内蒙古民族大学无机化学吉大武大 硼族元素.pptx

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1、内蒙古民族大学无机化学吉大武大内蒙古民族大学无机化学吉大武大 硼族硼族元素元素硼族硼族(A)：B,Al,Ga,In,Tl价电子构型：价电子构型：ns2np1缺电子元素：价电子数缺电子元素：价电子数价层轨道数价层轨道数缺电子化合物缺电子化合物:成键电子对数成键电子对数99.95%)电解电解B2O3在在KBF4中的融体可得晶态硼。中的融体可得晶态硼。用途用途用途用途：无定形硼可用于生产硼钢。硼钢主要用于制造喷无定形硼可用于生产硼钢。硼钢主要用于制造喷气发动机和核反应堆的控制棒。前一种用途基于其优气发动机和核反应堆的控制棒。前一种用途基于其优良的抗冲击性，后一种用途基于硼吸收中子的能力。良的抗冲击性

2、，后一种用途基于硼吸收中子的能力。钽钽 丝丝（10001300K）第7页/共56页 2.2.硼的反应硼的反应硼的反应硼的反应常温下不活泼，高温下活泼：常温下不活泼，高温下活泼：4B+3O22B2O32B+3Cl22BCl3与硅相似与硅相似2B+N22BN(均在高温下进行均在高温下进行均在高温下进行均在高温下进行)和氧化性酸反应，比硅活泼些：和氧化性酸反应，比硅活泼些：B+3HNO3(浓浓)H3BO3(orB(OH)3)+3NO22B+3H2SO4(浓浓)2H3BO3(orB(OH)3)+3SO2和强碱起反应：和强碱起反应：2B+2NaOH(浓浓)+2H2O=2NaBO2(偏硼酸钠偏硼酸钠)+3

3、H22B+2NaOH+3KNO3=2NaBO2+3KNO2+H2O第8页/共56页高温下硼几乎与所有的金属反应生成硼化物。具高温下硼几乎与所有的金属反应生成硼化物。具有硬度大，耐高温，抗腐蚀等特点。有硬度大，耐高温，抗腐蚀等特点。金属硼化物一般不符合原子价规律，如金属硼化物一般不符合原子价规律，如MgB2、Cr4B、LaB6、Nb3B4等。等。2.22.2硼的化合物硼的化合物硼的化合物硼的化合物1.1.硼的氢化物硼烷硼的氢化物硼烷硼的氢化物硼烷硼的氢化物硼烷BoraneBorane分类：分类：BnHn+4BnHn+6例：例：B2H6(乙硼烷乙硼烷)B4H10(丁硼烷丁硼烷)有有CH4但无但无B

4、H4最简单硼烷是最简单硼烷是B2H6HBBHH第9页/共56页 最简单的硼烷，理应是最简单的硼烷，理应是最简单的硼烷，理应是最简单的硼烷，理应是 BHBH3 3，但结构研究表明它，但结构研究表明它，但结构研究表明它，但结构研究表明它的分子式是的分子式是的分子式是的分子式是 B B2 2HH66。B还有一个空的还有一个空的2p轨道没有参与成键，如果该轨道没有参与成键，如果该轨道能用来成键，将会使体系的能量进一步降低，故轨道能用来成键，将会使体系的能量进一步降低，故从能量来说从能量来说BH3是不稳定体系。是不稳定体系。B2H6中由于所有的中由于所有的价轨道都用来成键，分子的总键能比两个价轨道都用来

5、成键，分子的总键能比两个BH3的总键的总键能大，故能大，故B2H6比比BH3稳定（二聚体的稳定常数为稳定（二聚体的稳定常数为106）如果如果BH3分子分子存在的话，则存在的话，则其结构为：其结构为：第10页/共56页（氢桥键）（氢桥键）（氢桥键）（氢桥键）分子间键联关系分子间键联关系 硼烷的结构硼烷的结构硼烷的结构硼烷的结构B：利用：利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子键。杂化轨道，与氢形成三中心两电子键。美国物理化学家美国物理化学家 Lipscomb W 关于硼烷和碳硼烷的研究关于硼烷和碳硼烷的研究获获19761976年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖3c-2e(3center-23c-2e(

