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1、第十三章 p区元素（一）, 13.1 p区元素概述 13.2 硼族元素 13.3 碳族元素,13.1 p区元素概述,p区元素通性,各族元素性质由上到下的变化规律出现突变 多种氧化态 (ns2np1-5) 电负性大，形成共价化合物,各族元素性质由上到下的变化规律出现突变,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 (kJ/mol-1) E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=158 E(P-P)=209 E(S-S)=264 E(Cl-Cl)=244,2 中间排元素异样性(d区插入) 事实：溴酸、高溴
2、酸氧化性均比其它卤酸、高卤酸强。 3 最后三个元素性质缓慢地递变(镧系收缩)。,价电子构型：ns2np1-5 例：氯，+1，+3，+5，+7，-1，0等 惰性电子对效应： 同族元素从上到下，低氧化态化合物比高氧化态化合物稳定。 例：Si(II)Pb(IV),多种氧化态, 13.2 硼族元素,13.2.1 硼族元素概述 13.2.2 硼族元素的单质 13.2.3 硼的化合物 13.2.4 铝的化合物,13.2.1 硼族元素概述,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
3、其它：6 例：Na3AlF6,13.2.2 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）,13.2.3 硼的化合物,硼的氢化物 硼的含氧化合物 三氧化二硼 硼酸 硼砂 硼的卤化物 氮化硼,硼的氢化物-硼烷,分类：BnHn+4和 BnHn+6 例：B2H6 B4H10 乙硼烷 丁硼烷 有CH4，但无BH4 最简单的硼烷：B2H6,硼烷的结构,B：利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子键。 （氢桥）,记作：,要点：B的杂化方式，三中心两电子键、氢桥。,B4H10分子结构,硼烷的性质,(1) 自燃,高能燃料，剧毒,
4、(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,制备：,性质：,硼酸的结构,B：sp2杂化,硼酸的性质,(1) 一元弱酸 (固体酸),(2) 与多羟基化合物加合,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,风化脱水,受热脱水,硼砂玻璃,体积膨胀,硼的卤化物,(1) BX3结构：,B：sp2杂化,(2) BX3性质：,水解：,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
5、) 作磨料,(1) 氧化铝：Al2O3 - 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+),13.2.4 铝的化合物,(2) 氢氧化铝：Al(OH)3 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-,(3) 铝的卤化物,AlF3 AlCl3AlBr3 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Al
6、Cl3，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, 13.3 碳族元素,13.3.1 碳族元素概述 13.3.2 碳族元素的单质 13.3.3 碳的化合物 13.3.4 硅的化合物 13.3.5 锡、铅的化合物,价电子构型：ns2np2,Si,Ge,Sn,Pb,13.3.1 碳族元素概述,C,-4,+2,+4,(+2),+2,+2,+4,+4,+4,(+4),4,6,6,6,6,存在:,碳：金刚石、石墨；煤、石油、天然气; 碳酸盐; CO2 。 硅：SiO2和各种硅酸盐 锗：硫银锗矿 4Ag2SG
7、eS2 ， 硫铅锗矿2PbS GeS2 。 锡：锡石 SnO2 。 铅：方铅矿 PbS，白铅矿 PbCO3 。,锡石SnO2,方铅矿 PbS,单质碳： 金刚石：原子晶体,硬度最大,熔点最高 的单质。 石墨：层状晶体 ，质软，有金属光泽。 足球烯，富勒烯，C60，C70 等。,13.3.1 碳族元素概述,金刚石 (sp3杂化),石墨 (sp2杂化),足球烯，富勒烯，C60 (sp2杂化),单质硅 ： 无定型体 晶体 ：原子晶体，类似于金刚石,单质锗，锡，铅 锗是灰白色金属，硬而脆，结构类 似于金刚石。 锡有三种同素异形体 灰锡(锡) 白锡(锡) 脆锡 铅：质软，能阻挡X射线。,13.2,161,
