無機(jī)化學(xué)教學(xué) 13章 硼族元素

1、本章教學(xué)要求本章教學(xué)要求13-1 硼單質(zhì)及其化合物硼單質(zhì)及其化合物 Boron and its compounds 13-2 鋁單質(zhì)鋁單質(zhì)及其化合物及其化合物 Aluminum and its compounds 13-3 鎵、銦、鉈鎵、銦、鉈 Gallium, Indium and Thallium p區(qū)及硼族元素在周期表中的位置13-0 概述概述 唯一同時(shí)包括金屬和非金屬元素的一個(gè)區(qū)唯一同時(shí)包括金屬和非金屬元素的一個(gè)區(qū) 包括包括 “不活潑的單原子氣體不活潑的單原子氣體稀有氣體稀有氣體” 無機(jī)非金屬材料庫：無機(jī)非金屬材料庫：CC復(fù)合材料，人造金剛石，半導(dǎo)體硅，分復(fù)合材料，人造金剛石，半導(dǎo)體硅

2、，分 子篩（鋁硅酸鹽），高能燃料（子篩（鋁硅酸鹽），高能燃料（N2H4）(見下頁圖見下頁圖) 有毒的小元素群有毒的小元素群 多有同素異形體多有同素異形體 成鍵的多樣性：如乙硼烷的成鍵的多樣性：如乙硼烷的 3c-2e 鍵等鍵等 周期表中的規(guī)律性：惰性電子對效應(yīng)，對角線規(guī)則等周期表中的規(guī)律性：惰性電子對效應(yīng)，對角線規(guī)則等GaInTlGeSnPbAsSbBiSeTePo有益微量元素有益微量元素可能是有益微量元素可能是有益微量元素P區(qū)元素的化學(xué)以其區(qū)元素的化學(xué)以其多樣性多樣性為特點(diǎn)：為特點(diǎn)：納米半導(dǎo)體材料納米半導(dǎo)體材料太陽電池材料太陽電池材料光子帶隙材料光子帶隙材料硅單晶材料硅單晶材料分子篩分子篩碳碳

3、- -碳復(fù)合材料碳復(fù)合材料高能燃料高能燃料人造金剛石人造金剛石 C, N, P是生物體的重要元素，是生物體的重要元素，Si、O 形成的化合物構(gòu)成地殼巖石圈的形成的化合物構(gòu)成地殼巖石圈的主體，主體，C 與與 O、H 形成的化合物構(gòu)成生物圈的主體形成的化合物構(gòu)成生物圈的主體 . N，P 不但存在于動(dòng)不但存在于動(dòng)植物體中的蛋白質(zhì)，也存在于細(xì)胞、骨骼和牙齒中，植物體中的蛋白質(zhì)，也存在于細(xì)胞、骨骼和牙齒中，C，N 以單質(zhì)存在，以單質(zhì)存在，其余大多以礦物形式存在，甚或是其余大多以礦物形式存在，甚或是 “稀散元素稀散元素”. 第第13/III ，第，第14/IV，第，第15/V族一些元素的重要礦物族一些元素

4、的重要礦物元素 重要礦物 課文中未提到的制備方法硼砂硼砂 Na2B4O710H2O鋁土礦鋁土礦Al2O3xH2O煤、烴類化合物、石墨煤、烴類化合物、石墨石英砂石英砂 SiO2散在于鋅礦散在于鋅礦錫石錫石 SnO2方鉛礦方鉛礦 PbS空氣空氣磷灰石磷灰石 Ca5(F)(PO4)3共存于銅和鉛的硫化礦物共存于銅和鉛的硫化礦物輝銻礦輝銻礦 Sb2S3熱解法制備碳熱解法制備碳GeO2 + 2 H2 Ge + 2 H2O空氣深度冷凍（液化）后精餾分離空氣深度冷凍（液化）后精餾分離從冶煉銅鉛的煙道塵土提取從冶煉銅鉛的煙道塵土提取硼硼鋁鋁碳碳硅硅鍺鍺錫錫鉛鉛氮氮磷磷砷砷銻銻13-0-1 天然資源天然資源 鋁