6、3center-2electornbond)electornbond)第11页/共56页端基上的端基上的H和和B之间形成之间形成键键(sp3-s)。四个端。四个端H和两个和两个B形成分子平面，中间两个形成分子平面，中间两个H分别分别在平面的在平面的上下各一个上下各一个,形成两个形成两个3c2e的氢桥键。的氢桥键。第12页/共56页B4H10分子结构分子结构第13页/共56页高硼烷的分子构型为正二十面体或为不完整的高硼烷的分子构型为正二十面体或为不完整的二十面体碎片（去掉一个或几个顶角）所具有的巢二十面体碎片（去掉一个或几个顶角）所具有的巢状或蛛网状结构。状或蛛网状结构。巢状硼烷结构巢状硼烷结构

7、第14页/共56页氢键和氢桥键有什么不同？氢键和氢桥键有什么不同？氢氢键键氢氢桥桥结合力的类型结合力的类型主要是静电作用主要是静电作用共价键（共价键（3c-2e键）键）键键能能小（与分子间力相近）小（与分子间力相近）较大（小于共较大（小于共价键）价键）H连接的原子连接的原子电负性大，电负性大，缺电子原子，缺电子原子，半径小的原子，半径小的原子，主要是主要是B主要是主要是F、O、N对称性对称性不对称（除对称氢键外）不对称（除对称氢键外）对对称称第15页/共56页性性性性 质质质质火火焰焰呈呈现现绿绿色色含含硼硼化化合合物物燃燃烧烧 加合反应加合反应加合反应加合反应B2H6+CO2H3BCOB2H

8、6+2NH3BH2(NH3)2+BH4-2LiH+B2H62LiBH42NaH+B2H62NaBH4 被氯氯化被氯氯化被氯氯化被氯氯化B2H6(g)+6Cl2(g)2BCl3(l)+6HClD DrHm=-1376kJmol-1自燃自燃自燃自燃B2H6(g)+3O2(g)B2O3(s)+3H2O(g)高能燃料，剧毒高能燃料，剧毒高能燃料，剧毒高能燃料，剧毒水解水解水解水解B2H6(g)+3H2O(l)2H3BO3(s)+6H2(g)水下火箭燃料水下火箭燃料水下火箭燃料水下火箭燃料第16页/共56页制制制制 备备备备不能由不能由B和和H2直接化合制得。直接化合制得。质子置换法质子置换法质子置换法

9、质子置换法：2BMn+6H+B2H6+2Mn3+氢化法氢化法氢化法氢化法：2BCl3+6H2B2H6+6HCl氢负离子置换法氢负离子置换法氢负离子置换法氢负离子置换法：3LiAlH4+4BF32B2H6+3LiF+3AlF33NaBH4+4BF32B2H6+3NaBF4乙醚乙醚乙乙醚醚火焰呈现绿火焰呈现绿色色含硼化合物燃含硼化合物燃烧烧第17页/共56页(1)(1)硼氢化合物的分类硼氢化合物的分类通通 式式BnHn2-BnHn+4BnHn+6骨架电子对数骨架电子对数n+1n+2n+3分子结构类型分子结构类型闭合式闭合式巢巢式式蛛（网）式蛛（网）式实实 例例B5H52-，B12H122-B5H9

10、，B6H10B4H10，B5H11知识介绍知识介绍硼氢簇及威德规则硼氢簇及威德规则第18页/共56页BH单元看作多面体的基本单元，单元看作多面体的基本单元，BH键的两个电键的两个电子不算入骨架电子；子不算入骨架电子；其余电子都算入骨架电子；其余电子都算入骨架电子；B原子上键合两个原子上键合两个H原子，只能将两个原子，只能将两个BH键中键中的一个算作多的一个算作多面面体的基本单元；体的基本单元；每个每个BH单元有单元有4个键电子（个键电子（3+1），向骨架提），向骨架提供的电子数为供的电子数为2。(2)威德规则威德规则：适用于各种三角形围成的多面体，计适用于各种三角形围成的多面体，计算算骨架电子

