《硼族元素教学》PPT课件.ppt

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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 硼族元素单质及其化合物硼族元素单质及其化合物16-3 16-3 惰性电子对效应惰性电子对效应 周期表中的斜线关系周期表中的斜线关系A A A AB B B BAIAIAIAIGaGaGaGaInInInInTlTlTlTl价电层结构价电层结构价电层结构价电层结构 2 2 2 2s s s s2 2 2 22p2p2p2p1 1 1 13 3 3 3s s s s2 2 2 23p3p3p3p1 1 1 14 4 4 4s s s s2 2 2 24p4p4p4p1 1 1 15 5 5 5s

2、s s s2 2 2 25p5p5p5p1 1 1 16 6 6 6s s s s2 2 2 26p6p6p6p1 1 1 1主要氧化数主要氧化数主要氧化数主要氧化数+3+3+3+3+3+3+3+3（+1+1+1+1）+3+3+3+3+1+3+1+3+1+3+1+3+1+1+1+1（+3+3+3+3）电离能电离能电离能电离能I I I I1 1 1 1800.6800.6800.6800.6577.6577.6577.6577.6578.8578.8578.8578.8558.3558.3558.3558.3589.3589.3589.3589.3电负性电负性电负性电负性2.042.042.0

3、42.041.611.611.611.611.811.811.811.81（）1.781.781.781.781.62()1.62()1.62()1.62()(非非非非)金属性金属性金属性金属性 非金属非金属非金属非金属 金属性增强金属性增强金属性增强金属性增强键能键能键能键能kJ.molkJ.molkJ.molkJ.mol-1-1-1-1C-HC-HC-HC-HB-HB-HB-HB-H Si-HSi-HSi-HSi-HB-OB-OB-OB-OSi-OSi-OSi-OSi-OC-OC-OC-OC-OC-CC-CC-CC-CB-BB-BB-BB-B Si-SiSi-SiSi-SiSi-Si411

4、4114114113893893893893183183183185615615615614524524524523583583583583463463463462932932932932222222222221.1.缺电子：缺电子：价电子数价电子数 I(Ga)I1 1(AI),Ga(AI),Ga有有3 3d d1010；I I1 1(TI)I(TI)I1 1(In),TI(In),TI有有4 4f f1414。d,f d,f电子不能完全屏蔽掉相应增加的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。电子层增加对电离

5、能的影响。共价性：共价性：B B所有化合物均共价（半径小，电所有化合物均共价（半径小，电负性大）。负性大）。缺电子性：易与电子对给体形成缺电子性：易与电子对给体形成配键配键（BFBF4 4-），），易形成易形成多中心键多中心键（例：（例：3 3c-2c-2）。）。多面体特性：晶体硼和硼的许多化合物为多面体特性：晶体硼和硼的许多化合物为多面体。多面体。4.4.硼的成键特征：硼的成键特征：一、自然界分布一、自然界分布二、硼族元素的单质二、硼族元素的单质三、硼的氢化物三、硼的氢化物四、卤化物四、卤化物五、含氧化合物五、含氧化合物 硼：硼酸盐，如硼砂硼：硼酸盐，如硼砂NaNa2 2B B4 4O O7

6、 71010H H2 2O O，硼硼镁矿镁矿MgMg2 2B B2 2O O5 5HH2 2O.O.铝：铝矾土矿，主铝：铝矾土矿，主AIAI2 2O O3 3XHXH2 2O O 镓、铟、铊：均无单独矿物，以杂质形镓、铟、铊：均无单独矿物，以杂质形式共生于其它矿中。式共生于其它矿中。1.1.硼硼 无定形硼：棕色粉末，性质活泼无定形硼：棕色粉末，性质活泼 晶态硼：原子晶体晶态硼：原子晶体,黑灰色黑灰色,熔沸点高熔沸点高,硬度硬度大大,不活泼不活泼.导电率随温度升高而增高导电率随温度升高而增高.以以B B1212正正二十面体为基本结构单元形成许多变体二十面体为基本结构单元形成许多变体.化学性质化学

7、性质 在在O O2 2中燃烧中燃烧 4 4B+3OB+3O2 2=2B=2B2 2O O3 3 H=-2545kJmol H=-2545kJmol-1-1 键能键能 B-O Si-O C-OB-O Si-O C-OkJmolkJmol-1-1 561 452 358 561 452 358 B B在炼钢中可做脱氧剂，从氧化物中夺氧。在炼钢中可做脱氧剂，从氧化物中夺氧。与非金属反应与非金属反应 F F2 2、CICI2 2、BrBr2 2(BX(BX3 3),S(B),S(B2 2S S3 3),N),N2 2(BN),(BN),不与不与H H2 2反应反应 与水蒸气反应与水蒸气反应 2 2B(

