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1、第二章:p区元素(一)2.1p区元素概述1.各族元素性质由上到下的变化规律出现突变 2.多种氧化态(因为价电子构型为ns2np1-5) 3.电负性大，形成共价化合物 突变： 1 第一排元素反常性：(只有2s,2p轨道) 形成配合物时，配位数最多不超过4 第一排元素单键键能小于第二排元素单键键能 E(N-N)=159 kJmol-1 E(O-O)=142 kJmol-1 E(F-F)=158 kJmol-1 E(P-P)=209 kJmol-1 E(S-S)=264 kJmol-1 E(Cl-Cl)=244 kJmol-1 2 中间排元素异样性(d区插入) 例如：溴酸、高溴酸氧化性均比其它卤酸、
2、高卤酸强。 3 最后三个元素性质缓慢地递变(镧系收缩)。多种氧化态： 因为价电子构型为：ns2np1-5，p区元素有多个价电子，所以可以形成多种氧化态。 例如：氯有+1，+3，+5，+7，-1，0等氧化态 对于同族元素而言从上到下，随着原子序数的增加低氧化态化合物比高氧化态化合物稳定，这种现象称为惰性电子对效应。 例：Sn(II)Pb(IV)2.2硼族元素2.2.1 硼族元素概述硼族(A)包括：硼（B）,铝（Al）, 镓（Ga）, 铟（In）, 铊（Tl） 价电子构型为：ns2np1 硼族元素的价电子数（3个电子）价层轨道数（1个s轨道个+3个p轨道），所以硼族元素是缺电子元素。所以硼族元素易
3、形成缺电子化合物。 例如：BF3 缺电子化合物： 成键电子对数99.95%) 电解 B2O3 在 KBF4 中的融体可得晶态硼.用途：无定形硼可用于生产硼钢. 硼钢主要用于制造喷气发动机和核反应堆的控制棒. 前一种用途基于其优良的抗冲击性，后一种用途基于硼吸收中子的能力。铝的单质：铝是相当活泼的金属，在适当条件下可 O2 、卤素、S 、N2、 P、 C 等以及与水、酸和碱反应. 铝与氧的亲和力很高： 2 Al(s) + (3/2) O2(g) = Al2O3(s), = - 1676 kJ mol-1这一性质被用于冶金工业，如钢水中除氧、作还原剂制备金属.金属用途铝是丰度最大的金属，具有延展性
4、强，导电性能优良，密度轻，应用最广泛的金属，铝用于制日常用品，金属铝用于制电缆、电线。镓、铟多用于电子工业，如作半导体材料。2.2.3 硼的化合物下面列举了一些重要硼的化合物颜色和状态密度（g/cm-3)熔点（）受热时的变化溶解度（g/100g H2O)四硼酸钠 （硼砂）NaB4O710H2O坚硬白色晶体1.73 （无水为2.4）加热后首先熔化，然后膨胀失去结晶水。最后变为玻璃状物质。NaB4O7H2O在200时仍稳定，400以上才完全脱水。2.01（20）水溶液呈碱性，也能溶于甘油，却不溶于酒精。硼酸 H3BO3六角形晶体，发珠光的白色鳞状物1.46171.0107时失去水，变为偏硼酸HBO
5、2，在140160时变为焦硼酸H2B4O7（四硼酸），红热时变为B2O34.74（20）23.3（90）溶于水后，有正、偏和焦型的离子，也能溶于甘油，酒精及醚中三氧化二硼 B2O3无色透明玻璃状物2.55450.01.1（0）15.7（100）极易吸水，吸湿后变为混浊状态，也能溶于酒精三氟化硼 BF3无色气体3.077g/L(STP)-127.1-100沸腾在水中溶解氮化硼 BN白色，像滑石一样的分状物2.18 2.342967 3300（加压）4930升华加热时难被氧化。也不与Cl2作用，红热时与H2O作用放出NH3不溶于水，不与酸，强碱溶液作用。2.2.3 硼的化合物1 硼的氢化物硼与氢可
6、形成许多共价型氢化物，按组成可分为两大系列，通式分别为：BnHn+6(B4H10),BnHn+4(B2H6，B5H9，B6H10)，称为硼烷。最简单的硼烷是乙硼烷（B2H6）。硼氢化合物的分子结构不能仅用一般的共价键来表示。因为硼原子是缺电子原子，硼烷分子内所有价电子的数不能满足一般共价键所需要的数目。在B2H6分子中，共有14个价轨道，而只有12个价电子，所以B2H6是缺电子化合物。乙硼烷的结构： 在B2H6分子中，有8个价电子用于2个B原子各与2个H原子形成4个BH键，这4个键在同一平面上。剩下的4 个价电子在2个B原子和另外2个H原子之间形成了垂直于上述平面的2个三中心两电子键，一个在平