11、对数的规则如下：骨架电子对数的规则如下：第19页/共56页(3)(3)实例实例B6H62-B5H9B4H10BH单元单元提供提供6对对5对对4对对其余其余H原子原子提供提供0对对2对对3对对共共计计（6+1）对）对（5+2）对）对（4+3）对）对离子负电荷离子负电荷 提供提供 1 1 对对 0 0 对对 0 0 对对第20页/共56页B5H52-的的组组成成属属于于BnHn2-型型。具具有有这这种种通通式式的的硼硼烷烷以以闭闭合合式式结结构构为为特特征征。也也可可根根据据骨骨架架电电子子对对的的数数目目作作推推断断：假假定定每每个个硼硼原原子子形形成成一一个个BH键键，这这样样的的BH单单元元

12、共共5个个；考考虑虑到到它它们们提提供供的的5对对电电子子和和两两个个负负电电荷荷，骨骨架架电电子子对对的的总总数数应应为为5+1=6(或或n+1)。这正是闭合式这正是闭合式簇化物的簇化物的特征。这种闭合多特征。这种闭合多面体只能是面体只能是5个顶点的个顶点的多面体，因而无疑为三多面体，因而无疑为三角双锥体。角双锥体。从化学式和电子数结果推断从化学式和电子数结果推断B5H52-的结构的结构第21页/共56页B B2 2OO3 3B(无定形)B2O3H3BO3O2Mg或Al+H2O-H2O制备：制备：制备：制备：原子晶体：熔点原子晶体：熔点460 C无定形体：软化无定形体：软化性质：性质：性质：

13、性质：+H2OB2O32HBO22H3BO3偏硼酸偏硼酸(原原)硼酸硼酸+H2O(g)-H2O-H2O B2O3(晶状晶状)H2O(g)=2HBO2B2O3(无定形无定形)3H2O(l)=2H3BO32.2.硼的含氧化合物硼的含氧化合物硼的含氧化合物硼的含氧化合物BoronBoronoxideoxide第22页/共56页硼砂珠试验：硼砂珠试验：硼砂珠试验：硼砂珠试验：B2O3和许多种金属氧化物在熔融时和许多种金属氧化物在熔融时生成有特征颜色的硼珠，可用于鉴定。生成有特征颜色的硼珠，可用于鉴定。CoO+B2O3=Co(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

14、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873K时，时，B2O3可与可与NH3反应制得氮化硼反应制得氮化硼(BN)x，与与CaH2反应生成反应生成CaB6。BN与与C2是是等电子体，性质相似：等电子体，性质相似：BN有三种晶型有三种晶型(1)无定型无定型(类似于无定型碳类似于无定型碳)(2)六方晶型六方晶型(类似于石墨类似于石墨)作润滑剂作润滑剂(3)立方晶型立方晶型(类似于金刚石类似于金刚石)作磨料作磨料第23页/共56页B：sp2杂化杂化硼硼硼硼酸酸酸酸 BoracicacidBoracicacid性质性质性质性质:B(OH)3(aq)+2H2O(

15、l)=H3O+(aq)+B(OH)4-(aq)(1)一元弱酸一元弱酸(固体酸固体酸)加合一个加合一个OH-离子，而不是给出离子，而不是给出质子，符合缺电子结构，为典型的路质子，符合缺电子结构，为典型的路易士酸。易士酸。第24页/共56页在在H3BO3中加入甘油中加入甘油(丙三醇丙三醇)，酸性可增强，原因是显，酸性可增强，原因是显酸性的机理发生了变化酸性的机理发生了变化:OHHOCH2OCH2HOB+HOCHOBC(OH)H+H+2H2OOHHOCH2OCH2H3BO3遇到某种比它强的酸时，有显碱性的可能遇到某种比它强的酸时，有显碱性的可能:B(OH)3+H3PO4BPO4+3H2O(中和反应中

