第2章硼族元素IIIA

BAl

GaIn

Tlns2np12.1概述B為非金屬單質(zhì)，Al、Ga、In、Tl是金屬氧化態(tài)：B，Al，Ga（+3） In（+1，+3）

Tl

（+1）最大配位數(shù)

B：4HBF4

其他：6Na3AlF6

特點：硼族元素缺電子性2.2硼族元素的缺電子性最簡單的硼烷是B2H62BH3(g)=B2H6(g)△H=－148kJ·mol-11.乙硼烷的成鍵特征及反應(yīng)性點擊觀看動畫B2H62L均裂2BH3L異裂[BH2L2]++[BH4]-三中心兩電子氫橋鍵

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

硼氫鍵

B-H

硼硼鍵

B-B閉合的3中心-2電子硼橋鍵

BBB開放的3中心-2電子硼橋鍵

BBB硼烷中有五種鍵型氫橋鍵

HBBB4H10分子結(jié)構(gòu)

利普斯科姆是美國哈佛大學(xué)的無機化學(xué)教授。他的最大成功之處是闡明了一系列硼氫化合物的分子結(jié)構(gòu)及成鍵情況。

利普斯科姆于1954年通過實驗和理論計算對硼氫化合物的結(jié)構(gòu)化學(xué)給出了滿意的答案，把上述只靠兩個電子和三個原子形成的鍵稱為“三中心二電子鍵”，并指出這是缺電子分子的一種特殊成鍵形式，進而對一系列高級硼氫化合物的結(jié)構(gòu)進行了說明。

由于他的理論和實驗研究的成功，利普斯科姆于1976年獲諾貝爾化學(xué)獎,并在后來的二十年期間給硼化學(xué)的發(fā)展帶來了重大的影響，從而開創(chuàng)了硼化學(xué)這一新領(lǐng)域。

小資料2.

AlCl3的成鍵特征(GaCl3)2(InCl3)2(AlBr3)2(AlI3)2(GaBr3)2除B的鹵化物及ⅢA的氟化物以外,均為二聚形式。AlCl3中鋁為sp3雜化3.

BX3的成鍵特征及路易斯酸性

BF3

(g)BCl3

(l)BBr3(l)BI3(s)熔點(K)

146166227316沸點(K)172285364483

鍵長(pm)(實測)131174189210共價半徑和(pm)153180195214鍵能(kJ·mol-1)646444368267

BX3是以形成大∏鍵來滿足對電子的要求由于有空軌道,可接受外來電子,均為路易斯酸∏46BF3+NH3=F3B:NH3BF3+HF=H+[BF4]-α-菱形硼

2.3

硼及其化合物

1.硼單質(zhì)無定形硼可用于生產(chǎn)硼鋼。硼鋼主要用于制造噴氣發(fā)動機和核反應(yīng)堆的控制棒。前一種用途基于其優(yōu)良的抗沖擊性，后一種用途基于硼吸收中子的能力。單質(zhì)硼有多種同素異形體，基本結(jié)構(gòu)單元為B12二十面體。

二十面體連接的方式不同導(dǎo)致至少三種晶體。

2B＋3F2==2BF34B＋3O2==2B2O32B＋N2==2BN2B＋3Cl2==2BCl32B＋3S==B2S3

2B＋6H2O(g)==2B(OH)3

＋3H2↑

B＋3HNO3(濃)==B(OH)3＋3NO2↑2B＋3H2SO4(濃)==2B(OH)3＋3SO2↑

2B＋2NaOH＋3KNO3===2NaBO2＋3KNO2＋H2OB：sp2雜化；存在分子間氫鍵；層與層之間的分子作用力結(jié)合。2.硼酸H3BO3是路易斯酸，是一元酸

酸性很弱,Ka=5.8×10-10加入多羥基化合物可增加酸性。點擊觀看動畫H2SO4H3BO3+3CH3OH==B(OCH3)3+3H2O燃燒綠色火焰鑒別硼酸及鹽2雙烷氧基硼陰離子3.

硼砂

(Na2B4O7·10H2O)[B4O5(OH)4]2-B:sp2雜化sp3雜化Na2B4O5(OH)4·8H2O硼砂珠實驗冷卻后為藍寶石色硼砂珠實驗:

△Na2B4O7==B2O3+2NaBO2

+)CoO+B2O3==Co(BO2)2

除氧化物定性分析陶瓷、玻璃上釉制造人造寶石Na2B4O7+7H2O=4H3BO3+2NaOH

H3BO3+OH-=B(OH)4-pH=9.24Na2B4O7+CoO=2NaBO2·Co(BO2)2Cr2O3為綠色

Fe2O3為黃色緩沖溶液洗衣粉填料

硼酸鹽的種類很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，但都是由最基本的結(jié)構(gòu)單元——三角形的BO3和四面體的BO4連接而成的。（a）（b）化學(xué)鍵

三角形和四面體的輪廓線

立方氮化硼與金剛石類似，耐高溫、耐腐蝕、特硬、絕緣。金剛石

立方氮化硼2.4硼氮化合物1.(BN)nB2O3+NH3=BN+H2O石墨和六方氮化硼均為層狀結(jié)構(gòu)，兩種物質(zhì)均具有油膩感并用作潤滑劑，但石墨是電的良導(dǎo)體而后者是絕緣體。石墨

六方氮化硼B(yǎng)3N3H6

2.無機苯：

B3N3H6

無機苯（硼氮苯）的電子結(jié)構(gòu)和幾何形狀都與苯相似THF3LiBH4

＋H3N3B3Cl3====B3N3H6

＋3/2B2H6＋3LiCl3NH4Cl＋3BCl3

======

H3N3B3Cl3

＋9HCl

△C6H5Cl2.5Ga、In、Tl

簡介Ga+[Ga+3Cl4]||4s24s04p0

Tl+類似于K+與Ag+TlAl(SO4)2·12H2OTl2CO3與K2CO3同晶TlOH

強堿GaCl2InCl2反磁惰性電子對效應(yīng)Tl(Ⅲ)不穩(wěn)定TlI黃紅沉淀TlBr黃沉淀

TlCl白沉淀

1.Al2O3應(yīng)用α-Al2O3剛玉（寶石）2.6應(yīng)用實例γ-Al2O3

具有強的吸附能力與催化能力β-Al2O3

固體電解質(zhì)2.阻燃劑

>200℃2Al(OH)3====Al2O3(s)+3H2O>330℃Mg(OH)2====MgO+H2O

吸熱消煙隔絕O23.材料防腐劑—H3BO3B(OCH3)3+H2OH3BO3+3CH3OH