5、鋁(Aluminum)：最重要的有色金屬：最重要的有色金屬. 全世界每年生產(chǎn)在全世界每年生產(chǎn)在 1.5107 噸以上噸以上. 鋁土礦儲(chǔ)量約鋁土礦儲(chǔ)量約 2.31010 噸噸. 2 Al2O3 4 Al + 3 O2 (陰極陰極) (陽極陽極)金屬鋁的生產(chǎn)車間金屬鋁的生產(chǎn)車間金屬鋁電解池金屬鋁電解池13-0-2 單質(zhì)的提取和用途單質(zhì)的提取和用途 硅硅 (Silicon)：冶金級硅（純度：冶金級硅（純度 98.5%99.7%）全世界年產(chǎn)量約）全世界年產(chǎn)量約5105 t. 大部分以各種品級的硅鐵進(jìn)入市場，年產(chǎn)量大部分以各種品級的硅鐵進(jìn)入市場，年產(chǎn)量 5108 t. SiO2 + 2 C Si + 2

6、 CO2000 硼元素和鋁元素在原子半徑、電離能、電負(fù)性、單質(zhì)的熔點(diǎn)等性硼元素和鋁元素在原子半徑、電離能、電負(fù)性、單質(zhì)的熔點(diǎn)等性質(zhì)上有比較大的差異。質(zhì)上有比較大的差異。 硼族元素的價(jià)層電子組態(tài)為硼族元素的價(jià)層電子組態(tài)為 ns2np1，一般形成氧化值為，一般形成氧化值為 +3 的化合的化合物。隨著原子序數(shù)增加，硼族元素形成較低正氧化值物。隨著原子序數(shù)增加，硼族元素形成較低正氧化值(+1)化合物的趨勢化合物的趨勢逐漸增大。硼的原子半徑較小，電負(fù)性較大，所以硼的化合物都是共逐漸增大。硼的原子半徑較小，電負(fù)性較大，所以硼的化合物都是共價(jià)型化合物。而其他硼族元素與活潑非金屬可形成離子型化合物，但價(jià)型化合

7、物。而其他硼族元素與活潑非金屬可形成離子型化合物，但由于由于 M3+ 具有較強(qiáng)的極化作用，這些化合物中的化學(xué)鍵也表現(xiàn)出一定具有較強(qiáng)的極化作用，這些化合物中的化學(xué)鍵也表現(xiàn)出一定的共價(jià)性。在硼族元素的化合物中，形成共價(jià)鍵的趨勢自上而下依次的共價(jià)性。在硼族元素的化合物中，形成共價(jià)鍵的趨勢自上而下依次減弱。減弱。 硼族元素原子有四個(gè)價(jià)層軌道和三個(gè)價(jià)電子。這種價(jià)電子數(shù)小于價(jià)硼族元素原子有四個(gè)價(jià)層軌道和三個(gè)價(jià)電子。這種價(jià)電子數(shù)小于價(jià)層軌道數(shù)的原子稱為缺電子原子，它們所形成的化合物為缺電子化合物。層軌道數(shù)的原子稱為缺電子原子，它們所形成的化合物為缺電子化合物。在缺電子化合物中，由于有空的價(jià)層軌道存在，所以它

8、們具有很強(qiáng)的接在缺電子化合物中，由于有空的價(jià)層軌道存在，所以它們具有很強(qiáng)的接受電子對的能力，容易形成聚合分子和配合物。受電子對的能力，容易形成聚合分子和配合物。 在硼的化合物中，在硼的化合物中，B 的最高配位數(shù)為的最高配位數(shù)為 4，而在硼族其他元素的化合，而在硼族其他元素的化合物中，中心原子的配位數(shù)可以是物中，中心原子的配位數(shù)可以是 6。 性質(zhì)性質(zhì)無定形硼比較活潑，室無定形硼比較活潑，室 溫下與溫下與 F2 反應(yīng)，與反應(yīng)，與Cl2，Br2，O2， S 等反應(yīng)需加熱，高溫下與等反應(yīng)需加熱，高溫下與 C，N2 反應(yīng)生成碳化物和氮化物，以反應(yīng)生成碳化物和氮化物，以 下幾下幾 個(gè)反應(yīng)較重要：個(gè)反應(yīng)較重

