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1、 第十四章第十四章 硼族元素硼族元素三、硼族元素 B、Al、Ga、In、Tl（一）概述 ns2np1 除B外均为金属元素 氧化数：1、+3，从GaTl由于惰性电子对效应+3化合物 稳定性降低，Tl3+有强氧化性，易转为Tl+的化合物。化合物键型：B由于原子半径小，电负性大，其化合物场 均为共价型。其余多为离子型。硼族元素原子的价电子数（3）价层轨道数（4或9），这种原子称为缺电子原子。缺电子原子可形成缺电子化合物，如BF3、AlCl3等，缺电子化合物因有空的价层轨道能接受电子对，故易形成聚合分子(Al2Cl6)和配合物（HBF4）。（二）硼的氢化物 1、乙硼烷 B是缺电子原子，B2H6中B不能
2、与C一样形成C2H6的正常共价健结合，结构实验证明B2H6具有桥式结构。H H B B H H H价键：两个B B 氢桥键，叫三中心二电子键（简称三中心键）简写为“3c-2e”键。三中心键是多中心键。多中心键是指3个或3个以上原子间结合所形成的共价键，它是一种非定域键，多中心键是缺电子原子的一种特殊成键形式。多中心键的强度只有一般共价键的一半，故硼烷性质比烷烃活泼。空间构型：B原子取sp3杂化，4个氢原子和两个B原子处于同一平面，两个氢桥键垂直于此平面，是一个立体结构。2、硼烷的性质：物性：含B原子数较小的硼烷，常温下为气体，如B2H6和B4H10。含B原子数较多的硼烷，常温下为液体，如B5H
3、9。含B原子数等于或大于10的硼烷，常温下为固体，如B10H14及其它高硼烷。（1）B2H6在空气中能自燃，放出大量热 B2H6（g）+3O2（g）B2O3(s)+3H2O(g)=2033.79kJ.mol-1（2）硼烷遇水发生水解作用：B2H6(g)+6H2O(l)2H3BO3（aq）+6H2 =2033.79kJ.mol-1也放出大量热。（3）硼烷与具有孤电子对的分子发生加合作用，如：B2H6+2CO2H3BCO B2H6+2NH32H3BNH3（三）硼酸及其盐 硼的含氧酸包括偏硼酸（HBO2）,正硼酸（H3BO3）和多硼酸（xB2O3yH2O）等。H3BO3结构：晶体结构单位是B（OH）
4、3,呈现平面三角形，B原子取sp2杂化，然后硼酸分子间以氢键互相连接成层状结构，层与层间借分子间力联系在一起，因此硼酸外观呈现片状，可作润滑剂。性质：（1）溶解性：H3BO3微溶于冷水，热水中加大，因氢键被破坏。（2）酸性：酸性表现是由于H3BO3中B原子为缺电子原子，价层具有空轨道，接受水解离出的具有孤电子对的OH-，游离出 H+，而显酸性。H3BO3+H2O B(OH)4-+H+K=5.810-10 （3）热稳定性：受热会失去水 H3BO3 HBO2 B2O32、硼酸盐 硼砂，化学式为：Na2B4O5(OH)48H2O 习惯上把它写成Na2B4O710H2O。硼砂的性质：物性：溶解性，无色
5、透明晶体，易溶于水（溶解度很大），在空气中风化（失去水）。化性：受热脱水 硼砂珠试验 Na2B4O7+CoOCo(BO2)2 NaBO2(兰)Na2B4O7+MnOMn(BO2)2 2NaBO2(绿)水解性：B4O72-+7H2O 4H3BO3+2OH-呈碱性 (B4O72-+7H2O 2B(OH)4-+2H3BO3)可溶性偏硼酸盐 水解：4BO2-+H2O=B4O72-+2OH-Na2B4O7+H2SO4+5H2O4H3BO3+Na2SO4 （四）氧化铝和氢氧化铝 1、氧化铝 Al2O3主要有两种变体，-Al2O3和-Al2O3（金属铝表面的氧化铝膜是另一种变体）。-Al2O3（刚玉），-A