8、B(赤热）赤热）+6+6H H2 2O(g)=2HO(g)=2H3 3BOBO3 3+3H+3H2 2(g)(g)与氧化性酸反应与氧化性酸反应B+3HNOB+3HNO3 3（浓）浓）=B B（OHOH）3 3+3NO+3NO2 22B+3H2B+3H2 2SOSO4 4（浓）浓）=2=2B B（OHOH）3 3+3SO+3SO2 2无氧化剂存在，无氧化剂存在，B B不溶于酸。不溶于酸。与强碱反应与强碱反应2 2B+2NaOH+2HB+2NaOH+2H2 2O=2NaBOO=2NaBO2 2+3H+3H2 22 2、铝、铝 银白色有光泽的金属，有良好的延展性和银白色有光泽的金属，有良好的延展性和

9、导电性。导电性。A A（AIAI3+3+/AI/AI）=-1.67V=-1.67V，纯铝活性较高纯铝活性较高B BAIAI（OHOH）3 3/AI/AI）=-2.31V=-2.31V 常温下稳定：氧化膜常温下稳定：氧化膜 高温与氧等非金属反应高温与氧等非金属反应 4 4AI+3OAI+3O2 2=2AI=2AI2 2O O3 3 H=-1669.7kJmolH=-1669.7kJmol-1-1（3273K3273K）铝热还原法铝热还原法:冶炼难熔金属冶炼难熔金属FeFe、NiNi、MnMn、V V等等 与稀酸反应与稀酸反应 2 2AI+6HCI=2AICIAI+6HCI=2AICI3 3+3H

10、+3H2 2 浓浓H H2 2SOSO4 4、浓浓HNOHNO3 3中钝化中钝化 与强碱反应与强碱反应 2 2AI+2NaOH+6HAI+2NaOH+6H2 2O=2NaAI(OH)O=2NaAI(OH)4 4+3H+3H2 2脱水产物或高温熔融产物为脱水产物或高温熔融产物为NaAIONaAIO2 23 3、GaGa、InIn、TITI Ga:Ga:熔点熔点302.78302.78K(29.6)-K(29.6)-手中即可熔化手中即可熔化 沸点沸点23432343K K 所有金属中熔沸点差值最大所有金属中熔沸点差值最大(2042.22(2042.22K).K).制备测高温温度计制备测高温温度计.

11、Ga Ga、InIn、TITI的高纯金属是半导体材料的高纯金属是半导体材料.4.4.单质的提取和冶炼单质的提取和冶炼 硼硼 碱法（山大碱法（山大9696、9898考研题）考研题）*MgMg2 2B B2 2O O5 5HH2 2O+2NaOH=2NaBOO+2NaOH=2NaBO2 2+2Mg(OH)+2Mg(OH)2 2 4NaBO 4NaBO2 2+CO+CO2 2+10H+10H2 2O=NaO=Na2 2B B4 4O O7 710H10H2 2O+NaO+Na2 2COCO3 3 Na Na2 2B B4 4O O7 7+H+H2 2SOSO4 4+5H+5H2 2O=4HO=4H3

12、 3BOBO3 3+Na+Na2 2SOSO4 4 2H 2H3 3BOBO3 3=B=B2 2O O3 3+3H+3H2 2O O B B2 2O O3 3+3Mg=2B+3MgO+3Mg=2B+3MgO酸法：酸法：Mg Mg2 2B B2 2O O5 5HH2 2O+2HO+2H2 2SOSO4 4=2H=2H3 3BOBO3 3+MgSO+MgSO4 4(2)(2)铝铝*AIAI2 2O O3 3+2NaOH+3H+2NaOH+3H2 2O=2NaAI(OH)O=2NaAI(OH)4 4 2NaAI(OH)2NaAI(OH)4 4+CO+CO2 2=2AI(OH)=2AI(OH)3 3+

13、Na+Na2 2COCO3 3+H+H2 2O O 2AI(OH)2AI(OH)3 3=AI=AI2 2O O3 3+3H+3H2 2O O 4AI 4AI2 2O O3 3=4AI+3O=4AI+3O2 2分类：分类：B Bn nH Hn+4n+4和和 B Bn nH Hn+6n+6 例：例：B B2 2H H6 6（乙硼烷）乙硼烷）B B4 4H H1010（丁硼烷）丁硼烷）有有CHCH4 4，SiHSiH4 4但无但无BHBH3 3 最简单的硼烷：最简单的硼烷：B B2 2H H6 6(borane)(borane)1.1.结构结构乙硼烷乙硼烷(diborane)diborane)结构结

