02 第2章 硼族元素.pptx

第1页：硼族元素概述

硼族元素概述：第2章硼族元素IIIABAlGaInTlns2np12.1概述B为非金属单质，Al、Ga、In、Tl是金属氧化态：B，Al，Ga（+3）In（+1，+3）Tl（+1）最大配位数B：4 HBF4其他：6 Na3AlF6特点：硼族元素缺电子性

第2页：乙硼烷的成键特征

乙硼烷的成键特征

• 2.2硼族元素的缺电子性最简单的硼烷是B2H62BH3(g)=B2H6(g)△H=－148kJ·mol-
• 11.乙硼烷的成键特征及反应性点击观看动画

第3页：三中心两电子氢桥键

三中心两电子氢桥键：B2H62L均裂2BH3L异裂[BH2L2]++[BH4]-三中心两电子氢桥键

第4页：乙硼烷的反应性

乙硼烷的反应性：B2H6+2NaH→2Na[BH4]B2H6+2:PF3→2H3B:PF3B2H6+2:CO→2H3B:COB2H6+2:NH3→[BH2(NH3)2]++[BH4]-B2H6+H2O=H3BO3+H2B2H6+O2=B2O3+H2O△rH=-504.6kJ•mol-1Θ△rH=-2026kJ•mol-1Θ

第5页：硼烷中的五种键型

硼烷中的五种键型：硼氢键B-H硼硼键B-B闭合的3中心-2电子硼桥键BB B开放的3中心-2电子硼桥键BB B硼烷中有五种键型氢桥键HB B

第6页：B4H10分子结构

B4H10分子结构：B4H10分子结构

第7页：利普斯科姆与硼化学

利普斯科姆与硼化学：利普斯科姆是美国哈佛大学的无机化学教授。

他的最大成功之处是阐明了一系列硼氢化合物的分子结构及成键情况。

利普斯科姆于1954年通过实验和理论计算对硼氢化合物的结构化学给出了满意的答案，把上述只靠两个电子和三个原子形成的键称为“三中心二电子键”，并指出这是缺电子分子的一种特殊成键形式，进而对一系列高级硼氢化合物的结构进行了说明。

由于他的理论和实验研究的成功，利普斯科姆于1976年获诺贝尔化学奖,并在后来的二十年期间给硼化学的发展带来了重大的影响，从而开创了硼化学这一新领域。

第8页：AlCl3的成键特征

AlCl3的成键特征：2.AlCl3的成键特征(GaCl3)2(InCl3)2(AlBr3)2(AlI3)2(GaBr3)2除B的卤化物及ⅢA的氟化物以外,均为二聚形式。

AlCl3中铝为sp3杂化

第9页：BX3的成键特征及路易斯酸性

BX3的成键特征及路易斯酸性：三卤化硼的熔点、沸点、键长与键能数据如下，实测键长均小于共价半径之和。

注：实测键长小于共价半径和，说明 B—X 之间存在大π键。

第10页：BX3的大π键

BX3的大π键：BX3是以形成大∏键来满足对电子的要求由于有空轨道,可接受外来电子,均为路易斯酸∏46BF3+NH3=F3B:NH3BF3+ HF =H+[BF4]-

第11页：硼单质

硼单质：α-菱形硼2.3硼及其化合物

• 1.硼单质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良的抗冲击性，后一种用途基于硼吸收中子的能力。单质硼有多种同素异形体，基本结构单元为B12二十面体。二十面体连接的方式不同导致至少三种晶体。

第12页：硼的化学性质

硼的化学性质：2 B＋3F2== 2 BF34 B＋3O2== 2 B2O32 B＋N2== 2 BN2 B＋3 Cl2== 2 BCl32 B＋3 S == B2S32 B＋6 H2O(g) == 2 B(OH)3＋3 H2↑B＋3 HNO3(浓) == B(OH)3＋3 NO2↑2 B＋3 H2SO4(浓) == 2 B(OH)3＋3SO2↑2B＋2NaOH＋3KNO3=== 2NaBO2＋3KNO2＋H2O