8、Ge,Sn,Pb,13.3.3 碳的化合物1 碳的氧化物 （1）一氧化碳(CO)：,结构 CO(6+8=14e-)与N2（27=14e-） 是等电子体, 结构相似。 :C O:,:C O:,一个键 两个键,性质： a. 作配位体，形成羰基配合物 Fe(CO)5, Ni(CO)4, Co2(CO)8 其中C是配位原子。 b. 还原剂：,c. 剧毒,经典的分子结构：O=C=O C=O双键键长124pm (在CH3-C-CH3中) C O叁键键长113pm CO2中，碳、氧之间键长116pm C：sp杂化 ：O C O ：,O,2 二氧化碳 (CO2),CO2溶于水，大部分CO2H2O,极小部分H2
9、CO3,CO32-的结构,CO32-(6+38+2=32e-)与BF3(5+39=32e-) 为等电子体,C：sp2杂化,2-,3 碳酸及其盐,碳酸及其盐的热稳定性,（1） H2CO3MHCO3M2CO3,（2）同一族金属的碳的盐稳定性从上到下增加 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 分解T/ 100 540 900 1290 1360 （3） 过渡金属碳酸盐稳定性差 CaCO3 PbCO3 ZnCO3 FeCO3 分解T / 900 315 350 282 价电子构型 8e_ (1 8+2)e_ 18e_ (9-17)e_,碳酸盐的溶解度：,易溶盐：Na2CO3 Na
10、HCO3 K2CO3 KHCO3 100溶解度 45 16 156 60 (g/100g H2O),2-,-,-,-,其它金属(含Li)碳酸盐难溶于水, 且酸式盐溶解度大于正盐,氢键存在，形成 二聚物或多聚物,碳酸盐的水解性,（1）氢氧化物溶解度小,(2)碳酸盐溶解度小,(3)碳酸盐和相应的氢氧化物溶解度相近,13.3.4 硅的化合物,硅烷 二氧化硅 硅酸及其盐 硅的卤化物 碳化硅（SiC）：金刚砂,硅烷(SinH2n+2) 最简单的硅烷：SiH4,(1) 自燃： (2) 强还原性： (3) 水解： (4)热稳定性差：,性质：,二氧化硅 SiO2 -硅石,无定型体：石英玻璃、硅藻土、燧石 晶体
11、：天然为石英，原子晶体 纯石英：水晶 含有杂质的石英：玛瑙，紫晶,水晶,石英盐,黑曜石,紫晶,缟玛瑙,玛瑙,结构：Si采用sp3杂化轨道与氧形成硅氧四面体,硅氧四面体,金刚石 二氧化硅,性质,(1) 与酸作用,(2) 与HF作用,硅酸及硅酸盐,H4SiO4 原硅酸 硅酸 H2SiO3 偏硅酸，二元弱酸 xSiO2yH2O 多硅酸,制备：,胶冻状硅酸,硅胶,-H2O,硅酸盐,硅酸盐结构复杂, 一般写成氧化物形式。,硅酸钠：Na2OnSiO2 泡沸石： Na2O Al2O3 2SiO2 nH2O,可溶性：Na2SiO3、K2SiO3 不溶性：大部分硅酸盐难溶于水， 且有特征颜色,硅酸盐,水中花园,
12、4 硅的卤化物 SiX4,SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4 聚集态 g l l s 分子量 小 大 溶沸点 低 高 水解：,（氟硅酸）,金刚砂（SiC）：,13.3.5 锡、铅的化合物,氢氧化物的酸碱性 Sn(II)的还原性 Pb(IV)的氧化性 锡、铅的盐 锡、铅的硫化物,1 锡、铅的氢氧化物,Sn(II)的还原性,Sn2+,Hg2+的相互鉴定,Pb(IV)的氧化性,四氧化三铅(Pb3O4)-铅丹：鲜红色 可看作：,三氧化二铅(Pb2O3)：橙色 可看作：PbOPbO2 氧化铅：(PbO)：橙黄色,小结:,氧化性减弱，酸性增强,碱性增强，还原性减弱,碱性增强,酸性增强,Sn(OH)
13、4,Pb(OH)4PbO2,Sn(OH)2,Pb(OH)2,2 锡、铅的盐类,(1) 水解：,铅白,(2) 铅(II)的难溶盐 少数可溶：Pb(NO3)2, Pb(Ac)2 多数难溶： Pb2+ Pb(OH) 3- PbCl2(白) PbSO4(白) PbI2(黄) PbCrO4 (黄) PbCl42- PbHSO4 PbI42- Pb2+Cr2O72-,浓HCl,浓H2SO4,I-,HNO3,OH-,3 锡、铅的硫化物,SnS(棕) SnS2(黄) PbS(黑) PbS2 (1) 均不溶于稀盐酸 (2) 配位溶解(浓HCl),（硫代锡酸根）,SnS32-不稳定，遇酸分解。,(3) 碱溶 (SnS, PbS不溶),(4) 氧化碱溶 (SnS2,PbS不溶),（5）PbS与HNO3作用,