16、和反应)(2)(2)与多羟基化合物加合与多羟基化合物加合与多羟基化合物加合与多羟基化合物加合第25页/共56页硼酸的鉴定反应硼酸的鉴定反应硼酸的鉴定反应硼酸的鉴定反应点燃时点燃时:硼酸三乙酯燃烧显硼酸三乙酯燃烧显绿色绿色绿色绿色火焰火焰(3)(3)受热易分解受热易分解受热易分解受热易分解浓浓H2SO4存在下存在下H3BO3与甲醇或乙醇反应生与甲醇或乙醇反应生成挥发性硼酸酯，硼酸酯燃烧时发出的绿色火焰用来成挥发性硼酸酯，硼酸酯燃烧时发出的绿色火焰用来鉴定硼酸根的存在鉴定硼酸根的存在.3C2H5OH+H3BO3=B(OC2H5)3+3H2O浓浓H2SO4硼酸三乙酯硼酸三乙酯硼酸三乙酯硼酸三乙酯第2

17、6页/共56页硼砂是硼的最主要的含氧酸盐硼砂是硼的最主要的含氧酸盐,白色白色,玻璃光泽玻璃光泽.硼酸盐硼酸盐硼酸盐硼酸盐 BorateBorate结构结构结构结构:全全世世界界硼硼酸酸钠钠盐盐的的年年耗耗量量约约占占总总硼硼消消耗耗量量的的80%。其其中中一一半半以以上上用用于于玻玻璃璃、陶陶瓷瓷和和搪搪瓷瓷工工业业，其其他他应应用用领领域域包包括括洗洗涤涤剂剂组组分分(过过硼硼酸酸盐盐）、微微量量元元素素肥肥料料、加加入入防防冻冻剂剂中中做做抗抗腐腐蚀蚀剂、金属的焊剂和纤维素材质的阻燃剂。剂、金属的焊剂和纤维素材质的阻燃剂。硼砂硼砂硼砂硼砂：Na2B4O710H2O，实际上结构为，实际上结构

18、为Na2B4O5(OH)48H2O第27页/共56页性性性性 质：质：质：质：构成缓冲溶液构成缓冲溶液pH=9.24(20 )(1)水解呈碱性水解呈碱性(2)与酸反应制与酸反应制H3BO3(3)脱水脱水风化脱水风化脱水受热脱水受热脱水硼砂玻璃硼砂玻璃Na2B4O7+MnO Mn(BO2)22NaBO2 绿色绿色 Na2B4O7用途用途用途用途：在实验室用做标定标准酸溶液的基准物：在实验室用做标定标准酸溶液的基准物：Na2B4O710H2O+2HCl=4H3BO3+2NaCl+5H2O第28页/共56页(1)BX3结构：结构：B：sp2杂化杂化(2)BX3性质：性质：3.3.硼的卤化物硼的卤化物

19、硼的卤化物硼的卤化物BBr3BCl3BF3酸性：大小顺序酸性：大小顺序酸性：大小顺序酸性：大小顺序 BFBF3 3 BClBCl3 3 BBrBBr3 3第29页/共56页 从从 F，Cl，Br 的的电电负负性性考考虑虑，BX3 的的酸酸性性本本应应按按上上述述顺顺序序减减弱弱，这这是是由由于于BX3 的的平平面面三三角角形形分分子子结结构构和和垂垂直直于于平平面面的的 p轨轨道道形形成成的的键键强强弱弱是是随随 F，Cl，Br 的的顺顺序序而而减减弱弱的的缘缘故。故。BX3酸性的大小顺序为什么是：酸性的大小顺序为什么是：BF3BCl3BBr3第30页/共56页在三卤化硼中，每个卤原子的在三卤