14、构 4 4个个B-HB-H键键（2 2c-2c-2）2 2个个键键3 3c-2c-2B B2 2H H6 64 4个个B-H-BB-H-B氢桥键，一个氢桥键，一个B-BB-B键，键，6 6个个B-HB-H键键B B4 4H H1010的结构的结构B B4 4H H1010各种硼烷中呈现出的成键情况各种硼烷中呈现出的成键情况端侧的端侧的2 2c-2c-2B-H B-H 键键33c-2c-2的氢桥键的氢桥键 22c-2c-2的的B-BB-B键键开放的开放的3 3c-2c-2硼桥键硼桥键闭合的闭合的3 3c-2c-2硼键硼键B B5 5H H9 9B B5 5H H1111B B1010H H141

15、42.2.硼烷的性质硼烷的性质 无色、臭味、极毒气体，物理性质近似烷无色、臭味、极毒气体，物理性质近似烷烃，化学性质近同硅烷。烃，化学性质近同硅烷。自燃自燃 B B2 2H H6 6(g)+3O(g)+3O2 2(g)=B(g)=B2 2O O3 3(s)+3H(s)+3H2 2O(g)O(g)r rH Hm m=-2033.8kJmol=-2033.8kJmol-1 -1 (高能燃料）高能燃料）(2)(2)水解水解 B B2 2H H6 6(g)+6H(g)+6H2 2O(l)=2HO(l)=2H3 3BOBO3 3(s)+6H(s)+6H2 2(g)(g)r rH Hm m=-465kJm

16、ol=-465kJmol-1 -1 (水下火箭燃料）水下火箭燃料）(3)(3)加合加合 B B2 2H H6 6+2CO2H+2CO2H3 3BCOBCO B B2 2H H6 6+2NH+2NH3 3=2H=2H3 3BNHBNH3 3 B B2 2H H6 6+2LiH2LiBH+2LiH2LiBH4 4 B B2 2H H6 6+2NaH2NaBH+2NaH2NaBH4 4 (4)(4)氯化氯化 B B2 2H H6 6(g)+6CI(g)+6CI2 2(g)=2BCI(g)=2BCI3 3(l)+6HCI(g)(l)+6HCI(g)3.3.制法（间接）制法（间接）(1)(1)质子置换法

17、：质子置换法：2 2BMn+6HBMn+6H+=B=B2 2H H6 6+2Mn+2Mn3+3+(2)(2)氢化法氢化法:2:2BCIBCI3 3+6H+6H2 2=B=B2 2H H6 6+6HCI+6HCI(3)(3)氢负离子置换法氢负离子置换法:思考题思考题 制备时应注意什么问题？制备时应注意什么问题？无氧、无水、原料干燥、安全防护。无氧、无水、原料干燥、安全防护。1.1.BXBX3 3 (AB(AB3 3型型,24,24个价电子个价电子,4 46 6)均共价化合物，蒸气分子为单分子。均共价化合物，蒸气分子为单分子。BFBF3 3：*4BF4BF3 3+6H+6H2 2O=3HO=3H+

18、BF+BF4 4-+B+B（OHOH）3 3 BF BF3 3+Na+Na2 2COCO3 3+H+H2 2OO？4NaH+BF 4NaH+BF3 3=NaBH=NaBH4 4+3NaF+3NaF BCIBCI3 3：潮湿空气中发烟潮湿空气中发烟 BCI BCI3 3+3H+3H2 2O=3HO=3H3 3BOBO3 3+3HCI(HBCI+3HCI(HBCI4 4）BXBX3 3制备：制备：B B2 2O O3 3+6HF(3CaF+6HF(3CaF2 2+3H+3H2 2SOSO4 4)=2BF)=2BF3 3+(3CaSO+(3CaSO4 4+)3H+)3H2 2O OB B2 2O O

19、3 3+3C+3CI+3C+3CI2 2=2BCI=2BCI3 3+3CO +3CO 2.2.AIXAIX3 3 AlFAlF3 3 AlCl AlCl3 3 AlBr AlBr3 3 AlI AlI3 3 离子键离子键 共价键共价键共价分子：熔点低共价分子：熔点低,易挥发易挥发,易溶于有机溶剂。易溶于有机溶剂。气相或非极性溶剂中均为双聚物。气相或非极性溶剂中均为双聚物。氯桥氯桥 AICI AICI3 3：路易士酸，有机催化剂。易水解路易士酸，有机催化剂。易水解放热，潮湿空气中冒烟。干法制。放热，潮湿空气中冒烟。干法制。2 2AI+3CIAI+3CI2 2(g)(g)=2AICI=2AICI3

