[理学]第十六章硼族元素ppt课件

1、第十六章第十六章 硼族元素硼族元素16-1 16-1 硼族元素的通性硼族元素的通性16-2 16-2 硼单质及其化合物硼单质及其化合物16-3 16-3 铝单质及其化合物铝单质及其化合物16-4 16-4 镓、铟、铊镓、铟、铊16-5 16-5 惰性电子对效应及对角线规那么惰性电子对效应及对角线规那么16-1 16-1 硼族元素的通性硼族元素的通性 周期表中第七主族包括硼、铝、镓、铟、铊五种元周期表中第七主族包括硼、铝、镓、铟、铊五种元素，统称为硼族元素。素，统称为硼族元素。价电子层：价电子层：ns2np1主要氧化态：主要氧化态：+3，+1成键特征：成键特征：硼、铝主要构成共价型化合物，硼、铝

2、主要构成共价型化合物，+1氧化氧化态的铊的化合物具有较强的离子性。态的铊的化合物具有较强的离子性。硼、硼、 铝、铝、 镓、镓、 铟、铟、 铊铊+1氧化态趋向稳定氧化态趋向稳定本族元素在构成化合物时还表现缺电子特性。本族元素在构成化合物时还表现缺电子特性。16-2 16-2 硼的单质及其化合物硼的单质及其化合物16-2-1 16-2-1 硼单质硼单质1、硼原子的成键特征、硼原子的成键特征硼原子为缺电子原子，其成键有三大特征：硼原子为缺电子原子，其成键有三大特征：(a)共价性：硼原子的价电子构型以及原子半径、电离能高、共价性：硼原子的价电子构型以及原子半径、电离能高、电负性大等性质决议了它以构成共

3、价型分子为特征。电负性大等性质决议了它以构成共价型分子为特征。(b)缺电子性：缺电子性： 在硼原子以在硼原子以sp2杂化构成的共价分子中，杂化构成的共价分子中，余下的一个空轨道可接受外来的孤对电子，构成以余下的一个空轨道可接受外来的孤对电子，构成以sp3杂杂化的四面体构型的配合物。有时没有适宜的外来电子，也化的四面体构型的配合物。有时没有适宜的外来电子，也可以自相聚合构成多中心键。可以自相聚合构成多中心键。(c)多面体习性：多面体习性： 硼原子力图以多种方式处理缺电子问题，硼原子力图以多种方式处理缺电子问题，在硼单质和硼氢化合物中，根本构造是以三角面组成多面在硼单质和硼氢化合物中，根本构造是以

4、三角面组成多面体，这些多面体有闭合型、鸟巢型或蛛网型。体，这些多面体有闭合型、鸟巢型或蛛网型。2、硼的同素异形体、硼的同素异形体晶体硼晶体硼无定形硼无定形硼3、硼单质的构造、硼单质的构造4、硼单质的性质、硼单质的性质5、单质硼的制备、单质硼的制备16-2-2 16-2-2 硼的氢化物硼的氢化物1、已硼烷的构造、已硼烷的构造 由于硼原子的缺电子特点，在各硼烷中呈现五种成由于硼原子的缺电子特点，在各硼烷中呈现五种成键情况：键情况：2、乙硼烷的性质：、乙硼烷的性质：3、已硼烷的制备、已硼烷的制备16-2-3 16-2-3 硼族元素的卤化物硼族元素的卤化物制备：制备：1、三卤化硼、三卤化硼2、三卤化硼

5、的构造、三卤化硼的构造3、三卤化硼的性质、三卤化硼的性质16-2-4 16-2-4 硼的含氧化合物硼的含氧化合物1、B2O3硼酸的构造硼酸的构造构造单元：构造单元：BO3平面三角形平面三角形片层构造：片层构造：H3BO3分子间分子间以氢键结合以氢键结合2、硼酸、硼酸H3BO3晶体的片状构造：层与层之间以范德华力结合晶体的片状构造：层与层之间以范德华力结合硼酸的性质硼酸的性质2-5 2-5 硼族元素的含氧化合物硼族元素的含氧化合物3、硼酸盐、硼酸盐链状链状环状环状硼砂的构造硼砂的构造O10HOBNa2742O8H(OH)OBNa24542(1) 水解呈碱性水解呈碱性硼砂的性质硼砂的性质(2) 与

