲烷不能自燃 自燃自燃 SiH4 +8 AgNO3 +2 H2O SiO2+8 HNO3+8 Ag SiH4+2 MnO4 MnO2 +SiO32+H2O +H2 3 水解性水解性 SiH4+(n+2)H2O SiO2 n H2O +4 H2 (需微量需微量 OH 参与参与)甲烷不水解，无此反应。甲烷不水解，无此反应。第四十二页，本课件共有84页三、硅的卤化物和氟硅酸盐三、硅的卤化物和氟硅酸盐1.卤化物卤化物Si+2X2SiX4物理性质物理性质 SiX4和和CX4比较比较熔沸点：熔沸点：SiX4 CX4键键 能：能：SiX4 CX4键键 长：长：SiX4 CX4 SiFSiF4 4 SiCl SiCl4 4 SiBr SiBr4 4 SiI SiI4 4聚集态聚集态 g l l sg l l s 分子量 小 大熔沸点 低 高第四十三页，本课件共有84页化学性质化学性质SiX4和和CX4不同的是：不同的是：SiX4极易水解极易水解SiX4+4 H2O =H4SiO4 +4 HX 此为共性，此为共性，SiCl4，无色液体，空气中潮解，无色液体，空气中潮解发烟发烟SiF4 +4 H2O =H4SiO4+4 HFSiF4 +2 HF =H2SiF6（酸性比硫酸还强）（酸性比硫酸还强）第四十四页，本课件共有84页制备制备硅与卤素直接化合和焦炭共热和焦炭共热 SiO2+2Cl2+2C =SiCl4+2CO与与HF作用作用SiO2+4HF=SiF4+2H2O 或者使用现制取的或者使用现制取的HF SiO2+2CaF2+2H2SO4=2CaSO4+SiF4+2H2O第四十五页，本课件共有84页2、氟硅酸盐、氟硅酸盐HH2 2SiFSiF6 6 是强酸，和是强酸，和 HH2 2SOSO4 4 相近。但纯的相近。但纯的H H2 2SiFSiF6 6 尚尚未制得未制得其盐其盐 NaNa2 2SiFSiF6 6，K K2 2SiFSiF6 6 较难溶，较难溶，但但PbSiFPbSiF6 6 却易溶。却易溶。制备和用途制备和用途3SiF3SiF4 4+2Na+2Na2 2COCO3 3+2H+2H2 2O=2NaO=2Na2 2SiFSiF6 6+H+H4 4SiOSiO4 4+2CO+2CO2 2 NaNa2 2SiFSiF6 6可做杀虫剂、搪瓷乳白剂、木材防腐剂等可做杀虫剂、搪瓷乳白剂、木材防腐剂等 SiFSiF4 4+2KF=K+2KF=K2 2SiFSiF6 6K K2 2SiFSiF6 6用于制造适用于太阳能电池的纯硅用于制造适用于太阳能电池的纯硅第四十六页，本课件共有84页四、硅的含氧化合物四、硅的含氧化合物1、二氧化硅、二氧化硅结构结构:SiO2有有晶体晶体和和无定形无定形两种形态两种形态二氧化硅晶体二氧化硅晶体:原子晶体原子晶体,基本结构单元基本结构单元是硅氧四面体是硅氧四面体SiO4最简式最简式是是SiO2无定形二氧化硅无定形二氧化硅:硅氧四面体硅氧四面体SiO4是杂乱排列的是杂乱排列的第四十七页，本课件共有84页无定型体：石英玻璃、硅藻土、燧石无定型体：石英玻璃、硅藻土、燧石晶体：天然晶体为晶体：天然晶体为石英石英，属于，属于原子晶体原子晶体纯石英：纯石英：水晶水晶含有杂质的石英：含有杂质的石英：玛瑙玛瑙，紫晶紫晶，碧玉碧玉混有杂质的石英细粒：混有杂质的石英细粒：砂粒砂粒石英 粘稠液体 