第十二章 非金属元素通论和硼.ppt

第十二章非金属元素通论和硼,12-1元素的发现、分类及其在自然界的存在12-2非金属元素的通论12-3硼及其化合物,2019年12月11日12时17分,12-1元素的发现、分类及其在自然界的存在,12-1-1元素的发现和分类,金属非金属稀有气体,2019年12月11日12时17分,元素发现的时期和分类,Lr,2019年12月11日12时17分,地壳中主要元素的丰度,12-1-2元素在地壳、海洋和大气中的分布,元素在地壳中的含量称为丰度，通常以质量分数和原子分数表示。,2019年12月11日12时17分,12-2非金属元素通论,非金属元素有22种,2019年12月11日12时17分,12-2-1非金属单质的结构和性质,一.非金属单质的结构8-N规则：,第N族的非金属元素的每个原子可以提供8-N个价电子去与8-N个邻近原子形成8-N个共价（单）键。,VII族N=78-N=1双原子分子(F2,Cl2,Br2,I2),零族N=88-N=0单原子分子(He,Ne,Ar,Kr,Xe),VI族N=68-N=2,V族N=58-N=3,IV族N=48-N=4,III族N=38-N=5,2019年12月11日12时17分,非金属元素按其单质的结构和性质可分为三类：小分子物质单原子分子，双原子分子分子晶体多原子物质S8,Sex,P4分子晶体大分子物质C,Si（含链、层）原子晶体,2019年12月11日12时17分,二.非金属单质的化学性质,(1)与H2O的反应,常温下,4H+O2+4e=2H2O(中性溶液)Eo=0.81V,2019年12月11日12时17分,2019年12月11日12时17分,2019年12月11日12时17分,2019年12月11日12时17分,12-2-2非金属元素的氢化物,2019年12月11日12时17分,12-2-3非金属含氧酸及其盐,一、非金属含氧酸的酸性1、ROH规则,2019年12月11日12时17分,也可以用ROH规则说明A中HClO,HBrO,HIO的酸性依次减弱。HClO3,HBrO3,HIO3的酸性也依次减弱,2019年12月11日12时17分,2、鲍林规则,2019年12月11日12时17分,2019年12月11日12时17分,2019年12月11日12时17分,二、非金属含氧酸及其盐的氧化还原性,2019年12月11日12时17分,2019年12月11日12时17分,12-2-4非金属单质的一般制备方法,1、氧化法3FeS(s)+12C(s)+8O2(空气)=Fe3O4(s)+12CO(g)+6S(g)4HCl(浓)+MnO2=MnCl2(aq)+2H2O(l)+Cl22、还原法2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)+6SiO2(s)=6CaSiO3(s)+10CO(g)+P43、置换反应2KBr(aq)+Cl2(g)=2KCl(aq)+Br2(l)2KI(aq)+Cl2(g)=2KCl(aq)+I2(s)4、电解法2KHF2(l)=2KF(s)+H2(g)+F2(g),2019年12月11日12时17分,12-3硼及其化合物,单质硼的制备在1808年由英国的戴维、法国的盖吕萨克和泰纳完成。自然界中并无天然单质硼存在，常与其他元素共生在一起，如硼镁矿、硼砂等，我国西部地区的内陆盐湖及辽宁、吉林等地都产硼。硼化学的独特性仅是在近40年来由于结构化学的发展才被发现的。近年来硼化合物的化学获得了迅速和多方面的发展，硼化学领域的广阔几乎有可能同碳化学（有机化学）相比美。,2019年12月11日12时17分,12-3-1硼的成键特征,电子层结构ns2p1缺电子原子（价电子数少于价轨道数）原子半径小（88pm）第一电离能高（801kJmol-1）上述特征决定了硼化学的独特性。,2019年12月11日12时17分,12-3-2硼的氢化物,分类BnHn+4类：B2H6、B5H9、B6H10、B8H12、B10H14BnHn+6类：B3H9、B4H10、B5H11、B6H14,2019年12月11日12时17分,2.B2H6的分子结构,称“三中心二电子”键，用“3c2e”表示，又称为氢桥。,HBB,2019年12月11日12时17分,3.B2H6的性质,含硼化合物燃烧时，火焰呈现绿色。,(2)遇水易离解,(1)自燃,2019年12月11日12时17分,（3）可做高能（火箭）燃料。（4）硼烷剧毒远超过氰化钾，光气（COCl)等。故常使用硼烷的衍生物，如：(C2H5)3B5H6是液体高能燃料；(C2H5)2B10H12和(C4H9)2B10H12等是固体高能燃料。,2019年12月11日12时17分,12-3-3硼的重要化合物,一、硼砂Na2B4O710H2O硼砂为无色透明晶体，在空气中容易失去部分水而风化，加热至380400，完全失去水成为无水盐Na2B4O7，加热到878，则熔化为玻璃状物体。,硼砂珠实验,Na2B4O7+CoO=2NaBO2Co(BO2)2(宝蓝色)Na2B4O7+NiO=2NaBO2Ni(BO2)2（淡红色）此性质用于鉴定重金属离子，也被应用于搪瓷和玻璃工业（上釉、着色并耐高温）及焊接金属(焊药，除去金属表面的氧化物）。硼砂还用于制造特种光学玻璃和人工宝石。,2019年12月11日12时17分,硼砂常温下溶解度较小，沸水中易溶。水解显较强的碱性。,Na2B4O7+3H2O=2NaBO2+2H3BO3；2NaBO2+4H2O=2NaOH+2H3BO3所以，工业上用作肥皂、洗衣粉的填料。,2019年12月11日12时17分,B：sp2杂化,二、硼酸（H3BO3）,1.制备Mg2B2O5H2O+2H2SO4=2H3BO3+2MgSO4Na2B4O710H2O+H2SO4=4H3BO3+Na2SO4+5H2O2.结构,2019年12月11日12时17分,3.性质,(1)一元弱酸(固体酸),硼酸的酸性不是,而是由于B的缺电子性，可以接受水电离出的OH-，生成加合物B(OH)4-，使水溶液的H+，从而使溶液呈酸性。,2019年12月11日12时17分,(3)受热易分解,(2)与多羟基化合物加合（B的缺电子性）,可使硼酸的酸性增加。,2019年12月11日12时17分,应用硼酸被大量的用于玻璃和搪瓷工业。因为是弱酸，对人体的受伤组织有和缓和防腐作用，故为医药上常用的消毒剂之一，如硼酸软膏、硼酸粉等。硼酸也是减少排汗的收敛剂，为痱子粉的成份之一。此外，它还用于食物防腐。,2019年12月11日12时17分,12-3-4新型硼化物,碳化硼B4C(boroncarbide)黑色有光泽，共价性碳化物，特征：密度小