20、 3 2AI+6HCI(g)=2AICI 2AI+6HCI(g)=2AICI3 3+3H+3H2 2(g)(g)AI AI2 2O O3 3+3C+3CI+3C+3CI2 2=2AICI=2AICI3 3+3CO+3CO3.3.GaCIGaCI2 2:反磁性，反磁性，GaGa+GaGa+CICI4 4 *InCI InCI2 2类同类同GaCIGaCI2 2 TIX:TIX:性质与制法类同性质与制法类同AgX,AgX,但但TICITICI不溶氨水。不溶氨水。4.4.硼族元素卤化物比较硼族元素卤化物比较(X=F(X=F、CI)BXCI)BX3 3 AIX AIX3 3 GaX GaX3 3 In

21、X InX3 3 TIX TIX3 3稳定性稳定性增强增强GaX InX TIXGaX InX TIX稳定性稳定性BFBF3 3 AIF AIF3 3 GaF GaF3 3 InF InF3 3 TIF TIF3 3减弱减弱离子晶体离子晶体,熔点高熔点高,溶于水溶于水,易水解易水解共价共价1.1.硼的含氧化合物硼的含氧化合物 B:B:亲氧元素，硼含氧化合物的基本结构亲氧元素，硼含氧化合物的基本结构单元是单元是BOBO3 3平面三角形或平面三角形或BOBO4 4四面体。四面体。B B2 2O O3 3蒸气的单分子构型蒸气的单分子构型制法制法性质性质 易溶于水易溶于水B B2 2O O3 3(晶状

22、晶状)+)+H H2 2O(g)2HBOO(g)2HBO2 2(g)(g)（易挥发）易挥发）B B2 2O O3 3(无定形无定形)+3)+3H H2 2O(l)2HBOO(l)2HBO3 3(aq)(aq)白色粉末状白色粉末状B B2 2O O3 3可用作吸水剂。可用作吸水剂。熔融态的熔融态的B B2 2O O3 3溶解金属氧化物溶解金属氧化物 得到有特得到有特征颜色的偏硼酸盐玻璃。征颜色的偏硼酸盐玻璃。B B2 2O O3 3+CuO=Cu+CuO=Cu（BOBO2 2）（）（蓝色）蓝色）B B2 2O O3 3+NiO=Ni+NiO=Ni（BOBO2 2）（绿色）（绿色）与与NHNH3

23、3反应反应 1/2 1/2xBxB2 2O O3 3+XNH+XNH3 3（BNBN）x x+H+H2 2O O（873K873K）氮化硼，结构氮化硼，结构与石墨相同与石墨相同 硼珠实验硼珠实验补充：无机苯补充：无机苯(环硼氮烷）环硼氮烷）3 3NHNH4 4CI+3LiBHCI+3LiBH4 4=B B3 3N N3 3H H6 6+3LiCI+9H+3LiCI+9H2 2 环硼氮烷的电子结构式和几何形环硼氮烷的电子结构式和几何形状都与苯相似，化学性质也相似，但更状都与苯相似，化学性质也相似，但更活泼，活泼，易加成、取代。易加成、取代。硼酸硼酸H H3 3BOBO3 3 偏硼酸偏硼酸 (正正

24、)硼酸硼酸 多硼酸多硼酸 HBO HBO2 2 H H3 3BOBO3 3 xB xB2 2O O3 3yHyH2 2O O H H3 3BOBO3 3晶体的片层结构晶体的片层结构B:spB:sp2 2杂化杂化 H H3 3BOBO3 3单元间单元间以氢键结合成以氢键结合成片层结构片层结构,层层间范氏力间范氏力.物理性质物理性质:晶体为片层结构晶体为片层结构,有滑腻感有滑腻感,冷水中溶冷水中溶解度小解度小,温度升高温度升高,溶解度增大溶解度增大(?)(?)。化学性质化学性质:*一元弱酸一元弱酸 K Ka a=5.810=5.810-10-10 B(OH)B(OH)3 3+H+H2 2O=(HO