20、化硼中，每个卤原子的P电电子对都有可能同子对都有可能同B的空的空P轨道形成轨道形成P-P 键，所以键，所以BX3中的中的BX键长比键长比正常的键长要短，这个正常的键长要短，这个P-P 键应当键应当容易受到路易斯碱的进攻而发生反容易受到路易斯碱的进攻而发生反应应BX3分子能稳定存分子能稳定存在的原因是由于在的原因是由于X原子能提供电子对原子能提供电子对与与B空空P轨道形成形轨道形成形成成P-P 键，键，H原子原子没有电子对，所以没有电子对，所以BH3不能稳定存在不能稳定存在第31页/共56页水解：水解：水解：水解：制备制备制备制备:(1)(1)置换法置换法置换法置换法B2O3+6HF =2BF3

21、(g)+3H2O BF3(g)+AlCl3=AlF3+BCl3(2)(2)卤素与卤素与卤素与卤素与 BB直接反应直接反应直接反应直接反应2 B+6 HCl=2 BCl3+3 H2OB2O3+3 Cl2+3 C=2 BCl3+3 CO2B+3 X2 =2 BX3（BIBI33除外）除外）除外）除外）第32页/共56页13-313-3铝的单质及其化合物铝的单质及其化合物铝的单质及其化合物铝的单质及其化合物 3.13.1铝的单质铝的单质铝的单质铝的单质银白色有光泽金属，密度银白色有光泽金属，密度2.7g/cm3,m.p.930K,b.p.2740K，具有良好的延展性和导电性。可用来制，具有良好的延展

22、性和导电性。可用来制造日用器具、合金、电器设备等。造日用器具、合金、电器设备等。化学反应：化学反应：化学反应：化学反应：4Al+3O4Al+3O2 2=2Al=2Al2 2OO3 3-3339kj/mol-3339kj/mol(铝热还原法原理铝热还原法原理铝热还原法原理铝热还原法原理)2Al+3S=Al2Al+3S=Al2 2S S3 32Al+2NaOH+6H2Al+2NaOH+6H2 2O=2NaAl(OH)O=2NaAl(OH)4 4+H+H2 2 NaAlO2第33页/共56页Cathodereaction(阴极反应阴极反应)Al3+(melt)+3e-Al(l)Anodereacti

23、on(阳极反应阳极反应)2O2-(melt)+C(s,gr)CO2(g)+4e-4Al3+(melt)+6O2-(melt)+3C(s,gr)4Al(l)+3CO2(g)单质铝的制备单质铝的制备单质铝的制备单质铝的制备Cryolite(冰晶石冰晶石,Na3AlF6)+alumina(氧化铝，矾土氧化铝，矾土)，950Cmelted!(1886)1A,80h1molAl(27g)(1A,80h1molAl(27g)(两个易拉罐两个易拉罐两个易拉罐两个易拉罐)，耗电！，耗电！，耗电！，耗电！阴极阴极阴极阴极阳极阳极阳极阳极第34页/共56页(1)(1)氧化铝：氧化铝：氧化铝：氧化铝：AlAl2 2

24、OO3 3-Al2O3：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱。：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱。-Al2O3：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作催化剂活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作催化剂载体。载体。红宝石红宝石(Cr3+)蓝宝石蓝宝石(Fe3+,Cr3+)黄玉黄玉/黄晶黄晶(Fe3+)3.23.2铝的化合物铝的化合物铝的化合物铝的化合物有些氧化铝晶体透明，有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而呈现鲜因含有杂质而呈现鲜明颜色。明颜色。(2)(2)氢氧化铝：氢氧化铝：氢氧化铝：氢氧化铝：Al(OH)Al(OH)3 3 两性化合物，两性化合物，在碱性溶液中存在在碱性溶液中存在Al(OH)4-或或Al(OH)63-简

25、便书写为简便书写为AlO2-或或AlO33-第35页/共56页AlF3AlCl3AlBr3AlI3离子键离子键共价键共价键共价分子：熔点低共价分子：熔点低,易挥发易挥发,易溶于有机溶剂。易溶于有机溶剂。易形成双聚物易形成双聚物气相气相气相气相AlClAlCl3 3,有双聚分子有双聚分子有双聚分子有双聚分子,有配位键有配位键有配位键有配位键,或认为中央是或认为中央是或认为中央是或认为中央是形成三中心四电子的氯桥键形成三中心四电子的氯桥键形成三中心四电子的氯桥键形成三中心四电子的氯桥键.(3)(3)铝的卤化物铝的卤化物铝的卤化物铝的卤化物第36页/共56页用干法合成用干法合成用干法合成用干法合成A

