沈阳师范大学：《无机化学》课程教学课件（讲稿）第16章 硼族元素

第16章硼族元素

第16章 硼 族 元 素

本章内容1.硼族元素通性2.硼族元素的单质及其化合物乙硼烷、硼酸、氢氧化铝和铝盐本章基本要求掌握硼、铝元素的单质、氢化物（乙硼烷）、卤化物含氧化合物（硼酸、硼砂、氧化铝、氢氧化铝）等的性质

1.硼族元素通性 2.硼族元素的单质及其化合物 乙硼烷、硼酸、氢氧化铝和铝盐 掌握 硼、铝元素的单质、 氢化物(乙硼烷)、 卤化物 含氧化合物(硼酸、硼砂、氧化铝、氢氧化铝) 等的性质 本章内容 本章基本要求

16-1硼族元素概述1、周期表中的位置VAVIAIIIAIVAVIAHe氨2B硼Ne氯C碳N氮1O氧IF氟23工3铝Si 硅P磷S硫CI 氯Ar氩Al镓4As 砷Br溴Kr氪Ge 锗Se 硒Ga钢铊5铝族元素InTe 碲I碘Xe氙/Sn1锡6PoAt碰RnPb铅Bi铋TI有时称为土族元素，其中Al,O,为粘土的主要成分，既难溶又难熔

16-1 硼族元素概述 1、周期表中的位置 0 ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦 2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖 3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩 4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪 5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙 6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po At 砹 Rn 氡 有时称为土族元素，其中Al2O3为粘土的主要成分，既 难溶又难熔 铝族元素

2．硼族(IIA)价电子构型：ns?np价电子数价层电子轨道数为缺电子原子，可形成缺电子化合物34原子缺电子原子等电子原子多电子原子价电子数二>V价层电子轨道数特点有空轨道有孤对电子举例B、AIC、Si、HN、O、XC缺电子原子易形成配位键(如H[BF4I)、多中心键(如B,H)

2. 硼族(ⅢA)价电子构型：ns 2np 1 价电子数 价层电子轨道数 为缺电子原子，可 形成缺电子化合物 3 4 举 例 B、Al C、Si、H N、O、X 特 点 有空轨道 有孤对电子 ∨ 多电子原子 价层电子轨道数 价电子数 ∧ ‖ 原 子 缺电子原子 等电子原子 缺电子原子易形成配位键 (如H[BF4 ])、多中心键(如B2H6 )

主要氧化数+3B 2s22pl低价态稳定性个+3Al3s23pl高价态氧化性个(+1)+3Ga 4s24plep535（同IVA、VA族）+1 +3In 5s25plTI 6s26pl+1 (+3)6s2情性电子对效应明显最大配位数：B：4铝族：6

主要氧化数 6s2惰性电子 对效应明显 B 2s22p1 Al 3s23p1 Ga 4s24p1 In 5s25p1 Tl 6s26p1 最大配位数： B：4 铝族：6 +3 +3 (+1)+3 +1 +3 +1 (+3) 低价态稳定性↑ 高价态氧化性↑ p535 φ （同IVA、VA族）

3.硼族元素存在形式*硼：在自然界中，存在硼砂：Na,B,O,10H,O，四水硼砂：Na,BO4H,O，天然硼酸：H,BO。此外还有硼镁矿(Mg,B,OH,O)、方硼矿(2Mg,B.O15MgCl2)心铝：地壳中蕴藏最丰富的金属元素。主要以铝矾土矿(Al,O'xH,O)存在；第二金属；铝合金质轻又硬镓、钢、铊在自然界没有独立的矿物，分散在其它矿物中，都是软金属，可用于生产新型半导体材料。傢GaGa：熔点30℃左右手心可熔金属。液态的熔、沸点相差大2000度，可作高温温度计，可制低熔合金。TI及其化合物均有毒，误食少量铊盐可使毛发脱落