9、要： 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)單質(zhì)硼有多種同素異形體，基本結(jié)單質(zhì)硼有多種同素異形體，基本結(jié)構(gòu)單元為構(gòu)單元為 B12二十面體，二十面體， 二十面體連接的二十面體連接的方式不同導(dǎo)致至少三方式不同導(dǎo)致至少三 種晶體種晶體. 左圖為左圖為 a a- -菱形硼中菱形硼中 B12 二十面體透視圖二十面體透視圖. B + 3 HNO3 H3BO3 + 3 NO2 2 B + 2 OH- -+ 2 H2O 2 BO2 - - + 3 H2 2 B + 6 H2O 2 B(OH)3 + 3 H213-1-1 硼的單質(zhì)硼的單質(zhì)13-1 13-1 硼單質(zhì)及其化合物硼單質(zhì)及其化合物 Boron and its compounds 制

10、備制備分酸法和堿法兩種分酸法和堿法兩種 酸法：酸法：Mg2B2O5H2O(硼鎂礦硼鎂礦) + 2H2SO4 2 H3BO3 + 2 MgSO4 雖一步可得到雖一步可得到 H3BO3，但需耐酸設(shè)備等苛刻條件，但需耐酸設(shè)備等苛刻條件. 堿法：堿法：Mg2B2O5H2O + 2 NaOH 2 NaBO2 + 2 Mg(OH)2 (濃濃) 結(jié)晶出來結(jié)晶出來 濃的水溶液濃的水溶液 通通CO2調(diào)堿度調(diào)堿度4 NaBO2 + CO2 + 10 H2O 2 Na2B4O710H2O + NaCO3 硼砂硼砂 溶于水，用溶于水，用H2SO4調(diào)酸度調(diào)酸度Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O 4 H3BO

11、3 + Na2SO4 溶解度小溶解度小 脫水脫水 2 H3BO3 B2O3 + 3H2O Mg B2O3 + 3 Mg 3 MgO + 2 B (粗硼粗硼) 粗硼含金屬氧化物、硼化物及未反應(yīng)完的粗硼含金屬氧化物、硼化物及未反應(yīng)完的 B2O3 用用 HCl, NaOH, HF (l) 處理處理 純硼純硼 ( 95 % 98 % ) I2 BI3 鉭絲（鉭絲（10001300K） 2BI3 2B + 3I2 （99.95%) 電解電解 B2O3 在在 KBF4 中的融體可得中的融體可得晶態(tài)硼晶態(tài)硼.用途用途無定形硼可用于生產(chǎn)硼鋼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(dòng)機(jī)硼鋼主要用于制造噴

12、氣發(fā)動(dòng)機(jī) 和核反應(yīng)堆的控制棒和核反應(yīng)堆的控制棒. 前一種用途基于其優(yōu)良的抗沖擊性，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后一種用途基于硼吸收中子的能力. 13-1-2 硼的氫化物硼的氫化物硼烷硼烷(1) 分類：分類：按組成可分為按組成可分為 BnHn+4 和和 BnHn+6 兩類兩類(2) 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：B：利用：利用 sp3 雜化軌道，與氫形成三中心兩電子鍵（氫橋）雜化軌道，與氫形成三中心兩電子鍵（氫橋） 美國物理化學(xué)家美國物理化學(xué)家 Lipscomb W 關(guān)于硼烷和碳硼關(guān)于硼烷和碳硼烷的研究獲烷的研究獲19761976年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)氫鍵和氫橋鍵有什么不

13、同？氫鍵和氫橋鍵有什么不同？ 氫氫 鍵鍵 氫氫 橋橋結(jié)合力的類型結(jié)合力的類型 主要是靜電作用主要是靜電作用 共價(jià)鍵（三中心二電子鍵）共價(jià)鍵（三中心二電子鍵）鍵鍵 能能 小（與分子間力相近）?。ㄅc分子間力相近） 較大（小于正常共價(jià)鍵）較大（小于正常共價(jià)鍵）H 連接的原子連接的原子 電負(fù)性大，半徑小的原子，電負(fù)性大，半徑小的原子， 缺電子原子，主要是缺電子原子，主要是B 主要是主要是F、O、N與與H相連的原子的對稱性相連的原子的對稱性 不對稱（除對稱氫鍵外）不對稱（除對稱氫鍵外） 對對 稱稱QuestionQuestion 1 1QuestionQuestion 2 2為什么硼的最簡單氫化物是為什