石英玻璃 （过冷液体）1600急剧冷却具有特殊性能第四十八页，本课件共有84页水晶石英盐黑曜石紫晶缟玛瑙玛瑙第四十九页，本课件共有84页 物理性质物理性质 化学性质化学性质1,SiO2是硅酸的酸酐是硅酸的酸酐,是酸性氧化物是酸性氧化物和热的浓碱和热的浓碱MOH反应反应和某些含氧酸盐反应和某些含氧酸盐反应2,发生氧化还原反应发生氧化还原反应3,在无机酸中在无机酸中,只和只和HF作用作用与氟作用与氟作用SiF4,O2高温下高温下,被被Mg,Al,B还原还原Si 和相应的氧化物和相应的氧化物第五十页，本课件共有84页用途用途石英玻璃的热膨胀系数小，可以耐受温度的剧变，石英玻璃的热膨胀系数小，可以耐受温度的剧变，灼烧后立即投入冷水中也不致于破裂，可用于制灼烧后立即投入冷水中也不致于破裂，可用于制造造耐高温的仪器耐高温的仪器。石英玻璃能做水银灯芯和其它。石英玻璃能做水银灯芯和其它光学仪器、制光学仪器、制光导纤维光导纤维、的石英玻璃纤维。、的石英玻璃纤维。石英砂可以做石英砂可以做水泥水泥等。等。第五十一页，本课件共有84页二、硅酸二、硅酸可溶性硅酸盐与酸反应可得正硅酸可溶性硅酸盐与酸反应可得正硅酸SiOSiO4 44-4-+4H+4H+=H H4 4SiOSiO4 4 正硅酸正硅酸 K Ka a=3.0=3.0 1010-10-10硅酸根之间易缩合，使硅酸的存在形式变得很复硅酸根之间易缩合，使硅酸的存在形式变得很复杂，经常用杂，经常用xSiOxSiO2 2 y yH H2 2O O 表示硅酸根的组成，表示硅酸根的组成，如：如：x=1 x=1，y=1 Hy=1 H2 2SiOSiO3 3 偏硅酸偏硅酸 x=1 x=1，y=2 y=2，H H4 4SiOSiO4 4 正硅酸正硅酸 x=2 x=2，y=1 y=1，H H2 2SiSi2 2O O5 5 二偏硅酸二偏硅酸 x=2 x=2，y=3 y=3，H H6 6SiSi2 2O O7 7 焦硅酸焦硅酸第五十二页，本课件共有84页硅硅 胶胶 在单聚可溶性硅酸盐在单聚可溶性硅酸盐 Na Na2 2SiOSiO3 3 中，加中，加 H H+Na Na2 2SiOSiO3 3 +2H+2H+=H=H2 2SiOSiO3 3 +2Na+2Na+至至 pH=7 pH=7 8 8 时，硅酸根缩聚，聚合度逐时，硅酸根缩聚，聚合度逐渐加高，凝胶，处理后得到有吸附作用的物质渐加高，凝胶，处理后得到有吸附作用的物质 -多孔硅胶多孔硅胶。可做干燥剂。可做干燥剂 无水无水 CoCl2 CoCl26 H2O第五十三页，本课件共有84页三、硅酸盐三、硅酸盐分类：分类：可溶可溶性硅酸盐性硅酸盐-碱金属碱金属的硅酸盐的硅酸盐 不溶性硅酸盐不溶性硅酸盐-天然硅酸盐都难溶天然硅酸盐都难溶1、硅酸钠、硅酸钠Na2SiO3水解性水解性和酸作用（和酸作用（pH不同，产物不同）不同，产物不同）问题：如何用硅酸盐制备硅酸？问题：如何用硅酸盐制备硅酸？第五十四页，本课件共有84页可溶性：可溶性：Na2SiO3(水玻璃水玻璃)、K2SiO3不溶性：大部分难溶于水且有特征颜色。不溶性：大部分难溶于水且有特征颜色。