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1、第十六章 硼族元素,16-1 硼族元素的通性 16-2 硼单质及其化合物 16-3 铝单质及其化合物 16-4 镓、铟、铊 16-5 惰性电子对效应及对角线规则,16-1 硼族元素的通性,周期表中第七主族包括硼、铝、镓、铟、铊五种元素，统称为硼族元素。,价电子层：,ns2np1,主要氧化态：,+3，+1,成键特征：,硼、铝主要形成共价型化合物，+1氧化态的铊的化合物具有较强的离子性。,硼、 铝、 镓、 铟、 铊,+1氧化态趋向稳定,本族元素在形成化合物时还表现缺电子特性。,16-2 硼的单质及其化合物,16-2-1 硼单质,1、硼原子的成键特征,硼原子为缺电子原子，其成键有三大特征：,(a)共
2、价性：硼原子的价电子构型以及原子半径、电离能高、电负性大等性质决定了它以形成共价型分子为特征。,(b)缺电子性： 在硼原子以sp2杂化形成的共价分子中，余下的一个空轨道可接受外来的孤对电子，形成以sp3杂化的四面体构型的配合物。有时没有合适的外来电子，也可以自相聚合形成多中心键。,(c)多面体习性： 硼原子力图以多种方式解决缺电子问题，在硼单质和硼氢化合物中，基本结构是以三角面组成多面体，这些多面体有闭合型、鸟巢型或蛛网型。,2、硼的同素异形体,晶体硼,无定形硼,3、硼单质的结构,4、硼单质的性质,5、单质硼的制备,16-2-2 硼的氢化物,1、已硼烷的结构,由于硼原子的缺电子特点，在各硼烷中
3、呈现五种成键情况：,2、乙硼烷的性质：,3、已硼烷的制备,16-2-3 硼族元素的卤化物,制备：,1、三卤化硼,2、三卤化硼的结构,3、三卤化硼的性质,16-2-4 硼的含氧化合物,1、B2O3,硼酸的结构,结构单元：BO3平面三角形,片层结构：H3BO3分子间以氢键结合,2、硼酸,H3BO3晶体的片状结构：层与层之间以范德华力结合,硼酸的性质,2-5 硼族元素的含氧化合物,3、硼酸盐,链状,环状,硼砂的结构,(1) 水解呈碱性,硼砂的性质,(2) 与酸反应制H3BO3,构成缓冲溶液 pH=9.24 (20 ),(3) 脱水,风化脱水,受热脱水,硼砂玻璃,16-3 铝及其化合物,16-3-1
4、铝单质,1、金属铝的制备,2、铝的物理性质,3、金属铝的化学性质,16-3-2 铝的卤化物,1、Al2O3,有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而呈现鲜明颜色,- 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。,红宝石(Cr3+) 蓝宝石(Fe3+,Cr3+) 黄玉/黄晶(Fe3+),16-3-3 铝的含氧化合物,2、氢氧化铝,3、铝盐,4、铝酸盐,16-5 惰性电子对效应及对角线规则,A、A大多数化合物从上到下高氧化态的稳定性递减，而低氧化态的稳定性递增，如： P4O10对热较稳定，而As2O5加热时分解为As2O3；PbO2具有强氧化
5、性，而PbO较稳定等。,以上事实表明，在A、A等族中随着原子序数增加，重金属元素价电子中有两个电子不易成键，它的低氧化态较为稳定，而与族数相同的最高氧化态则不稳定。这种趋向在IIB族中也有所表现，如单质汞的活性较低。,1、惰性电子对效应,原子序数较大的重元素成键能力较弱是由于：(1)原子半径增加，电子云重叠程度差；(2)内层电子数目增多，这些内层电于与其键合原子的内层间的斥力增大等原因所致。,这种从上到下低氧化态渐趋于稳定的现象，习惯上被认为是由于所谓“惰性电子对效应”引起的。实际上这几族重元素的n电子对并非特别“惰性”。,2、对角线规则,在周期表中除了同族元素的性质相似以外，还有一些元素及其
6、化合物的性质呈现出“对角线”相似性。如硼和硅在性质上很相似，对比锂和镁，铍和铝酌性质发现它们的性质在某些方面也是类似的。,在周期表中某一元素的性质和它左上方或右下方的另一元素性质的相似性，称为对角线规则。这种相似性比较明显地表现在Li和Mg、Be和A1、B和Si三对元素之间。,对角线规则可以用离子极化的观点粗略给以说明。上面几对处于对角的元素在性质上的相似性，是出于它们的离了极化力相近的缘故。离子极化力的大小取决于它的半径、电荷和结构。例如，Li+和Na+虽然用于同一族，离子电荷相同，但是前者半径较小，并且Li+具有2电子结构，所以Li+ 的极化力比同族的Na+强得多，因而使锂的化合物同钠的化合物在性质上差别较大。出于Mg2+的电荷较高，而半径又小于Na+，它的极化力与Li+接近于是Li+ 便与它右下方的Mg2+在性质上显示出某些相似性。由此可见对角线关系是物质的结构和性质内在联系的一种具体表现。,