14、么硼的最簡單氫化物是 B2H6 而不是而不是 BH3 ？但硼的鹵化物能以？但硼的鹵化物能以BX3形式存在？形式存在？ 如果如果 BH3 分子存在的話，則其結(jié)構(gòu)為分子存在的話，則其結(jié)構(gòu)為 B 還有一個(gè)空的還有一個(gè)空的 2p 軌道沒有參與成鍵，如果該軌道能用來能鍵，軌道沒有參與成鍵，如果該軌道能用來能鍵，將會(huì)使體系的能量進(jìn)一步降低，故從能量來說將會(huì)使體系的能量進(jìn)一步降低，故從能量來說 BH3 是不穩(wěn)定體系是不穩(wěn)定體系. B2H6 中由于所有的價(jià)軌道都用來成鍵，分子的總鍵能比兩個(gè)中由于所有的價(jià)軌道都用來成鍵，分子的總鍵能比兩個(gè) BH3 的總鍵能的總鍵能大，故大，故 B2H6 比比 BH3 穩(wěn)定（二聚

15、體的穩(wěn)定常數(shù)為穩(wěn)定（二聚體的穩(wěn)定常數(shù)為106）. BX 中中 B 以以 sp2 雜化，每個(gè)雜化軌道與雜化，每個(gè)雜化軌道與X 形成形成 鍵后，垂直于分子鍵后，垂直于分子平面平面 B 有一個(gè)空的有一個(gè)空的 p 軌道，軌道，3 個(gè)個(gè) F 原子各有一個(gè)充滿電子的原子各有一個(gè)充滿電子的 p 軌道，它軌道，它們互相平行，形成了們互相平行，形成了p p46 大大 p p 鍵，使鍵，使 BX3 獲得額外的穩(wěn)定性獲得額外的穩(wěn)定性. 但但 BH 中中 H 原子沒有像原子沒有像 F 原子那樣的原子那樣的 p 軌道，故不能生成大軌道，故不能生成大 p p 鍵鍵 .BHHH制備制備不能由不能由 B 和和 H2 直接化合

16、制得：直接化合制得：性質(zhì)性質(zhì)21質(zhì)子置換法：質(zhì)子置換法：BMn + 3 H+ B2H6 + 3 HCl 氫化法：氫化法： BCl3 + 3 H2 B2H6 + 3 HCl 21氫負(fù)離子置換法：氫負(fù)離子置換法：3 LiAlH4 + 4 BF3 2 B2H6 + 3 LiF + 3 AlF3 3 NaBH4 + 4 BF3 2 B2H6 + 3 NaBF4乙醚乙醚乙醚乙醚火火焰焰呈呈現(xiàn)現(xiàn)綠綠色色含含硼硼化化合合物物燃燃燒燒加合反應(yīng)加合反應(yīng) B2H6 + CO 2 H3BCO B2H6 + 2 NH3 BH2(NH3)2+ + BH4- - 2 LiH + B2H6 2 LiBH4 2 NaH +

17、B2H6 2 NaBH4被氯氯化被氯氯化 B2H6(g) + 6 Cl2(g) 2 BCl3(l) + 6 HCl rHm= -1376 kJmol-1自燃自燃 B2H6(g) + 3 O2(g) B2O3(s) + 3 H2O(g) 高能燃料，劇毒高能燃料，劇毒-1mr molkJ 2026- H水解水解 B2H6(g) + 3 H2O(l) 2 H3BO3(s) + 6 H2(g) 水下火箭燃料水下火箭燃料-1mr molkJ 504.6- H硼氫簇及威德規(guī)則硼氫簇及威德規(guī)則-一個(gè)非常重要的現(xiàn)象！一個(gè)非常重要的現(xiàn)象！威德規(guī)則威德規(guī)則 適用于各種三角形圍成的多面體，計(jì)算骨架電子對數(shù)的規(guī)則如下

18、：適用于各種三角形圍成的多面體，計(jì)算骨架電子對數(shù)的規(guī)則如下：硼氫化合物的分類硼氫化合物的分類 BH單元看作多面體的基本單元，單元看作多面體的基本單元，BH 鍵的兩個(gè)電子不算入骨架電子；鍵的兩個(gè)電子不算入骨架電子； 其余電子都算入骨架電子；其余電子都算入骨架電子； 如果如果 B 原子上鍵合兩個(gè)原子上鍵合兩個(gè) H 原子，只能將兩個(gè)原子，只能將兩個(gè) BH 鍵中的一個(gè)算作多鍵中的一個(gè)算作多 面面 體的基本單元；體的基本單元； 每個(gè)每個(gè) BH 單元有單元有 4 個(gè)鍵電子（個(gè)鍵電子（3+1），向骨架提供的電子數(shù)為），向骨架提供的電子數(shù)為 2.通通 式式BnHn2-BnHn+4BnHn+6骨架電子對數(shù)骨架電