第13页：硼酸的结构

硼酸的结构：B：sp2杂化；存在分子间氢键；层与层之间的分子作用力结合。

• 2.硼酸

第14页：硼酸的酸性

硼酸的酸性：H3BO3是路易斯酸，是一元酸酸性很弱,Ka=5.8×10-10加入多羟基化合物可增加酸性。

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第15页：硼酸及盐的鉴别

硼酸及盐的鉴别：H2SO4H3BO3+3CH3OH== B(OCH3)3+3H2O•燃烧绿色火焰•鉴别硼酸及盐2双烷氧基硼阴离子

第16页：硼砂

硼砂：3.硼砂(Na2B4O7·10H2O)[B4O5(OH)4]2-B: sp2杂化sp3杂化Na2B4O5(OH)4·8H2O

第17页：硼砂珠实验

硼砂珠实验：硼砂珠实验冷却后为蓝宝石色

第18页：硼砂珠实验与硼砂用途

硼砂珠实验与硼砂用途：硼砂珠实验:△Na2B4O7==B2O3+2NaBO2+) CoO +B2O3==Co (BO2)2除氧化物定性分析陶瓷、玻璃上釉制造人造宝石Na2B4O7+7H2O = 4H3BO3+2NaOHH3BO3+OH-=B(OH)4-pH=9.24Na2B4O7+CoO=2NaBO2·Co(BO2)2Cr2O3为绿色Fe2O3为黄色缓冲溶液洗衣粉填料

第19页：硼酸盐的结构单元

硼酸盐的结构单元：硼酸盐的种类很多，结构也很复杂，但都是由最基本的结构单元——三角形的BO3和四面体的BO4连接而成的。

（a）（b）化学键三角形和四面体的轮廓线

第20页：氮化硼

氮化硼：立方氮化硼与金刚石类似，耐高温、耐腐蚀、特硬、绝缘。金刚石立方氮化硼2.4硼氮化合物

• 1.(BN)nB2O3+ NH3= BN + H2O

第21页：六方氮化硼

六方氮化硼：石墨和六方氮化硼均为层状结构，两种物质均具有油腻感并用作润滑剂，但石墨是电的良导体而后者是绝缘体。

石墨六方氮化硼

第22页：无机苯

无机苯：B3N3H62.无机苯：B3N3H6无机苯（硼氮苯）的电子结构和几何形状都与苯相似THF3LiBH4＋H3N3B3Cl3====B3N3H6＋3/2 B2H6＋3LiCl3NH4Cl＋3BCl3======H3N3B3Cl3＋9HCl△C6H5Cl

第23页：Ga、In、Tl简介

Ga、In、Tl简介：2.5 Ga、In、Tl简介Ga+[Ga+3Cl4]||4s24s04p0Tl+类似于K+与Ag+TlAl(SO4)2·12H2OTl2CO3与K2CO3同晶TlOH强碱GaCl2InCl2反磁惰性电子对效应Tl(Ⅲ)不稳定TlI黄红沉淀TlBr黄沉淀TlCl白沉淀

第24页：氧化铝的应用

氧化铝的应用：1. Al2O3应用α-Al2O3刚玉（宝石）2.6应用实例γ-Al2O3具有强的吸附能力与催化能力β-Al2O3固体电解质

第25页：阻燃剂与防腐剂

阻燃剂与防腐剂：2.阻燃剂>200℃2Al(OH)3====Al2O3(s)+3H2O>330℃Mg(OH)2====MgO+H2O吸热消烟隔绝O23.材料防腐剂—H3BO3B(OCH3)3+H2O H3BO3+3CH3OH

第26页：BX3的路易斯酸性强弱

BX3的路易斯酸性强弱：C5H5N(l)+BX3(g)C5H6N:BX3△rH(kJ·mol-1)BF3(g) =-143BCl3(g) =-189BBr3(g) =-217BF3<BCl3<BBr3<=BI32.6专题讨论BX3的路易斯酸性强弱：BX3中大∏键能量：BF3>BCl3>BBr3>=BI3因此，改变构型、接受电子的难易程度刚好相反，酸性也相反。