25、)O=(HO)3 3BOHBOH-+H+H+受热分解受热分解与多羟基化合物的反应与多羟基化合物的反应-生成强酸生成强酸H H3 3BOBO3 3的鉴定的鉴定硼酸乙酯，挥发性，硼酸乙酯，挥发性，点燃：绿色火焰点燃：绿色火焰硼酸盐硼酸盐NaBONaBO2 2(偏硼酸钠）偏硼酸钠）;NaNa2 2B B4 4O O7 710H10H2 2O O（硼砂）硼砂）硼酸盐比硼酸稳定，除碱金属盐外，硼酸盐比硼酸稳定，除碱金属盐外，多数金属的硼酸盐难溶于水。多数金属的硼酸盐难溶于水。硼砂（硼砂（NaNa2 2B B4 4O O7 710H10H2 2O O）结结构构 2 2个个BOBO3 3原子团和原子团和2

26、2个个BOBO4 4原子团通过公用角原子团通过公用角顶氧原子而联结成顶氧原子而联结成 NaNa2 2B B4 4O O5 5(OH)(OH)4 48H8H2 2O O硼砂水溶液显硼砂水溶液显碱性碱性，具有缓冲作用。具有缓冲作用。B B4 4O O5 5(OH)(OH)4 42-2-+5H+5H2 2O=2HO=2H3 3BOBO3 3+2B(OH)+2B(OH)4 4-NaNa2 2B B4 4O O7 7+5H+5H2 2O+HO+H2 2SOSO4 4=4H=4H3 3BOBO3 3+Na+Na2 2SOSO4 4硼砂珠实验（硼砂珠实验（boraxbead test)boraxbead t

27、est)分析上用于鉴定金属离子分析上用于鉴定金属离子,用于搪瓷和玻用于搪瓷和玻璃工业璃工业(上釉上釉,着色着色)和焊接金属和焊接金属(除去金属表除去金属表面氧化物面氧化物)。2.2.铝的含氧化合物铝的含氧化合物氧化铝氧化铝-AI-AI2 2O O3 3(刚玉刚玉),),无色透明晶体无色透明晶体制备：制备：性质：性质：熔点高熔点高(228815(228815K)K)，硬度大硬度大(8.8),(8.8),密密度大度大,化学性质稳定化学性质稳定,只与熔融碱反应。只与熔融碱反应。用途用途:装饰品装饰品(宝石宝石),),高温耐火材料高温耐火材料,抛光剂。抛光剂。红宝石红宝石(CrCr3+3+)蓝宝石蓝宝

28、石(FeFe3+3+,Fe,Fe2+2+)黄玉黄玉/黄晶黄晶-AI-AI2 2O O3 3(活性氧化铝活性氧化铝),),白色无定形粉末白色无定形粉末制备制备:性质：性质：颗粒小，具有强的吸附力和催化活性，颗粒小，具有强的吸附力和催化活性，硬度小，质轻，难溶于水，易溶酸碱。硬度小，质轻，难溶于水，易溶酸碱。用途：用途：做吸附剂和催化剂做吸附剂和催化剂铝盐和铝酸盐铝盐和铝酸盐 溶液中不存在溶液中不存在AIOAIO2 2-或或AIOAIO3 33-3-离子，固离子，固态可写成态可写成NaAIONaAIO2 2.1.1.铝酸盐铝酸盐AIAI2 2O O3 3(s)+2NaOH(s)=2NaAIO(s)

29、+2NaOH(s)=2NaAIO2 2(s)+H(s)+H2 2O(g)O(g)2AI+2NaOH+6H2AI+2NaOH+6H2 2O=2NaAI(OH)O=2NaAI(OH)4 4+3H+3H2 2水解：水解：*2 2AI(OH)AI(OH)4 4-+CO+CO2 2=2AI(OH)=2AI(OH)3 3+CO+CO3 32-2-+H+H2 2O O2.2.铝盐铝盐水解水解:强酸的铝盐水解溶液显酸性强酸的铝盐水解溶液显酸性弱酸的铝盐近乎完全水解弱酸的铝盐近乎完全水解AIAI2 2S S3 3+6H+6H2 2O=2AI(OH)O=2AI(OH)3 3+3H+3H2 2SS氢氧化铝氢氧化铝A

30、IAI2 2O O3 3的水合物，有多种存在形式的水合物，有多种存在形式制法制法:2 2NaAI(OH)NaAI(OH)4 4+CO+CO2 2=2AI(OH)=2AI(OH)3 3+Na+Na2 2COCO3 3+H+H2 2O O难溶于水难溶于水,两性两性,易溶于酸碱易溶于酸碱,难溶于氨水难溶于氨水TI(TI(）不稳定，不稳定，TI()TI()稳定稳定TITI2 2SOSO4 4+Ba(OH)+Ba(OH)2 2=BaSO=BaSO4 4+2TIOH(+2TIOH(近同近同NaOH)NaOH)TIOHTITIOHTI2 2O+HO+H2 2O O (1999 (1999年山师考研题）年山师

