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1、第八章 硼族元素,8.1 硼族元素概述 8.2 硼族元素的单质 8.3 硼的化合物 8.4 铝的化合物 8.5 镓、铟、铊,本章要点：,单质硼的物理化学性质和制备方法。 氧化硼的物理化学性质，硼酸和硼酸盐的结构。 硼砂的结构和有关化学反应。 缺电子化合物卤化硼。 硼烷的结构，成键特征。 P区元素卤化物的结构及相关反应的总结。 金属铝的提取，物理化学性质。 两性化合物Al2O3，Al(OH)3，缺电子体AlX3。 单质镓、铟、铊的物理化学性质。 镓、铟、铊化合物的递变规律（酸碱性，价态的稳定性等）,8.1 硼族元素概述,硼族(A)：B, Al, Ga, In, Tl 价电子构型：ns2np1 缺
2、电子元素：价电子数价层轨道数 缺电子化合物: 成键电子对数价层轨道数 例如：BF3，HBF4 特点：a. 易形成配位化合物HBF4 HF BF3 b. 易形成双聚物Al2Cl6,存在形式,硼： 硼硅酸盐（如黄晶CaOB2O3 2SiO2) 硼酸盐 （如硼砂 Na2B4O7 5H2O) 铝： 长石、云母、冰晶石、尖晶石、石榴石、绿柱石 刚玉、宝石、铝土矿 镓、铟、铊： 以低浓度存在于硫化物矿中,硼族元素的一般性质,B为非金属单质，Al，Ga，In，Tl是金属 氧化态：B，Al，Ga （+3） In （+1，+3） Tl （+1） 最大配位数 B：4 例：HBF4 其它：6 例：Na3AlF6,8
3、.2 硼族元素的单质,同素异形体：无定形硼， 晶形硼 棕色粉末, 黑灰色 化学活性高， 硬度大 熔点，沸点都很高。 -菱形硼（B12）,液态镓的温度范围(熔点、沸点相差2220C) 是所有单质中最大的，填充在石英管中作成 的温度计测量温区大,单质的制备：,硼： (1) 金属还原B2O3 (2) KCl-KF熔剂中电解KBF4 (3) H2还原BBr3 (4) BBr3、BI3热分解,铝： （工业提取）,单质的性质：,硼：除了H2、Te及稀有气体外，能和所有的非金属反应 只能和氧化性的酸反应，与碱不作用。,铝： 纯铝在冷浓HNO3、H2SO4中呈钝化 表面有一层氧化物保护膜，它可被NaCl和Na
4、OH所蚀 能和稀酸和碱溶液反应：,能和许多非金属直接反应 能还原金属氧化物（铝热法）,8.3 硼的化合物,硼的氢化物 硼的含氧化合物 (1)三氧化二硼 (2)硼酸 (3)硼砂 硼的卤化物 氮化硼,1 硼的氢化物-硼烷,人们对硼烷的研究始于1912年，目前确知的硼烷中性分子已超过二十种。 除了中性分子外还有大量的硼烷阴离子，大体上分为三类：,BnHn2-系列的阴离子。 由已知的硼烷脱质子或加成H-衍生出来的阴离子。 由连接的氢化硼单元衍生出的阴离子。,硼烷的四种成键要素,末端B-H键，正常的键 B-H-B的3c-2e键 B-B键，正常的键 (4)B-B-B的3c-2e键,硼烷类化合物是一类“缺电
5、子化合物”，为了解释他们的结构，人们提出了三中心两电子共价键的成键原理,B5H9,B5H11,B6H10,B8H18,B16H20,B20H16,硼烷的性质,(1) 自燃,高能燃料，剧毒,(2) 水解,含硼化合物燃烧 火焰呈现绿色,(3) 加合反应,(4) 被氯氯化,(5) 合成NaBH4,(6) 有机合成中乙硼烷的硼氢化反应，控制合成饱和烃和醇,2 三氧化二硼,B2O3,B(无定形),B2O3,H3BO3,O2,Mg或Al,+H2O,-H2O,制备：,原子晶体：熔点460C 无定形体：软化,性质：,B2O3,2HBO2,2H3BO3,偏硼酸,(原)硼酸,xB2O3yH2O 多硼酸,+H2O,
