16硼族元素（课件）- 《无机化学》同步教学（高等教育出版社）

第十六章 硼族元素 §16-1 硼族元素的通性 §16-2 硼族元素单质及其化合物 §16-3 惰性电子对效应 周期表中的斜线关系 ⅢA B AI Ga In Tl 价电层结构 2s22p1 3s23p1 4s24p1 5s25p1 6s26p1 主要氧化数 +3 +3 （+1）+3 +1 +3 +1 （+3） 电离能I1 800.6 577.6 578.8 558.3 589.3 电负性 2.04 1.61 1.81（Ⅲ） 1.78 1.62(Ⅰ) (非)金属性 非金属 金属性增强 键能 kJ.mol-1 C-H B-H Si-H B-O Si-O C-O C-C B-B Si-Si 411 389 318 561 452 358 346 293 222 §16-1 硼族元素的通性 1.缺电子：价电子数<价层轨道数 +3氧化态的化合物(如：BF3）为缺电子化合物，有较强的继续接受电子的能力。表现在分子的自聚（2BH3→B2H6）及同电子对给予体形成稳定配合物（HBF4）等方面。 2.惰性电子对效应： TI(Ⅲ)化合物有较强氧化性。TI(Ⅰ)化合物稳定，具有较强的离子键特征。 本族元素特征 3.电离能反常： I1(Ga)>I1(AI),Ga有3d10； I1(TI)>I1(In),TI有4f14。 d,f电子不能完全屏蔽掉相应增加的核电荷，有效核电荷增加幅度大，抵消了电子层增加对电离能的影响。 ⑴ 共价性：B所有化合物均共价（半径小，电负性大）。 ⑵ 缺电子性：易与电子对给体形成σ配键（BF4-），易形成多中心键（例：3c-2е）。 ⑶ 多面体特性：晶体硼和硼的许多化合物为多面体。 4.硼的成键特征： 一、自然界分布 二、硼族元素的单质 三、硼的氢化物 四、卤化物 五、含氧化合物 §16-2 硼族元素单质及其化合物 硼：硼酸盐，如硼砂Na2B4O7·10H2O，硼镁矿Mg2B2O5·H2O. 铝：铝矾土矿，主AI2O3·XH2O 镓、铟、铊：均无单独矿物，以杂质形式共生于其它矿中。 一、自然界分布 1.硼 无定形硼：棕色粉末，性质活泼 晶态硼：原子晶体,黑灰色,熔沸点高,硬度大,不活泼.导电率随温度升高而增高.以B12正二十面体为基本结构单元形成许多变体. 二、单质 化学性质 ⑴ 在O2中燃烧 4B+3O2=2B2O3 △H=-2545kJ·mol-1 键能 B-O Si-O C-O kJ·mol-1 561 452 358 B在炼钢中可做脱氧剂，从氧化物中夺氧。 ⑵ 与非金属反应 F2、CI2、Br2 (BX3),S(B2S3),N2(BN),不与H2反应 ⑶ 与水蒸气反应 2B(赤热）+6H2O(g)=2H3BO3+3H2(g) ⑷与氧化性酸反应 B+3HNO3（浓）=B（OH）3+3NO2↑ 2B+3H2SO4（浓）=2B（OH）3+3SO2↑ 无氧化剂存在，B不溶于酸。 ⑸与强碱反应 2B+2NaOH+2H2O=2NaBO2+3H2↑ 2、铝 银白色有光泽的金属，有良好的延展性和导电性。 ψAθ（AI3+/AI）=-1.67V，纯铝活性较高 ψBθ[AI（OH）3/AI）=-2.31V ⑴ 常温下稳定：氧化膜 ⑵ 高温与氧等非金属反应 4AI+3O2=2AI2O3 △H=-1669.7kJ·mol-1（3273K） 铝热还原法:冶炼难熔金属Fe、Ni、Mn、V等 ⑶ 与稀酸反应 2AI+6HCI=2AICI3+3H2↑ 浓H2SO4、浓HNO3中钝化 ⑷ 与强碱反应 2AI+2NaOH+6H2O=2NaAI(OH)4+3H2↑ 脱水产物或高温熔融产物为NaAIO2 3、Ga、In、TI Ga:熔点302.78K(29.6℃)-手中即可熔化 沸点2343K 所有金属中熔沸点差值最大(2042.22K).制备测高温温度计. Ga、In、TI的高纯金属是半导体材料. 4.单质的提取和冶炼 ⑴ 硼 碱法（山大96、98考研题） * Mg2B2O5·H2O+2NaOH=2NaBO2+2Mg(OH)2 4NaBO2+CO2+10H2O=Na2B4O7·10H2O+Na2CO3 Na2B4O7+H2SO4+5H2O=4H3BO3+Na2SO4 2H3BO3=B2O3+3H2O B2O3+3Mg=2B+3MgO 酸法： Mg2B2O5·H2O+2H2SO4=2H3BO3+MgSO4 (2) 铝 * AI2O3+2NaOH+3H2O=2Na[AI(OH)4] 2Na[AI(O