31、考研题）(黄黄)()(黑黑)碱性碱性,易溶于水易溶于水TITI3+3+OH+OH-TITI2 2O O3 3TI(OH)TI(OH)3 3不存在不存在TITI2 2O OTIXTIX性质类同性质类同AgX,AgX,如：如：TIFTIF能溶于水，余能溶于水，余TIXTIX难溶。但难溶。但TICITICI难溶于氨水。难溶于氨水。TITI及其化合物的性质及其化合物的性质价电子层结构为价电子层结构为6 6S S2 2的的 Hg(0);TI();Pb();Bi()Hg(0);TI();Pb();Bi()稳定，而稳定，而其高氧化态（与族数相同）化合物则不稳定。其高氧化态（与族数相同）化合物则不稳定。周期表

32、中的斜线规则：周期表中的斜线规则：LiLi Be Be B B C N O F C N O F Na Na Mg Mg AI AI SiSi p S CI p S CI 三对元素具有相似的离子势三对元素具有相似的离子势补充：补充：P P区元素小结区元素小结一、第四周期元素的不规则性一、第四周期元素的不规则性二、二、第二周期非金属元素的特殊性第二周期非金属元素的特殊性三、非金属单质的结构与性质三、非金属单质的结构与性质四、分子型氢化物四、分子型氢化物 （AHAHn n或或H Hn nA A）五、常见含氧酸及酸根离子的结构五、常见含氧酸及酸根离子的结构一、第四周期元素的不规则性一、第四周期元素的不

33、规则性 各族自上而下各族自上而下,半径增大不规则半径增大不规则,23,23周周期增加幅度最大期增加幅度最大,往下各周期增加幅度变小往下各周期增加幅度变小.主要是第四周期主要是第四周期(3(3d d1010)、第六周期第六周期(4(4f f1414)的的P P区元素半径增加很小区元素半径增加很小.P P区元素原子半径区元素原子半径(pm)pm)0 0B B82828282C C77777777N N70707070O O66666666F F64646464NeNe112112112112ALAL118118118118SiSi117117117117P P110110110110S S1041

34、04104104CICI99999999ArAr154154154154GaGa126126126126GeGe122122122122AsAs121121121121SeSe117117117117BrBr114114114114KrKr169169169169InIn144144144144SnSn140140140140SbSb141141141141TeTe137137137137I I133133133133XeXe190190190190TITI148148148148PbPb147147147147BiBi146146146146PoPo146146146146AtAt14514

35、5145145RnRn214214214214 半径变化的不规则性导致了电负性、金半径变化的不规则性导致了电负性、金属性（非金属性）、电极电势及含氧酸的氧属性（非金属性）、电极电势及含氧酸的氧化还原性等都出现异常。化还原性等都出现异常。（HXOHXO3 3/X/X2 2）HCIO HCIO3 3 HBrO HBrO3 3 HIOHIO3 3 1.49 1.52 1.19 1.49 1.52 1.19 AI(OH)AI(OH)3 3KaKa1 1=2.010=2.010-11-11 Ga(OH)Ga(OH)3 3KaKa1 1=1.410=1.410-7-7 P P区元素的电负性区元素的电负性

36、族族族族周期周期周期周期A A A AA A A AA A A AA A A AA A A A2 2 2 2B B B BC C C CN N N NO O O OF F F F2.042.042.042.042.552.552.552.553.043.043.043.043.443.443.443.443.983.983.983.983 3 3 3AIAIAIAISiSiSiSiP P P PS S S SCICICICI1.611.611.611.611.901.901.901.902.192.192.192.192.582.582.582.583.163.163.163.164 4 4

37、4GaGaGaGaGeGeGeGeAsAsAsAsSeSeSeSeBrBrBrBr1.811.811.811.812.012.012.012.012.182.182.182.182.552.552.552.552.962.962.962.965 5 5 5InInInInSnSnSnSnSbSbSbSbTeTeTeTeI I I I1.781.781.781.781.961.961.961.962.052.052.052.052.12.12.12.12.662.662.662.666 6 6 6TITITITIPbPbPbPbBiBiBiBiPoPoPoPoAtAtAtAt2.042.042.