3. 硼族元素存在形式 硼：在自然界中，存在硼砂：Na2B4O7·10H2O，四水硼砂： Na2B4O7·4H2O ，天然硼酸 ：H3BO3。此外还有硼镁矿 (Mg2B2O5·H2O)、方硼矿(2Mg3B8O15·MgCl2 ) 铝：地壳中蕴藏最丰富的金属元素。主要以 铝矾土矿(Al2O3·xH2O)存在；第二金属；铝合 金质轻又硬 镓、铟、铊在自然界没有独立的矿物，分 散在其它矿物中, 都是软金属, 可用于生产新 型半导体材料。  Ga：熔点30℃左右手心可熔金属。液态镓的熔、沸点 相差大2000度，可作高温温度计，可制低熔合金。  Tl及其化合物均有毒，误食少量铊盐可使毛发脱落

↑B:4.硼原子的成键特征2s22plB原子的价电子数（3）少于价层轨道数（4)-----缺电子原子*主要以共价键成键：：B原子半径小，II2大～类Csp2：BX、B(OH);sp3：BF4、BH、B(OH)4←配位数B的价电子构型是2s22pl，缺电子→缺电子化合物易接受电子对----Lewis酸：配合物硼与硅的半径相近，离子极化力接近一→性质相似。与硅一样它不能形成多重键，而倾向于形成多中心缺电子键形成多面体、聚合体。键能/kJ·mol-1 B-0 561~690;Si-0452;B是亲F、亲O元素：B-F 613;Si-F 565

 B的价电子构型是2s22p1，缺电子 → 缺电子化合物 易接受电子对-Lewis酸：——配合物 4.硼原子的成键特征 B： 2s22p1 ↑↓ ↑ B原子的价电子数(3)少于价层轨道数(4)-缺电子原子 主要以共价键成键： ∵ B原子半径小，I1、I2、I3 大≈类C sp2 ：BX3、B(OH)3；sp3 ： BF4 -、 BH4 -、 B(OH)4 -←配位数 硼与硅的半径相近，离子极化力接近→性质相似。 与硅一样它不能形成多重键，而倾向于形成多中心缺电子键， 形成多面体、聚合体。  B是亲F、亲O元素： 键能/kJ·mol-1 B-O 561~690； Si-O 452； B-F 613； Si-F 565

硼原子成键的三大特性(1)共价性以形成共价化合物为特征：(2)缺电子除了作为电子对受体易与电子对供体形成?配键以外，还有形成多中心键的特征；（硼的化学性质主要表现在其缺电子性上）多中心键---指较多的原子靠较少的电子结合起来的一种离域的共价键。(3)多面体习性晶态硼和许多硼的化合物为多面体或多面体的碎片而成笼状B,H,或巢状等结构。表示BBHy4表示H

硼原子成键的三大特性 (1)共价性——以形成共价化合物为特征； (2)缺电子——除了作为电子对受体易与电子对供体形成配 键以外，还有形成多中心键的特征；（硼的化学性质主要表 现在其缺电子性上） (3)多面体习性 ——晶态硼和许 多硼的化合物为 多面体或多面体 的碎片而成笼状 或巢状等结构。 多中心键-指较多的原子靠较少的电子 结合起来的一种离域的共价键

16-2硼族元素的单质及其化合物1．硼单质晶体硼为黑色.熔、沸点高无定形硼为棕色粉末，(m.p.2300℃, b.p.2550℃)结构：单质硼有多种复杂的晶体结构，其中最普通的一种是α-菱形硼。①基本结构单元B12正20面体顶角硼组合成等边三角形16六方晶系的α一菱形硼。每个硼原子与邻近的5个硼原子等距离

16-2 硼族元素的单质及其化合物 1. 硼单质 无定形硼为棕色粉末，晶体硼为黑色. 熔、沸点高 （m.p.2300℃，b.p.2550℃） ①基本结构单元B12 顶角硼——正20面体 等边三角形——组合成 六方晶系的  菱形 硼。 每个硼原子与邻近 的5个硼原子等距离 结构：单质硼有多种复杂的晶体结构，其中最普通 的一种是  菱形硼

12B基本结构单元单层中12B基本结构单元间以三中心二电子键(封闭式硼键1、2)片层上下B-Bc键相互连接硼晶体俯视图

② 片层上下B-Bσ 键相互连接 硼晶体 12B基本结构单元 单层中12B基本结构单 元间以三中心二电子 键(封闭式硼键1、2)