硅酸盐硅酸盐水中花园白白 蓝蓝 紫紫 红棕红棕 肉肉 翠绿翠绿第五十五页，本课件共有84页2、天然硅酸盐、天然硅酸盐组成组成：可看作是碱性氧化物和酸性氧化物组成的：可看作是碱性氧化物和酸性氧化物组成的复杂化合物，通式复杂化合物，通式 aMxOy.bSiO2 cH2O一些重要的硅酸盐矿物一些重要的硅酸盐矿物结构：结构：可分为可分为链状、片状和三维网络状链状、片状和三维网络状，但其但其基本结构单元都是硅氧四面体基本结构单元都是硅氧四面体。SiOOOO SiO44 (单聚正硅酸根单聚正硅酸根)焦硅酸根焦硅酸根 Si2O74 二聚硅酸根二聚硅酸根第五十六页，本课件共有84页链状链状硅氧四面体共用两个顶点，可连接成长链硅氧四面体共用两个顶点，可连接成长链 ：通式通式 Si n O 3n+1 (2n+2)-这种链状硅酸根之间，通过阳离子相互结合成束，即成纤维状硅这种链状硅酸根之间，通过阳离子相互结合成束，即成纤维状硅酸盐，如石棉。酸盐，如石棉。第五十七页，本课件共有84页 蓝石棉蓝石棉 第五十八页，本课件共有84页温石棉温石棉 H4(Mg Fe)3 Si2O9第五十九页，本课件共有84页片状片状 SiO SiO4 44 4 共三个顶点相联，可形成片状（层状）结构，层与层之共三个顶点相联，可形成片状（层状）结构，层与层之间通过阳离子约束，得片层状硅酸盐。间通过阳离子约束，得片层状硅酸盐。如云母如云母 KMg3(OH)2 Si3 AlO10第六十页，本课件共有84页 金云母金云母 H4K2Mg6Al2Si6O24第六十一页，本课件共有84页 SiO SiO4 44 4 共用四个顶点，结成三维网络状结构，如沸石类。共用四个顶点，结成三维网络状结构，如沸石类。沸石有微孔，有笼，有吸附性。因为是晶体，不同于硅胶，孔道规沸石有微孔，有笼，有吸附性。因为是晶体，不同于硅胶，孔道规格均一。根据孔径的大小，可筛选分子，格均一。根据孔径的大小，可筛选分子，称沸石分子筛称沸石分子筛。石油工业上广泛使用沸石分子筛做催化剂或催化剂载体。石油工业上广泛使用沸石分子筛做催化剂或催化剂载体。三维网络状三维网络状第六十二页，本课件共有84页 17-4 硼硼一、硼原子的成键特征一、硼原子的成键特征价电子构型为价电子构型为：2s22p1 能提供的成键电子：能提供的成键电子：2s12px12py12pz第一个成键特征：第一个成键特征：共价性共价性（原子半径小，电离能高，电负性大）（原子半径小，电离能高，电负性大）第二个成键特征：第二个成键特征：易形成配合物和缺电子多中心键易形成配合物和缺电子多中心键第三个成键特征：第三个成键特征：硼单质和硼氢化合物（硼烷）的基本结构是以三硼单质和硼氢化合物（硼烷）的基本结构是以三角面组成的多面体角面组成的多面体第六十三页，本课件共有84页 第二个成键特征第二个成键特征a.易形成配合物易形成配合物 b.易形成缺电子多中心键易形成缺电子多中心键 H 桥式桥式BHB键键 B B 3C2e B 开式开式BBB硼桥键硼桥键 B B 3C2e B 闭式闭式BBB硼桥键硼桥键 B B 3C2e 例如：例如：HF+BF3 HBF4 第六十四页，本课件共有84页二、单质硼二、单质硼1 1、单质硼的结构、单质硼的结构分类：分类：无定形硼和晶体硼无定形硼和晶体硼晶体硼都是以晶体硼都是以B B1212为基本单元为基本单元,根据不同的根据不同的连接方式连接方式,形成不同类型的硼晶体形成不同类型的硼晶体B B1 12 2 二二十十面面体体第六十五页，本课件共有84页第六十六页，本课件共有84页2.