6、l2O3化学性质稳定，不溶于酸，可溶于熔融态碱，转为铝酸盐，可与K2S2O7（s）熔融制得硫酸铝。-Al2O3硬度小，质轻，不溶于水，但可溶于酸和碱，具两性特征，由于它具有很大的表面积。2、氢氧化铝性质：Al(OH)3难溶于水，是典型的两性氢氧化物之一。H+Al3+Al(OH)3 OH-Al(OH)4-不是NaAlO2或Na3AlO3 固态NaAlO2要用Al2O3与强碱共熔而得：Al2O3(s)+2NaOH(s)2NaAlO2(s)+H2O(g)（五）铝盐 1、三氯化铝 制法:干法：2Al+3Cl22AlCl3 可制得无水盐（或Al2O3+3C+3Cl22HCl3+3CO）性质：（1）共价分
7、子不仅溶于水也溶于几乎所有的有机溶剂；（2）AlCl3在水中强烈水解，甚至空气中遇水会强烈冒烟。常温下纯AlCl3为无色晶体，加热到180时升华，在400时气态 AlCl3具有双聚分子缔合结构。其中有两个3c-4e键（椅式结构），在800时双原子分子即完全分解为单分子 2、硫酸铝 制法：2Al(OH)3H2SO4(浓)Al2(SO4)3+6H2OAl2O3+H2SO4Al2(SO4)3+3H2O 性 质：物 理：无 水 Al2(SO4)3为 白 色 粉 末，Al2(SO4)318H2O为无色针状晶体，易溶于水。化性：（1）水解性 Al(H2O)63+H2O Al(OH)(H2O)52+H3O+
8、简为：Al3+H2O Al(OH)2+H+溶液显酸性进一步水解则形成 Al(OH)3(H2O)6 ，简写为Al(OH)3弱酸铝盐完全水解：2Al3+3S2-+6 H2O=2Al(H2O)3+3H2S 2Al3+3CO32-+3H2O=2Al(H2O)3+CO2四、对角关系 对比周期系中元素及相应化合物的性质，发现有些元素及相应化合物的性质常与它右下方相邻的另一元素及相应化合物的性质相似，这种关系称对角关系。最明显的是周期系第二、三周期中的三对元素：Li Be B C Na Mg Al Si1、Li-Mg的相似性 （1）单质在过量氧气中燃烧时，均只生成正常氧化物。（2）氢氧化物均为中强碱，且在水
9、中难溶。（3）氟化物、碳酸盐、磷酸盐均难溶；（4）氯化物都能溶于有机溶剂（如乙醇）中；（5）碳酸盐受热时，均能分解为相应的氧化物。2、Be-Al的相似性 （1）单质均为活泼金属，其E相近，（2）单质均为两性金属，即能溶于酸也能溶于强碱。（3）单质都被冷浓HNO3钝化。（4）氯化物均为双聚物，显共价性，可升华，且溶于有机溶剂。（5）碳化物属于同一类型，水解后产生甲烷 Be2C+H2O2Be(OH)2+CH4 解释：处于对角的三对元素性质上的相似性是由于它们的离子极化力相近缘故（从LiMg或BeAl，或BSi，电荷增多，极化力增强，但半径增大，使极化力减弱，两种相反作用抵消，使极化力接近，相质相似）。基本要求：基本要求：1、掌握锡、铅氢氧化物的酸碱性；Sn(II)的还原性；Pb()的氧化性；了解碳酸盐的性质，硅酸的性质，硅酸盐晶体结构基本单元。2、掌握正硼酸及四硼酸盐的性质；了解乙硼烷的结构和性质，氢氧化铝及其盐的性质。3、熟悉周期系中的对角关系。