26、lClAlCl3 3：水解激烈：水解激烈：水解激烈：水解激烈：潮湿空气潮湿空气中的中的AlCl3第37页/共56页AlAl3+3+的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素硫酸铝：硫酸铝：铝钾矾铝钾矾(明矾明矾)：茜素：茜素：茜素：茜素：1,2-1,2-二羟基蒽醌二羟基蒽醌二羟基蒽醌二羟基蒽醌(4)(4)铝的重要化合物铝的重要化合物铝的重要化合物铝的重要化合物第38页/共56页 13-413-4镓、铟、镓、铟、镓、铟、镓、铟、铊的单质和化合物铊的单质和化合物铊的单质和化合物铊的单质和化合物 4.14.1镓、铟

27、、镓、铟、镓、铟、镓、铟、铊的单质铊的单质铊的单质铊的单质1.物理性质物理性质Ga,In,Tl都是银白色的软金属，都是银白色的软金属，比铅软。比铅软。m.p.都很低。都很低。Ga熔点熔点29.78，在手中融化在手中融化,但但Ga的的b.p.为为2070，以液相存在的温度范围最大。，以液相存在的温度范围最大。Hg处于液处于液体的温度范围体的温度范围:-38-356。第39页/共56页2.2.化学性质化学性质化学性质化学性质和非氧化性酸反应和非氧化性酸反应2Ga+3H2SO4Ga2(SO4)3+3H2(In的反应相同的反应相同)2Tl+H2SO4Tl2SO4+H2 和氧化性酸反应和氧化性酸反应Ga

28、+6HNO3Ga(NO3)3+3NO2+3H2O(In相同相同)Tl+2HNO3TlNO3+NO2+H2O不能氧化到不能氧化到Tl(III)和碱反应和碱反应2Ga+2NaOH+2H2O2NaGaO2+3H2 两性两性第40页/共56页4.24.2氧化物及氢氧化物氧化物及氢氧化物氧化物及氢氧化物氧化物及氢氧化物 Ga2O3和和Ga(OH)3：两性偏酸、两性偏酸、Ga(OH)3可溶于可溶于NH3H2O,Al(OH)3不溶于不溶于NH3H2O,所以所以Ga(OH)3的酸性比的酸性比Al(OH)3强。强。In2O3和和In(OH)3几乎无两性表现，几乎无两性表现，In2O3溶于溶于酸，但不溶于碱。酸，

29、但不溶于碱。按按Ga(OH)3、In(OH)3、Tl(OH)3顺序顺序,越来越越来越易脱水易脱水,生成氧化物生成氧化物:2M(OH)3M2O3+3H2O以致于以致于Tl(OH)3几乎不存在。几乎不存在。第41页/共56页TlTl2 2OO3 3易分解易分解易分解易分解:Tl2O3(棕黑色棕黑色)Tl2O(黑色黑色)+O2(加热加热)Tl2O易溶于水，形成的易溶于水，形成的TlOH也易溶于水也易溶于水:Tl2O(黑黑)+H2O2TlOH(黄黄)在在氢氧化物中氢氧化物中,TlOH是强碱是强碱(但不如但不如KOH);Ga(OH)3的酸性最强。的酸性最强。4.3Tl(III)4.3Tl(III)盐类的