38、042.042.332.332.332.332.022.022.022.022.02.02.02.0-二、第二、第2 2周期非金属元素的特殊性周期非金属元素的特殊性 B C N O FB C N O FB C N O FB C N O F1.N1.N、O O、F F的含氢化合物（的含氢化合物（NHNH3 3、H H2 2O O、HFHF）容容易生成氢键（相应电负性为各族中最大）易生成氢键（相应电负性为各族中最大）.2.2.最高配位数为最高配位数为4 4（原子半径小，无（原子半径小，无d d轨道）轨道）.3.3.元素有自相成键的能力，以碳元素最强元素有自相成键的能力，以碳元素最强.N N、O O

39、、F F的单键键能异常小（原子半径很小，的单键键能异常小（原子半径很小，孤对电子间的斥力较大）孤对电子间的斥力较大）.4.4.多数有生成重键的特性多数有生成重键的特性.5.5.与第三周期元素相比与第三周期元素相比,化学活泼性的差别大化学活泼性的差别大.6.6.同素异性体在性质上的差别比较大同素异性体在性质上的差别比较大.P P区元素化合物分子中的一些键能区元素化合物分子中的一些键能 单键单键单键单键C-CC-CC-CC-C346346346346N-NN-NN-NN-N167167167167O-OO-OO-OO-O142142142142F-FF-FF-FF-F155155155155Si-

40、SiSi-SiSi-SiSi-Si222222222222P-PP-PP-PP-P201201201201S-SS-SS-SS-S268268268268 CI-CICI-CICI-CICI-CI 240240240240Ge-GeGe-GeGe-GeGe-Ge188188188188As-AsAs-AsAs-AsAs-As 146146146146 Se-SeSe-SeSe-SeSe-Se 172172172172 Br-BrBr-BrBr-BrBr-Br 190190190190Sn-SnSn-SnSn-SnSn-Sn151151151151Sb-SbSb-SbSb-SbSb-Sb 122

41、122122122 Te-TeTe-TeTe-TeTe-Te 126 126 126 126 I-II-II-II-I149149149149多重键多重键多重键多重键C C C CC C C C602602602602C C C CO O O O735735735735NNNNNNNN944944944944SiSiSiSiSiSiSiSi314314314314SiSiSiSiO O O O640640640640PPPPPPPP485485485485三、非金属单质的结构与性质三、非金属单质的结构与性质1.1.价电子层结构：价电子层结构：H H、HeHe有有1-21-2个个S S电子，除电

42、子，除HeHe外的其余希有气体为外的其余希有气体为nsns2 2npnp6 6,A-A,A-A为为nsns2 2npnp1-51-5。价电子数多，倾向于得电子。价电子数多，倾向于得电子。2.2.单质结构：单质结构：非金属单质大多是由非金属单质大多是由2 2个或个或2 2个个以上原子以共价键结合，分子中的键有方以上原子以共价键结合，分子中的键有方向性和饱和性。向性和饱和性。3.3.非金属分类非金属分类 第一类：小分子物质第一类：小分子物质.如单原子分子的希如单原子分子的希有气体和双原子分子的有气体和双原子分子的X X2 2（卤素）、卤素）、O O2 2、N N2 2、H H2 2等。通常状况下，

43、它们是气体，固体为分等。通常状况下，它们是气体，固体为分子型晶体，熔点、沸点都很低。子型晶体，熔点、沸点都很低。第二类：多原子分子物质第二类：多原子分子物质.如如S S8 8、P P4 4、和和AsAs4 4等。通常状况下是固体等。通常状况下是固体,为分子型晶体为分子型晶体,熔、熔、沸点也不高沸点也不高,但比第一类物质的高但比第一类物质的高,容易挥发。容易挥发。第三类：大分子物质第三类：大分子物质.如金刚石、晶态硅和硼如金刚石、晶态硅和硼等等,系原子晶体系原子晶体.熔、沸点都很高熔、沸点都很高,且不容易且不容易挥发。在大分子物质中还有一类层型（混挥发。在大分子物质中还有一类层型（混合型）晶体，

44、如石墨。它也是由无数的原合型）晶体，如石墨。它也是由无数的原子结合而成的庞大分子，但键型复杂，晶子结合而成的庞大分子，但键型复杂，晶体属层型。体属层型。总之，绝大多数非金属单质不是分子型晶体总之，绝大多数非金属单质不是分子型晶体就是原子型晶体，所以它们的熔点或沸点就是原子型晶体，所以它们的熔点或沸点差别都很大。差别都很大。4.4.生成化合物的性质：生成化合物的性质：活泼非金属（活泼非金属（F F、CICI、BrBr、O O、S S、P P等）易等）易与金属形成卤化物、氧化物、硫化物、氢化与金属形成卤化物、氧化物、硫化物、氢化物、或含氧酸；物、或含氧酸；N N、B B、C C、SiSi常温下不活