7、面之上，另一个在平面之下，每一个三中心两电子键是由1个H原子和2个B原子共用2个电子构成的。这个H原子把2个B原子连接起来，具有桥状结构，我们称这个H原子为“桥氢原子”。 乙硼烷的性质： 常温下，B2H6和B4H10（丁硼烷）为气体，B5B8为液体，B10H14及其它高硼烷都是固体。硼烷多数有毒，有令人不适的特殊气味，且不稳定。 乙硼烷(B2H6)是无色气体，用LiH，NaH或NaBH4与卤化硼作用可以制备B2H6 (1) B2H6是非常活泼的物质，暴露于空气中易燃烧或爆炸，并放出大量的热： (2) B2H6易水解释放出氢气，生成硼酸： (3) B2H6与LiH反应,能生成一种比B2H6的还原
8、性更强的还原剂硼氢化锂LiBH4： LiBH4为白色盐型氢化物，溶于水或乙醇，无毒，化学性质稳定。广泛用于有机合成，是重要的还原剂。 (4) 生成配合物： 2.硼的含氧化合物 由于硼与氧形成的B-O键键能大（B-O键键能为：523kJmol-1），所以硼的含氧化合物具有很高的稳定性。构成硼的含氧化合物的基本单元是平面三角形的BO3和四面体形的BO4，这是由硼元素的亲氧性和缺电子性质所决定的。（1）三氧化二硼（B2O3）：B2O3是白色固体，晶态B2O3比较稳定，熔点为460。 B2O3能被碱金属、镁、铝还原为单质硼： B2O3 + Mg 2B + 3MgO B2O3易溶于水，生成硼酸： B2O
9、3 + 3H2O 2H3BO3 但在热的水蒸气中则生成挥发性的偏硼酸HBO2： B2O3 + H2O 2HBO2 制备B2O3的一般方法是加热硼酸H3BO3使之脱水： （2）硼酸 ： 硼酸包括原硼酸H3BO3、偏硼酸H3BO2和多硼酸xB2O3yH2O。原硼酸通常又称为硼酸。将纯的硼砂(Na2B4O710H2O)溶于沸水中并加入盐酸，放置后可析出硼酸： Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O 4H3BO3 +Na2SO4结构： 在H3BO3的晶体中，每个B 原子以三个sp2杂化轨道与三个O 原子结合成平面三角形结构，每个O 原子除以共价键与1个B原子和1个H原子相结合外，还通过氢键与另一
10、个H3BO3单元中的H原子结合而连成片层结构，层与层之间则以微弱的范德华力相吸引。所以硼酸晶体是片状的，有滑腻感，可作润滑剂。性质： H3BO3是白色片状晶体，微溶于水（0时溶解度为6.35g/(100gH2O)），但在热水中溶解度较大（100时溶解度为27.6 g/(100gH2O)）。 H3BO3是一元弱酸，由于B是缺电子原子，它加合了来自H2O分子中的OH而释放出离子： H3BO3 + H2O B(OH)4 + H+ =5.810-10 表明了硼酸是缺电子化合物，是一个典型的路易士酸。其酸性可因加入甘露醇或甘油（丙三醇）而大为增强： 硼酸和甲醇或乙醇在浓H2SO4存在的条件下，生成硼酸酯
11、： 硼酸酯在高温下燃烧挥发，产生特有的绿色火焰，此反应可用于鉴定含硼化合物的存在。硼酸加热脱水先生成偏硼酸HBO2，继续加热变成B2O3。2H3BO3 2HBO2 + 2H2O B2O3 + 3H2O（3）硼酸盐 硼酸盐有偏硼酸盐、原硼酸盐、和多硼酸盐等。最重要的硼酸盐是四硼酸钠，俗称硼砂。硼砂的分子式为Na2B4O5(OH)48H2O习惯上也常写作Na2B4O710H2O）。四硼酸根阳离子的立体结构如下： 在四硼酸根中有两个BO3平面三角形和两个BO4四面体通过共用角顶O原子而联结起来。性质： 硼砂是无色半透明的晶体或白色结晶粉末。在空气中容易失水风化，加热到350400左右，失去全部结晶水成无水盐，在878熔化为玻璃体。熔融状态的硼砂能溶解一些金属氧化物，形成偏硼酸盐，并依金属的不同而显示出特征颜色，例如： Na2B4O7 + CoO Co(BO2)2 2NaB