19、子對數(shù) n+1 n+2 n+3分子結(jié)構(gòu)類型分子結(jié)構(gòu)類型 閉合式閉合式 巢巢 式式蛛（網(wǎng)）式蛛（網(wǎng)）式 實(shí)實(shí) 例例B5H52-，B12H122-B5H9，B6H10B4H10，B5H11實(shí)例實(shí)例B6H62-B5H9B4H10BH單元提供 6對 5對 4對其余H原子提供 0對 2對 3對 共 計(jì)（6+1）對（5+2）對（4+3）對離子負(fù)電荷提供 1對 0對 0對 巢式和蛛式分別相當(dāng)于閉合式削去巢式和蛛式分別相當(dāng)于閉合式削去 1 1 個(gè)和個(gè)和 2 2 個(gè)頂角；就化學(xué)性質(zhì)而言，閉個(gè)頂角；就化學(xué)性質(zhì)而言，閉合式最穩(wěn)定，蛛式最不穩(wěn)定而巢式的穩(wěn)定性居中；上圖只表示合式最穩(wěn)定，蛛式最不穩(wěn)定而巢式的穩(wěn)定性居中；

20、上圖只表示3 3個(gè)化合物的結(jié)構(gòu)個(gè)化合物的結(jié)構(gòu)關(guān)系，并不表示其化學(xué)轉(zhuǎn)化方式關(guān)系，并不表示其化學(xué)轉(zhuǎn)化方式. .QuestionQuestion 3 3從化學(xué)式和電子數(shù)結(jié)果推斷從化學(xué)式和電子數(shù)結(jié)果推斷 B5H52- 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu). B5H52- 的組成屬于的組成屬于 BnHn2- 型型. 具有這種通式的硼烷以閉合具有這種通式的硼烷以閉合式結(jié)構(gòu)為特征式結(jié)構(gòu)為特征. 也可根據(jù)骨架電子對的數(shù)目作推斷：假定每個(gè)硼也可根據(jù)骨架電子對的數(shù)目作推斷：假定每個(gè)硼原子形成一個(gè)原子形成一個(gè) BH 鍵，這樣的鍵，這樣的 BH 單元共單元共 5 個(gè)；考慮到它們提個(gè)；考慮到它們提供的供的 5 對電子和兩個(gè)負(fù)電荷，對電子和兩個(gè)

21、負(fù)電荷，骨架電子對的總數(shù)應(yīng)為骨架電子對的總數(shù)應(yīng)為 5 + 1 = 6 (或或 n+ 1). 這正是閉合式這正是閉合式簇簇化物的化物的特征特征. 這種閉合多面體這種閉合多面體只能是只能是 5 個(gè)頂點(diǎn)的個(gè)頂點(diǎn)的 多面體，多面體，因而無疑為三角雙錐體因而無疑為三角雙錐體.B5B2O3通過通過 B 與與 O2 反應(yīng)或反應(yīng)或 H3BO3 加熱脫水得到加熱脫水得到. 加熱脫水紅熱加熱脫水紅熱時(shí)得玻璃態(tài)時(shí)得玻璃態(tài) B2O3 ，減壓歷時(shí)二周加熱到，減壓歷時(shí)二周加熱到 670 K 得晶體狀得晶體狀B2O. 1273 K 以上得蒸氣以上得蒸氣.B2O3 主要顯酸性，有時(shí)又像堿性氧化物：主要顯酸性，有時(shí)又像堿性氧化

22、物： B2O3 + CoO=Co(BO2)2 B2O3 + P2O5=2BPO2B2O3 溶于水生成硼酸，但在熱的水蒸氣中生成可揮發(fā)的偏硼酸：溶于水生成硼酸，但在熱的水蒸氣中生成可揮發(fā)的偏硼酸：B2O3 + 3H2O=H3BO3 B2O3 + 3H2O(水蒸氣水蒸氣)= 2HBO2無定形無定形B2O3 蒸氣分子蒸氣分子OBOBO136 pm120 pm90-12513-1-3 硼的含氧化合物硼的含氧化合物 值表明值表明 H3BO3 的酸性極弱，不能直接用的酸性極弱，不能直接用 NaOH 滴定滴定. 多羥基化合多羥基化合物（如甘露醇、甘油等）與物（如甘露醇、甘油等）與 H3BO3 反應(yīng)生成穩(wěn)定的