6、酸反响制与酸反响制H3BO34233242742SONaBOH4O5HSOHOBNa构成缓冲溶液构成缓冲溶液 pH=9.24 (20 )(3) 脱水脱水风化脱水风化脱水受热脱水受热脱水742OBNa硼砂玻璃硼砂玻璃)( 2NaBO)Ni(BONiOOBNa)( 2NaBO)Co(BOCoOOBNa232742232742棕色蓝色16-3 16-3 铝及其化合物铝及其化合物16-3-1 16-3-1 铝单质铝单质1、金属铝的制备、金属铝的制备2、铝的物理性质、铝的物理性质3、金属铝的化学性质、金属铝的化学性质16-3-2 16-3-2 铝的卤化物铝的卤化物1、Al2O3 有些氧化铝晶体有些氧化铝

7、晶体透明，因含有杂质而透明，因含有杂质而呈现鲜明颜色呈现鲜明颜色- Al2O3 - Al2O3 ：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱- Al2O3 - Al2O3 ：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体。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+)16-3-3 16-3-3 铝的含氧化合物铝的含氧化合物2、氢氧化铝、氢氧化铝3、铝盐、铝盐4、铝酸盐、铝酸盐16-5 16-5 惰性电子对效应及对角线规那惰性电子对效应及对角线规那么么 A A、AA大多数化合物从上到下高氧

8、化态的稳定性递大多数化合物从上到下高氧化态的稳定性递减，而低氧化态的稳定性递增，如：减，而低氧化态的稳定性递增，如： P4O10 P4O10对热较稳定，而对热较稳定，而As2O5As2O5加热时分解为加热时分解为As2O3As2O3；PbO2PbO2具有强氧化性，而具有强氧化性，而PbOPbO较稳定等。较稳定等。 以上现实阐明，在以上现实阐明，在A、A等族中随着原子序数添加，等族中随着原子序数添加，重金属元素价电子中有两个电子不易成键，它的低氧化态较重金属元素价电子中有两个电子不易成键，它的低氧化态较为稳定，而与族数一样的最高氧化态那么不稳定。这种趋向为稳定，而与族数一样的最高氧化态那么不稳定

9、。这种趋向在在IIB族中也有所表现，如单质汞的活性较低。族中也有所表现，如单质汞的活性较低。1、惰性电子对效应、惰性电子对效应 原子序数较大的重元素成键才干较弱是由于：原子序数较大的重元素成键才干较弱是由于：(1)原子原子半径添加，电子云重叠程度差；半径添加，电子云重叠程度差；(2)内层电子数目增多，这内层电子数目增多，这些内层电于与其键合原子的内层间的斥力增大等缘由所致。些内层电于与其键合原子的内层间的斥力增大等缘由所致。 这种从上到下低氧化态渐趋于稳定的景象，习惯上被以这种从上到下低氧化态渐趋于稳定的景象，习惯上被以为是由于所谓为是由于所谓“惰性电子对效应引起的。实践上这几族重惰性电子对效

10、应引起的。实践上这几族重元素的元素的n电子对并非特别电子对并非特别“惰性。惰性。2、对角线规那么、对角线规那么 在周期表中除了同族元素的性质类似以外，还有一些元在周期表中除了同族元素的性质类似以外，还有一些元素及其化合物的性质呈现出素及其化合物的性质呈现出“对角线类似性。如硼和硅在对角线类似性。如硼和硅在性质上很类似，对比锂和镁，铍和铝酌性质发现它们的性质性质上很类似，对比锂和镁，铍和铝酌性质发现它们的性质在某些方面也是类似的。在某些方面也是类似的。 在周期表中某一元素的性质和它左上方或右下方的另一在周期表中某一元素的性质和它左上方或右下方的另一元素性质的类似性，称为对角线规那么。这种类似性比

11、较明元素性质的类似性，称为对角线规那么。这种类似性比较明显地表如今显地表如今Li和和Mg、Be和和A1、B和和Si三对元素之间。三对元素之间。 对角线规那么可以用离子极化的观念粗略给以阐明。上对角线规那么可以用离子极化的观念粗略给以阐明。上面几对处于对角的元素在性质上的类似性，是出于它们的离面几对处于对角的元素在性质上的类似性，是出于它们的离了极化力相近的缘故。离子极化力的大小取决于它的半径、了极化力相近的缘故。离子极化力的大小取决于它的半径、电荷和构造。例如，电荷和构造。例如，Li+Li+和和Na+Na+虽然用于同一族，离子电荷一虽然用于同一族，离子电荷一样，但是前者半径较小，并且样，但是前者半径较小，并且Li+Li+具有具有2 2电子构造，所以电子构造，所以Li+ Li+ 的极化力比同族的的极化力比同族的Na+Na+强得多，因此使锂的化合物同钠的化强得多，因此使锂的化合物同钠的化合物在性质上差别较大。出于合物在性质上差别较大。出于Mg