第五章 非金属原子簇化合物 （课件）《无机化学》同步教学（北大版）

第五章 非金属原子簇化合物 B C N O F 空轨道 孤电子对 1 1 2 3 原子簇 有机 P4 S8(链） 端基 一. 硼烷和碳硼烷 二. 富勒烯和碳纳米管 固体硼的结构单元，B12 Ih点群（20面体） 30条边 电子数=123=36，3610=26 硼烷(Borane) 1. 硼烷的组成 BnHn+m B2H6, B4H10, B5H9, B5H11, B6H10, B10H14 缺电子的硼氢簇合物 B2H6 和 C2H4 等电子 闭式BnHn2 巢式BnHn+4 蛛网式BnHn+6 B4H10 四硼烷(10) B4H4+6 B5H9 五硼烷(9) B5H5+4 B5H11 五硼烷(11) B5H5+6 B6H10 六硼烷(10) B6H6+4 B6H12 六硼烷(12) B6H6+6 B12H122– 十二硼烷阴离子 ( B12H12+2 ) m=2 闭式（closo) m=4 巢式 (nido) 通式：BnHn+m m=6 蛛网式 (arachno) 2. 硼烷的特点： 热稳定性差 化学稳定性差(自燃, 水解) 燃烧值大(G小) 毒性大 3. 硼烷的制备: B2H6作起始物 (用BF3制备 B2H6 ) B2H6(g) 2BH3(g) B2H6(g) + BH3(g) B3H7(g)+H2(g) B3H7(g)+ BH3(g)  B4H10(g) 二. 硼烷中的化学键 (定域) Lipscomb提出: 3c-2e(三中心两电子键) 3c-2e BBB键 3c-2e BHB键 nido BnHn+4 4个BHB 8e 1个BBB 2e 2个BB 4e 0 个BH2 0e 5个BH 10e 总电子: 24e arachno BnHn+6 3个BHB 6e 2个BBB 4e 0个BB 0 3 个BH2 6e 5个BH 10e 总电子: 26e styx (3203)表示 三种硼烷之间的关系 斜线方向: –BH, +2H 水平方向: +2H 三.硼烷的骨架电子对规则(Wade 规则) 骨架电子: 除每个B-H键以外的所有电子 把硼烷中的所有化学键作为整体处理 例如: B6H62– 6个 B-H 6个B的轨道和6个H轨道 剩余 12+2=14个电子, 为骨架电子 骨架电子对 = 6+1 = 7 B5H11 即 B5H5+6 骨架电子=10+6=16 骨架电子对 = 5+3 = 8 硼烷结构和骨架电子对数的关系 结构 化学式 骨架电子对 实例 闭式(closo) BnHn2 n +1 B12H122 巢式(nido) BnHn+4 n +2 B5H9 蛛网式(arachno) BnHn+6 n +3 B5H11 敞网式(hypho) BnHn+8 n +4 无简单硼烷 Wade 规则的应用： 骨架电子对 分子构形 B2H6 2+2 巢式(nido) B4H10 4+ 3 蛛网(arachno)