23、配合物并使顯示強(qiáng)酸反應(yīng)生成穩(wěn)定的配合物并使顯示強(qiáng)酸性，從而使滴定法可用于測定硼含量：性，從而使滴定法可用于測定硼含量：硼酸硼酸 少見的固體酸少見的固體酸. 不像分子式不像分子式 B(OH)3 所暗示的那樣，所暗示的那樣，H3BO3 在在 水中是水中是一元酸一元酸. 其質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡與其質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡與B原子的缺電子性質(zhì)密切相關(guān)：原子的缺電子性質(zhì)密切相關(guān)：B(OH)3(aq) + 2 H2O(l) H3O+(aq) + B(OH)4- -(aq) 濃濃 H2SO4 存在下存在下 H3BO3 與甲醇或乙醇反應(yīng)生成揮發(fā)性硼酸酯硼酸與甲醇或乙醇反應(yīng)生成揮發(fā)性硼酸酯硼酸酯燃燒時(shí)發(fā)出的綠色火焰用來鑒定硼酸根的

24、存在酯燃燒時(shí)發(fā)出的綠色火焰用來鑒定硼酸根的存在.3 C2H5OH + H3BO3 B(OC2H5)3 + 3 H2O OH HOCH2 OCH2HOB + HOCH OB HC(OH) + H3O+ + H2O OH HOCH2 OCH2105.81 10aKaK H3BO3 在冷水中溶解度很小，在熱水中卻是易溶的在冷水中溶解度很小，在熱水中卻是易溶的. 這意味著：這意味著：一是可通過水溶液中重結(jié)晶的方法提純；二是說明它含有氫鍵一是可通過水溶液中重結(jié)晶的方法提純；二是說明它含有氫鍵.硼酸晶體的片層結(jié)構(gòu)硼酸晶體的片層結(jié)構(gòu)HOHBOOH1、H3BO3 為什么是一元酸？為什么是一元酸？2、H3BO3

25、 為什么在冷水中溶解度小，在熱水中卻是易為什么在冷水中溶解度小，在熱水中卻是易 溶的？溶的？Question 3Question 3 硼酸鹽硼酸鹽全世界硼酸鈉鹽的年耗量約占總硼消耗量的全世界硼酸鈉鹽的年耗量約占總硼消耗量的 80 %. 其中其中 一半以上用于玻璃一半以上用于玻璃 、陶瓷和搪瓷工業(yè)、陶瓷和搪瓷工業(yè) ，其他應(yīng)用領(lǐng)域包，其他應(yīng)用領(lǐng)域包 括洗滌劑組分括洗滌劑組分 (過硼酸鹽）、微量元素肥料、加入防凍劑過硼酸鹽）、微量元素肥料、加入防凍劑 中做抗腐蝕劑、金屬的焊劑和纖維素材質(zhì)的阻燃劑中做抗腐蝕劑、金屬的焊劑和纖維素材質(zhì)的阻燃劑. 硼砂：硼砂：Na2B4O710H2O，實(shí)際上結(jié)構(gòu)為，實(shí)際上

26、結(jié)構(gòu)為 Na2B4O5(OH)4 8H2O結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)BOHOOBOHOBOHBOOOH2-BOBOOOOOHHOBBHOOH2- 性質(zhì)：性質(zhì)： 易溶于水，水解呈堿性易溶于水，水解呈堿性 與酸反應(yīng)制與酸反應(yīng)制 H3BO3 Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O 4 H3BO3 + Na2SO4 脫水脫水 風(fēng)化脫水風(fēng)化脫水 Na2B4O7體積膨脹體積膨脹 受熱脫水受熱脫水 硼砂玻璃硼砂玻璃 Na2B4O7 + CoO Co(BO2)3 2NaBO2 (藍(lán)色藍(lán)色) Na2B4O7 + NiO Ni(BO2)3 2NaBO2 (棕色棕色) 制備：制備：工業(yè)上通過酸法或堿法將鈣和鎂的硼酸鹽轉(zhuǎn)化工業(yè)上