单质硼的性质和用途单质硼的性质和用途物理性质物理性质:一菱形硼是由一菱形硼是由B B1212单元组成的层状结单元组成的层状结构，该晶体属于原子晶体，因此晶态单质硼的构，该晶体属于原子晶体，因此晶态单质硼的硬度大，熔沸点高，化学性质不活泼；无定形硬度大，熔沸点高，化学性质不活泼；无定形硼则比较活泼。硼则比较活泼。化学性质化学性质:和非金属反应和非金属反应 和金属作用和金属作用(生成金属硼化物生成金属硼化物)和水蒸气作用和水蒸气作用 和酸反应和酸反应(比硅活泼些比硅活泼些)和强碱反应和强碱反应(和硅相似和硅相似)第六十七页，本课件共有84页4B+3O2=2B2O3 2B+3Cl2=2BCl3(与硅相似与硅相似)2B+N2=2BN(均在高温下进行均在高温下进行)2B+6H2O=2 H3BO3+3H2 B+3HNO3(浓浓)=H3BO3+3NO2 2B+2NaOH(浓浓)+H2O=2NaBO2+3H23.单质硼的制备单质硼的制备？第六十八页，本课件共有84页三三.硼的氢化物硼的氢化物(硼烷硼烷)和硼氢配合物和硼氢配合物1.硼烷硼烷 硼氢化合物虽没有碳氢化合物种类多硼氢化合物虽没有碳氢化合物种类多,但但远比硅烷多远比硅烷多.其结构比烷烃、硅烷复杂其结构比烷烃、硅烷复杂 物理性质物理性质 在物理在物理,化学性质上更像硅烷化学性质上更像硅烷 是无色是无色,抗磁性抗磁性,多数有毒多数有毒,不稳定不稳定 最简单的硼烷最简单的硼烷-乙硼烷（乙硼烷（B B2 2H H6 6）第六十九页，本课件共有84页乙硼烷乙硼烷B B2 2H H6 6结构结构第七十页，本课件共有84页第七十一页，本课件共有84页 化学性质化学性质强还原性强还原性 B B2 2HH6 6+3O+3O2 2=B=B2 2OO3 3+H+H2 2O O r rHHmm=-2034kJ/mol=-2034kJ/mol 自燃自燃,高能燃料，剧毒高能燃料，剧毒水解性水解性 B B2 2H H6 6+6H+6H2 2O=O=2B(OH)2B(OH)3 3+6H+6H2 2 发生加合反应，缺电子反应发生加合反应，缺电子反应 3B3B2 2HH6 6+6NH+6NH3 3=2=2B B3 3N N3 3HH6 6(环氮硼烷环氮硼烷)+12H)+12H2 2 B B2 2H H6 6+2LiH=2Li+2LiH=2LiBHBH4 4（白色固体白色固体,火箭推进剂）火箭推进剂）第七十二页，本课件共有84页B B3 3N N3 3H H6 6(环氮硼烷环氮硼烷)与苯是与苯是等电子体等电子体.俗称俗称无机苯无机苯第七十三页，本课件共有84页四四.硼的卤化物和氟硼酸硼的卤化物和氟硼酸硼形成大量的二元卤化物硼形成大量的二元卤化物,其中同种卤素其中同种卤素的三卤化物的三卤化物(BX3)最为稳定。最为稳定。结构结构所有的都是所有的都是平面三角形平面三角形分子。分子内有分子。分子内有 的的离域离域 键键第七十四页，本课件共有84页水解性水解性 BClBCl3 3+3H+3H2 2O=HO=H3 3BOBO3 3+3HCl+3HCl 4BF 4BF3 3+6H+6H2 2O=HO=H3 3BOBO3 3+3H+3H3 3OO+3BF+3BF4 4-HBF HBF4 4 和和H H2 2SiFSiF6 6 一样，是强酸，仅以离一样，是强酸，仅以离子状态存在水溶液中。子状态存在水溶液中。