30、氧化性盐类的氧化性盐类的氧化性盐类的氧化性 Tl有有(III)和和(I)的盐及化合物的盐及化合物,Ga(I)和和In(I)难生成难生成,而而Al(I)不存在。不存在。MF3为离子型化合物，其为离子型化合物，其余卤化物为共价型，余卤化物为共价型，b.p.低，由于惰性电子对效应低，由于惰性电子对效应,Tl(III)有较强的氧化性。有较强的氧化性。第42页/共56页TlX与与AgX相似，难溶，光照分解；相似，难溶，光照分解；Tl(I)与变形与变形性小的阴离子成盐时，与性小的阴离子成盐时，与K+、Rb+等相似，如等相似，如Tl2SO4易溶于水，易成矾。易溶于水，易成矾。第43页/共56页 硼族元素的卤

31、化物比较硼族元素的卤化物比较硼族元素的卤化物比较硼族元素的卤化物比较1.BX3、AlX3稳定，其余逐渐不稳定；稳定，其余逐渐不稳定；2.GaXInXTlX稳定性增加；稳定性增加；3.GaCl2反磁性，无成单电子，因其结构为反磁性，无成单电子，因其结构为Ga(I)Ga(III)Cl4；InCl2情况与之相同。情况与之相同。第44页/共56页镓分族元素的氧化物比较镓分族元素的氧化物比较镓分族元素的氧化物比较镓分族元素的氧化物比较1.Ga、In、Tl的氧化物可由单质与氧加热制备的氧化物可由单质与氧加热制备2.Tl2O3最容易被还原；最容易被还原；3.Ga-O体系相似于体系相似于Al-O体系，存在体系

32、，存在 型和型和 型型Ga2O3；4.Ga(OH)3、In(OH)3具有两性，但较弱；具有两性，但较弱；5.Tl(OH)3不存在，但在溶液中不存在，但在溶液中存在存在配离子，如：配离子，如：Tl(OH)(H2O)52+和和Tl(OH)2(H2O)4+。第45页/共56页13-513-5惰性电子对效应和周期表中的斜线关系惰性电子对效应和周期表中的斜线关系惰性电子对效应和周期表中的斜线关系惰性电子对效应和周期表中的斜线关系5.15.1惰性电子对效应惰性电子对效应惰性电子对效应惰性电子对效应具有价电子构型为具有价电子构型为s2p0-6的元素，其的元素，其s电子对不电子对不易参与成键而常形成易参与成键

33、而常形成+(n-2)氧化态的化合物，而其氧化态的化合物，而其+n氧化态的化合物要么不易形成，否则就是不稳定氧化态的化合物要么不易形成，否则就是不稳定(n:族族数数)。这是西奇维克。这是西奇维克(sidgwick)最早认识到的。最早认识到的。同一族中，各元素同一族中，各元素s电子对的惰性随原子序数的电子对的惰性随原子序数的增加而增加，这在第六周期里表现得特别明显。如：增加而增加，这在第六周期里表现得特别明显。如：IIIA族的族的Tl(I)化合物比化合物比Tl(III)化合物稳定。化合物稳定。产生惰性电子对的原因仍探讨之中，尚需完善。产生惰性电子对的原因仍探讨之中，尚需完善。产生惰性电子对的原因仍

34、探讨之中，尚需完善。产生惰性电子对的原因仍探讨之中，尚需完善。第46页/共56页 5.25.2斜线斜线斜线斜线(对角对角对角对角)关系关系关系关系对比周期系中元素性质，发现对比周期系中元素性质，发现:相邻两个族中，左上右下相邻两个族中，左上右下,对角线元素性质相对角线元素性质相似似 对角关系。周期系中如上三对元素对角关系对角关系。周期系中如上三对元素对角关系明显。明显。对角关系主要是从性质总结出来的经验规律对角关系主要是从性质总结出来的经验规律,可可从具有从具有相似的离子势相似的离子势来粗略解释。来粗略解释。Li Be B C Na Mg Al Si 第47页/共56页对角元素性质的相似性对角