6、+H2O,-H2O,-H2O,3 硼酸,B：sp2杂化,硼酸的性质,(1) 一元弱酸 (固体酸),(2) 受热易分解,硼酸酯燃烧时呈绿色火焰，这个特性被用来坚定硼的化合物。,4 硼砂,性质:,构成缓冲溶液 pH=9.24 (20 ),(1) 水解呈碱性,(2) 与酸反应制H3BO3,(3) 脱水,(4) 硼砂珠试验,硼的卤化物,(1) BX3结构：,B：sp2杂化,(2) BX3性质：,水解：,(3) BX3(缺电子化合物)形成加和物,(4) BX3间相互生成混合卤化物,(5) 作催化剂(特别是有机反应）,6 氮化硼,BN与C2是等电子体，性质相似： BN有三种晶型： (1) 无定型(类似于无
7、定型碳) (2) 六方晶型(类似于石墨) 作润滑剂 (3) 立方晶型(类似于金刚石) 作磨料,8.4 铝的化合物, 氧化物 氢氧化物 卤化物 其它重要的铝盐,- Al2O3 ：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱 - Al2O3 ：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体, 有些氧化铝晶体透明， 因含有杂质而呈现鲜 明颜色,红宝石(Cr3+) 蓝宝石(Fe3+,Cr3+) 黄玉/黄晶(Fe3+),(1) 氧化铝：Al2O3,两性， 在碱性溶液中存在Al(OH)4-或Al(OH)63- 简便书写为AlO2-或AlO33-,(2) 氢氧化铝：Al(OH)3,(3) 铝的卤化物,AlF3 AlCl3 A
8、lBr3 AlI3 离子键 共价键 共价分子：熔点低,易挥发,易溶于有机溶剂。 易形成双聚物,水解激烈：,潮湿空气中的AlCl3，白烟为NH4Cl,用干法合成AlCl3,(4) 铝的重要化合物,Al3+的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素,硫酸铝： 铝钾矾(明矾)：,茜素,8.5 镓、铟、铊, 氧化物 氢氧化物 卤化物 其它盐,(1) 氧化物,G2O3: Ga(OH)3受热生成G2O3，低温时生成 -Ga2O3 ，380C时生成-Ga2O3 。两性。 In2O3: 能溶于酸，但不溶于碱。 Tl2O3: 加热到100C是开始分解为Tl2O和O2 Ga2O: 暗棕色粉末，能在室温下稳定存在。 Tl2O
9、: 稳定性Tl+Ga+Al+,氢氧化物,Ga(OH)3: 两性氢氧化物，性质类似Al(OH)3 其酸性略强于Al(OH)3。 In(OH)3: 胶状沉淀。 无Tl(OH)3 TlOH: 可溶于水，水溶液显碱性，性质与 碱金属化合物相似,卤化物,Ga、In有四种三卤化物， Tl有四种一卤化物和TlF3、TlCl3。 其中MF3是离子型化合物，其余是共价型化合物,GaF3能形成M3GaF6配合物 InCl3能和碱金属氯化物形成配合物，如K3InCl6 能和水形成水合物，如InCl34H2O、InBr35H2O Tl3+ 与Cl-配离子有TlCl4-、TlCl52-、TlCl63- TlX (X=Cl、Br、I)为难溶物，见光分解，与AgX相似,(4) 其它盐,镓盐：易溶镓盐一般含有结晶水。如Ga2(C2O4)34H2O 也能形成矾，如(NH4)2SO4 Ga2(SO4)324H2O 铟盐：所含结晶水的数目比相应的铝盐、镓盐少 成矾的能力不及铝、镓 铊(III)盐：只能在浓酸介质中制得。 铊(I)盐： 含结晶水的数目少或不含结晶水，如Tl2CO3 Tl2SO4，可溶性Tl(I)盐性质和碱金属相似， 不溶性Tl(I)盐性质和Ag(I)盐相似。,