第七十五页，本课件共有84页五、五、硼的含氧化合物硼的含氧化合物构成硼的含氧化合物的基本结构单元是平构成硼的含氧化合物的基本结构单元是平面三角形的面三角形的BOBO3 3和四面体形的和四面体形的BOBO4 4。1.1.三氧化二硼三氧化二硼制备：制备：2H2H3 3BOBO3 3BB2 2OO3 3+3H+3H2 2OO性质：性质：（1 1）能被碱金属、镁和铝还原为单质硼）能被碱金属、镁和铝还原为单质硼 B B2 2O O3 3+3Mg2B+3MgO+3Mg2B+3MgO（2 2）与水反应生成偏（或正）硼酸）与水反应生成偏（或正）硼酸第七十六页，本课件共有84页（3 3）硼珠试验）硼珠试验熔融态的熔融态的B B2 2OO3 3能溶解许多金属氧化物，形成具有能溶解许多金属氧化物，形成具有特征颜色的硼酸盐玻璃。特征颜色的硼酸盐玻璃。CoO+B2O3Co(BO2)2（深蓝色）（深蓝色）Cr2O3的硼珠的硼珠 绿色绿色 CuO的硼珠的硼珠 蓝色蓝色MnO的硼珠的硼珠 紫色紫色 NiO的硼珠的硼珠 绿色绿色Fe2O3的硼珠的硼珠 黄色黄色用途：用途：制造抗化学腐蚀的玻璃及光学玻璃；用作火箭的制造抗化学腐蚀的玻璃及光学玻璃；用作火箭的防护材料。防护材料。第七十七页，本课件共有84页sp2 正硼酸正硼酸 偏硼酸偏硼酸 多硼酸多硼酸 HH3 3BOBO3 3 HBO HBO2 2 xB xB2 2OO3 3 yH yH2 2OO正硼酸结构：正硼酸结构：2.硼酸硼酸第七十八页，本课件共有84页硼酸的酸性硼酸的酸性 一元弱酸一元弱酸B(OH)3+H2O B(OH)4-+H+Ka=7.3 10-10第七十九页，本课件共有84页硼酸的鉴定反应硼酸的鉴定反应 硼酸酯硼酸酯挥发挥发,它燃烧有它燃烧有绿色绿色火焰。火焰。H3BO3+3CH3OHB(OCH3)3+3H2O4H3BO3-4H2O4HBO2H2B4O72B2O3-H2O-H2O正硼酸正硼酸偏硼酸偏硼酸四硼酸四硼酸硼酐硼酐在在H H3 3BOBO3 3中加入甘油中加入甘油(丙三醇丙三醇)，酸性可增强，酸性可增强，硼酸的脱水性硼酸的脱水性第八十页，本课件共有84页3.硼酸盐硼酸盐结构特征结构特征:基本基本结构单元是结构单元是BO3平面三角形和平面三角形和BO4四面四面体体.在不同的硼酸盐中在不同的硼酸盐中,它们的数目不同它们的数目不同,连连接方式不同接方式不同.硼砂硼砂四硼酸钠四硼酸钠 硼砂的分子式为：硼砂的分子式为：Na2B4O5(OH)4.8H2O 习惯上也常写作：习惯上也常写作：Na2B4O7.10H2O第八十一页，本课件共有84页结构单元：结构单元：四个硼原子中，四个硼原子中，有两个有两个BO3平面三角形平面三角形和两个和两个BO4四面体通过共用角顶四面体通过共用角顶O原子而原子而联结起来的复杂结构。联结起来的复杂结构。第八十二页，本课件共有84页 硼砂性质硼砂性质（1）易水解，溶液显碱性）易水解，溶液显碱性 B4O72-+5H2O=2H3BO3+2OH-水溶液具有缓冲作用水溶液具有缓冲作用（2）硼砂熔融态能溶解一些金属氧化物，）硼砂熔融态能溶解一些金属氧化物，依金属氧化物的不同呈现不同特殊颜色依金属氧化物的不同呈现不同特殊颜色 Na2B4O7+CoO=2NaBO2Co(BO2)2 (蓝宝石色蓝宝石色)第八十三页，本课件共有84页感谢大家观看第八十四页，本课件共有84页