27、通過酸法或堿法將鈣和鎂的硼酸鹽轉(zhuǎn)化. 用途：用途：在實(shí)驗(yàn)室用做標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)酸溶液的基準(zhǔn)物：在實(shí)驗(yàn)室用做標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)酸溶液的基準(zhǔn)物： Na2B4O7 10H2O + 2 HCl = 4 H3BO3 + 2 NaCl + 5 H2O B4O5(OH)42- - + 5 H2O 4 H3BO3 + 2 OH- 2 H3BO3 + 2 B(OH)3 構(gòu)成緩沖溶液構(gòu)成緩沖溶液 pH = 9.24 (20)13-1-4 硼的鹵化物硼的鹵化物BBr3BCl3BF3B 為為 sp2 雜化態(tài)雜化態(tài)(1) 性質(zhì)性質(zhì)鹵化物BF3BCl3BBr3BI3熔點(diǎn)熔點(diǎn)/ 127 107 107 46 46 49 49沸點(diǎn)沸點(diǎn)/ 10

28、0 100 12 12 91 91 210 210 1112 1112 339 339 232 232 211mol/kJmfG 最后一欄指最后一欄指 25 25 時(shí)時(shí) BXBX3 3 氣態(tài)的生成自由能氣態(tài)的生成自由能 ; ; 表中性質(zhì)的這種變化趨勢與分子間色散力的變化趨勢相一致表中性質(zhì)的這種變化趨勢與分子間色散力的變化趨勢相一致 ; BXBX3 3 氣、固、液態(tài)都不形成二聚體；氣、固、液態(tài)都不形成二聚體； 酸性：酸性：大小順序大小順序 BF3 BCl3 AlCl3 GaCl3 以硫?yàn)榻o予原子時(shí)以硫?yàn)榻o予原子時(shí)GaX3 AlX3 BX3 (X=Cl, Br) 這是符合第這是符合第 11 11

29、章介紹的軟、硬酸堿結(jié)合規(guī)律的章介紹的軟、硬酸堿結(jié)合規(guī)律的. 用干法合成用干法合成AlCl32Al + 3Cl2 (g) 2AlCl32Al + 6HCl (g) 2AlCl3 + 3H2 (g)Al2O3 + 3C + 3Cl2 2AlCl3 + 3CO潮濕空氣中的潮濕空氣中的 AlCl3AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3離子鍵離子鍵 共價(jià)鍵共價(jià)鍵共價(jià)分子：熔點(diǎn)低，易揮發(fā)，易溶于有機(jī)溶劑共價(jià)分子：熔點(diǎn)低，易揮發(fā)，易溶于有機(jī)溶劑. 易形成雙聚物易形成雙聚物水解激烈：水解激烈：AlCl3 + 3 H2O Al(OH)3 + 3HClAl2Cl613-2-3 鋁的鹵化物鋁的鹵化物 兩者都是活

30、潑金屬，在空氣中易形成致密兩者都是活潑金屬，在空氣中易形成致密 的氧化膜保護(hù)層的氧化膜保護(hù)層 碳化物與水反應(yīng)生成甲烷碳化物與水反應(yīng)生成甲烷 鹽都易水解鹽都易水解 鹵化物均有共價(jià)型鹵化物均有共價(jià)型 氧化物的熔點(diǎn)和硬度都很高氧化物的熔點(diǎn)和硬度都很高 兩性元素，氫氧化物也屬兩性兩性元素，氫氧化物也屬兩性Be2C + 4 H2O 2 Be(OH)2 + CH4 Al4C3 + 12 H2O 4 Al(OH)3 + 3 CH4 鈹與鋁的相似性鈹與鋁的相似性13-3 鎵、銦、鉈鎵、銦、鉈 Gallium, Indium and Thallium 13-3-1 鎵、銦、鉈的單質(zhì)鎵、銦、鉈的單質(zhì) 有時(shí)被稱之為鎵分族，有時(shí)被稱之為鎵分族，Ga、In的氧化數(shù)為的氧化數(shù)為+3，Tl的氧化數(shù)為的氧化數(shù)為+1 Ga（Gallium）, In（indium）和）和 Tl （thallium）是稀散元素，）是稀散元素，不存在獨(dú)立的礦石，而與