45、泼；常温下不活泼；非金属元素彼此之间也可形成卤化物、氧非金属元素彼此之间也可形成卤化物、氧化物、氢化物、无氧酸和含氧酸等；化物、氢化物、无氧酸和含氧酸等；绝大部分非金属氧化物显酸性，准金属氧绝大部分非金属氧化物显酸性，准金属氧化物显两性；化物显两性；多数非金属单质不与水反应，卤素多数非金属单质不与水反应，卤素部分与水反应，部分与水反应，C C在赤热条件下可与在赤热条件下可与水蒸气反应；水蒸气反应；非金属一般不与稀酸反应，非金属一般不与稀酸反应，C C、S S、P P、I I等能被浓等能被浓HNOHNO3 3或浓或浓H H2 2SOSO4 4氧化；氧化；*多变价非金属（多变价非金属（X X2 2

46、、P P、S S）在碱液中在碱液中歧化，歧化，B B、SiSi等与碱反应放出等与碱反应放出H H2 2 3X 3X2 2+6NaOH=5NaX+NaXO+6NaOH=5NaX+NaXO3 3+3H+3H2 2O O P P4 4+3NaOH+3H+3NaOH+3H2 2O=3NaHO=3NaH2 2POPO2 2+PH+PH3 3 3S+6NaOH=2Na 3S+6NaOH=2Na2 2S+NaS+Na2 2SOSO3 3+3H+3H2 2O O 2B+2NaOH+2H2B+2NaOH+2H2 2O=2NaBOO=2NaBO2 2+3H+3H2 2 Si+2NaOH+H Si+2NaOH+H2

47、 2O=NaO=Na2 2SiOSiO3 3+2H+2H2 2 C C、N N、O O、F F等单质无此反应等单质无此反应CHCH4 4NHNH3 3H H2 2O OHFHFSiHSiH4 4 PHPH3 3H H2 2S SHCIHCIGeHGeH4 4AsHAsH3 3H H2 2Se Se HBrHBr(SnHSnH4 4)SbHSbH3 3H H2 2TeTeHIHI热稳定性增强热稳定性增强热热稳稳定定性性增增强强四、分子型氢化物四、分子型氢化物 （AHAHn n或或H Hn nA A）还还原原性性增增强强还原性增强还原性增强酸性增强酸性增强酸酸性性增增强强 1.1.电负性（电负性（

48、X XA A-X-XH H）差值越大差值越大,所生所生成氢化物越稳定。成氢化物越稳定。2.2.还原性规律与稳定性相反，元素还原性规律与稳定性相反，元素A A半径越大、电负性越小，半径越大、电负性越小，A An-n-失电子能失电子能力越大，还原性越强。力越大，还原性越强。3.3.与氢直接相连的原子的电子云密与氢直接相连的原子的电子云密度越小度越小,氢化物酸性越强。氢化物酸性越强。五、常见含氧酸及其酸根离子的结构五、常见含氧酸及其酸根离子的结构 第二周期的成酸元素没有第二周期的成酸元素没有d d轨道，中心轨道，中心原子用原子用spsp2 2杂化轨道分别与杂化轨道分别与3 3个氧原子形成个氧原子形成

49、3 3个个键，这些键，这些键被由中心原子键被由中心原子R R的一个空的一个空2 2p p轨道和所结合的氧原子的孤电子对形成的轨道和所结合的氧原子的孤电子对形成的离域离域键所加固。所以键所加固。所以RORO3 3n-n-离子都是离子都是4 46 6大大键，为平面三角形。键，为平面三角形。RORO2 2n-n-（NONO2 2-）为角形，为角形，有一个有一个3 34 4键。键。这些成酸元素原子的价电子空间分布这些成酸元素原子的价电子空间分布为四面体。形成的为四面体。形成的RORO4 4n-n-型离子为正四面体；型离子为正四面体；RORO3 3n-n-型离子（如：型离子（如：CIOCIO3 3-）为

50、三角锥体；为三角锥体；RORO2 2n-n-型离子（如：型离子（如：CIOCIO2 2-）为角形。为角形。在在SiOSiO4 44-4-中，中，SiSi原子以原子以spsp3 3杂化轨道与杂化轨道与4 4个氧原子形成个氧原子形成4 4个个键。键。在在P P、S S、CICI等多电子原子形成的含氧等多电子原子形成的含氧阴离子中，中心原子阴离子中，中心原子R R用用spsp3 3杂化轨道中的孤杂化轨道中的孤电子对与氧原子的空轨道（空出一个电子对与氧原子的空轨道（空出一个P P轨道）轨道）形成形成键。但是这些键。但是这些键的键长与键能比单键的键长与键能比单键短而强，比双键又长而弱。因此，很可能键短而