1、第 13 章 硼族元素,IIIA B Al Ga In Tl,ns2np1,B 為非金屬，Al、Ga、In、Tl 是金屬。 常見氧化態(tài)：B、Al、Ga 3 In 1，3 Tl 1 最大配位數(shù)：B： 4 HBF4 其它：6 Na3AlF6,硼族元素的最大特征是缺電子元素，可形成缺電子化合物。,一、 硼的氫化物,最簡單的硼烷是 B2H6,硼烷穩(wěn)定性較差，室溫分解 2B2H6 = B4H10 + H2 還原能力強 B2H6 (g) 3 O2 (g) B2O3 (s) 3 H2O (l) 易水解 B2H6 6 H2O 2 H3BO3 6 H2 高溫下與NH3反應(yīng)生成無機苯和具有層狀結(jié)構(gòu)的氮化硼 3B2

2、H6+6NH32B3N3H6+12H2 xB2H6+2xNH3=2(BN)x+6xH2,二、 硼的含氧化合物,1 B2O3 和 H3BO3,B2O3 是最難結(jié)晶的物質(zhì)之一。在紅熱條件下硼酸脫水只能得到玻璃態(tài)的 B2O3，只有在較低的溫度下、極其緩慢地脫水才能得到 B2O3 晶體。,若水量不充足，如遇到熱的水蒸氣或潮氣時 B2O3 H2O ( g ) 2 HBO2 ( g ),B2O3易溶于水生成硼酸，粉末狀的B2O3可用作吸水劑 B2O3 3 H2O 2 H3BO3 (aq),B2O3 和金屬氧化物共熔融時，生成有特征顏色的硼珠，可用于鑒定金屬氧化物。例如,CoO + B2O3 Co(BO2)

3、2,深藍色的硼珠,CoO 深藍色 Cr2O3 綠色 CuO 藍色 MnO 紫色 NiO 綠色 Fe2O3 黃色,常見硼珠的顏色如下,H3BO3是Lewis酸，是一元酸。,硼酸酸性很弱，Ka5.81010，加入多羥基化合物可增加酸性。這是因為加入的物質(zhì)可以與B(OH)4結(jié)合成很穩(wěn)定的物質(zhì),如H3BO3 中加入甘油，酸性可增強。,原因是加入的物質(zhì)可以與 B(OH)4 結(jié)合成很穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)單元 B(C3H6O3)2,燃燒綠色火焰 可鑒別硼酸及鹽,在濃硫酸催化作用下，硼酸和乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成硼酸三乙酯,2 硼砂,B: sp2 雜化, sp3 雜化,硼砂 Na2 B4O5(OH)4 8 H2O 是硼的最

4、主要的含氧酸鹽，白色，玻璃光澤。,硼砂晶體在空氣中易失去水而風(fēng)化。受熱到400 C左右，將失去 8 個結(jié)晶水和 2 個羥基水，形成化學(xué)式為 Na2B4O7 的無水鹽。,可以看成由兩個 BO2 和一個 B2O3 構(gòu)成。,因此硼砂和過渡金屬氧化物CuO，NiO，MnO，Cr2O3，F(xiàn)e2O3 等也發(fā)生硼珠反應(yīng)。,實際上，硼珠實驗就是用硼砂作反應(yīng)物進行的。,B4O5(OH)42 + 5 H2O 2 H3BO3 + 2 B(OH)4,生成等物質(zhì)的量的弱酸和弱酸鹽，形成緩沖溶液, pH = 9.74。,三、 硼的鹵化物,BX3的中心硼原子的軌道采用sp2雜化，構(gòu)型為三角形，為缺電子結(jié)構(gòu)。,將 BF3 通

5、入水中: BF3 3 H2O B(OH)3 3 HF 進一步反應(yīng): BF3 HF H BF4,三、 鋁、鎵、銦、鉈,Ga 的熔點 29.76，在手中即可以融化。,鋁、鎵、銦、鉈金屬單質(zhì)和非氧化性酸、氧化性酸反應(yīng)，產(chǎn)物中鋁、鎵、銦的氧化數(shù)均為 + 3， 而鉈的氧化數(shù)為 + 1。,Tl + 2 HNO3 TlNO3 + NO2 + H2O,Ga(OH)3 的酸性比 Al(OH)3 強，這是第四周期主族元素性質(zhì)的反常。,Tl(III)氧化能力強,Tl2(SO4)3 + 4 FeSO4 Tl2SO4 + 2 Fe2(SO4)3,Tl(NO3)3 + SO2 + 2 H2O TlNO3 + H2SO4

6、+ 2 HNO3,2 Tl3+ + 3 S2 Tl2S + 2 S,Tl(NO3)3 + 3 KI 3 KNO3 + TlI + I2,藍黑色,TlOH 是強堿，但不如 KOH 的堿性強。,某些Tl(I)的性質(zhì)與堿金屬相似，如,TlOH Tl2SO4 易溶于水,某些Tl(I)的性質(zhì)與Ag+相似，如,TlCl, Tl2S不溶于水 TlF是離子型化合物，易溶于水,例 題,寫出下列反應(yīng)的產(chǎn)物和方程式 BF3與過量NaF在酸性水溶液中反應(yīng) BCl3與過量NaCl在酸性水溶液中反應(yīng),解: (1) BF3是硬路易斯酸，對硬堿F-的親和力強，容易形成配合物。 BF3 + F- BF4- 即過量的NaF提供足

7、夠的配體，酸性是為了防止pH過高形成水解產(chǎn)物BF3OH-,(2) BCl3發(fā)生水解，Cl-配位能力差，不容易形成配合物HBCl4。 BCl3 + H2O H3BO3 + HCl,2. 解釋為什么H3BO3、H3PO3的組成相似，但前者是一元酸而后者是二元酸。,解: 一般來說，在水中能夠解離出幾個質(zhì)子則該含氧酸就是幾元酸。,H3PO3在水中兩個羥基氫可以解離，而與中心原子以共價鍵相連的H不能解離。,H3BO3是缺電子化合物，OH不解離，而是B接受水分子中的OH-形成B(OH)4-，釋放一個H+，而且B只有一個空的價層軌道，所以只能接受一個配體。 H3BO3 + H2O B(OH)4- + H+,

8、3. 寫出下列反應(yīng)的產(chǎn)物和方程式 BF3通入碳酸鈉溶液 Tl2O3與濃硫酸作用 向偏鋁酸鈉溶液中加入NH4Cl溶液,解： BF3水解生成H3BO3和HBF4，HBF4為強酸，在碳酸鈉溶液中成BF4- 4BF3 + CO32-+4H2O3BF4-+B(OH)4-+4HCO3- (2) Tl(III)氧化能力強，酸性條件下能將水氧化成O2 Tl2O3+H2SO4 Tl2SO4+O2+H2O (3) Al(OH)4-+NH4+ Al(OH)3 + NH3 + H2O,4. 為什么BH3不存在，而BF3卻穩(wěn)定存在？,解: 因為BH3是缺電子化合物，不穩(wěn)定，通過形成B2H6使B的缺電子性得到補償； BF3雖然也是缺電子分子，但是F原子中未參與成鍵的P軌道有孤對電子，可以與B的空的P軌道形成離域鍵46，補償了B的缺電子性質(zhì)，因此不需要形成二聚體。,5. 為什么BF3中B-F鍵能是646kJ/mol, 而