35、元素性质的相似性对角元素性质的相似性对角元素性质的相似性仅以仅以B和和Si这一对元素为例列举如下这一对元素为例列举如下:性质性质BSi单质晶型单质晶型原子晶体原子晶体原子晶体原子晶体与与NaOH作用作用NaBO2+H2Na2SiO3+H2含氧酸含氧酸弱酸弱酸弱酸弱酸含氧酸盐含氧酸盐多数难溶且有色多数难溶且有色如如“硼砂珠试验硼砂珠试验硼砂珠试验硼砂珠试验”多数难溶且有色，多数难溶且有色，如如“硅酸盐花园硅酸盐花园硅酸盐花园硅酸盐花园”第48页/共56页硼族元素小结硼族元素小结一一.B的成键特征：的成键特征：（一）共价成键为主；（一）共价成键为主；（二）缺电子原子，形成多中心、缺电子键，形成（二

36、）缺电子原子，形成多中心、缺电子键，形成多面体；例多面体；例-菱形硼、菱形硼、B2H6；（三）是亲（三）是亲F、亲、亲O的元素；的元素；二二.Lipscomb硼烷成键五要素，硼烷分子成键情况分析硼烷成键五要素，硼烷分子成键情况分析第49页/共56页三三.硼酸及其盐：硼酸及其盐：（一）（一）H3BO31.晶体结构；晶体结构；2.化学性质：化学性质：(1)一元一元Lewis酸；酸；(2)与多醇反应后，酸性与多醇反应后，酸性；(3)和单元醇反应生成可挥发的易燃的硼酸酯。和单元醇反应生成可挥发的易燃的硼酸酯。（二）硼砂（二）硼砂Na2B4O5(OH)48H2O1.晶体结构；晶体结构；2.化学性质：化学

37、性质：（1）水解成碱性，一级标准缓冲溶液；）水解成碱性，一级标准缓冲溶液；（2）硼砂珠试验）硼砂珠试验鉴定金属离子。鉴定金属离子。四四.卤化硼卤化硼BX3：Lewis酸性顺序及原因酸性顺序及原因(重点重点)第50页/共56页五五.铝分族铝分族（一）还原性：（一）还原性：AlGaInTl强强弱弱（二）铝单质（二）铝单质1.强还原性；强还原性；2.是亲是亲O元素；元素；3.两性（重点）两性（重点）Al+H+Al3+H2Al+OH-Al(OH)4-+H2（三）氧化物及其水合物的酸碱性变化；（三）氧化物及其水合物的酸碱性变化；（四）卤化物：（四）卤化物：1.Al2Cl6(l,g)结构；结构；2.无水无

38、水AlCl3制备方法（制备方法（含含“反应耦合反应耦合”等等3种方法重种方法重点点）第51页/共56页七七“次周期性次周期性”小结（重点）小结（重点）（一）（一）第二周期元素（第二周期元素（N、O、F）1.EA1 NP、OS、FCl2.键离解能：键离解能：N-NP-P、O-OS-S、F-FPP、O=OS-S、F-HCl-H（二）第四周期元素：指其某些化合物的氧化性特别高。（二）第四周期元素：指其某些化合物的氧化性特别高。氧化性：氧化性：H3PO4（非氧化性酸）（非氧化性酸）H3AsO4,SO2TeO2因为因为SO2+SeO2SO42-+SeH2SO4H6TeO6HClO4H5IO6因为要在碱性

39、介质中制因为要在碱性介质中制BrO4-盐盐第52页/共56页 而而PbCl4PbCl2+Cl2TlCl3TlCl+Cl22.NaBiO3(s)+Mn2+H+MnO4-+Bi3+PbO2(s)+Mn2+H+MnO4-+Pb2+而而Tl3+无此反应，无此反应，(Tl3+/Tl+)=1.24V,(MnO4-/Mn2+)=1.49V（三）（三）第六周期元素：第六周期元素：6s2惰性电子对效应惰性电子对效应 Bi2S5、BiCl5、BiBr5、BiBr5、BiI5；1.不存在不存在 PbS2、PbBr4、PbI4；Tl2S3、TlBr3、Tl(III)I3 第53页/共56页作业作业:P427-4282、3、8、9、10、11、12、13、14、22。第第13章章硼族元素硼族元素第54页/共56页谢谢大家！谢谢大家！第55页/共56页