第二章 硼族元素
Ⅲ A
B
Al
Ga
In
Tl
ns2np1 α-菱形硼
2.1 概述
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
其他 6 例,Na3AlF6
2.2 硼族元素的缺电子性最简单的硼烷是 B2H6
2BH3(g)=B2H6(g) △ H=－ 148kJ·mol－ 1
2.2.1 乙硼烷的成键特征及反应性点击观看动画
B2H6 2L
均裂 2BH3L
异裂 [BH2L2]++[BH4]－
三中心两电子氢桥键
B2H6+2NaH→2Na[BH 4]
B2H6+2:PF3→2H 3B:PF3
B2H6+2:CO→2H 3B:CO
B2H6+2:NH3→[BH 2(NH3)2]++[BH4]－
B2H6+H2O == H3BO3+H2
B2H6+O2 == B2O3+H2O
△ rH? =－ 504.6kJ?mol-1
=－ 2026kJ?mol-1△ rH?
硼氢键 B－ H
硼硼键 B－ B
闭合的 3中心 -2电子硼桥键 B
B B
开放的 3中心 -2电子硼桥键 B
B B
硼烷中有五种键型氢桥键 H
B B
B4H10分子结构
2.2.2 AlCl3的成键特征
(GaCl3)2 (InCl3)2 (AlBr3)2 (AlI3)2 (GaBr3)2
除 B的卤化物及 Ⅲ A的氟化物以外,均为二聚形式。
AlCl3中铝为 SP3杂化
2.2.3 BX3的成键特征及路易斯酸性
BF3 (g) BCl3 (l) BBr3(l) BI3(s)
熔点 (K) 146 166 227 316
沸点 (K) 172 285 364 483
键长 (pm)(实测 ) 131 174 189 210
共价半径和 (pm) 153 180 195 214
键能 (kJ·mol－ 1) 646 444 368 267
BX3是以形成大 π 键来满足对电子的要求由于有空轨道,可接受外来电子,均为 Lewis酸
C5H5N(l)+BX3(g) C5H6N,BX3
△ rH(kJ·mol－ 1)
BF3(g) = － 143
BCl3(g) = － 189
BBr3(g) = － 217
BF3+NH3 == F3B:NH3
BF3+ HF == H+[BF4]－
酸性强,BF3<BCl3<BBr3<BI3
π4 6
3.3 硼酸及其盐
B,SP2杂化；存在分子间氢键；
层与层之间的分子作用力结合。
3.3.1,硼酸
H3BO3是 Lewis酸，是一元酸。
其酸性很弱,Ka=5.8× 10-10加入多羟基化合物可增加酸性。
H2SO4
H3BO3+3CH3OH== B(OCH3)3+3H2O
燃烧 绿色火焰
鉴别硼酸及盐
2
3.3.2,硼砂 (Na2B4O7·10H2O)
[B4O5(OH)4]2－
B,SP2杂化
SP3杂化Na
2B4O5(OH)4·8H2O
硼 砂 珠 实 验硼砂珠实验,
△
Na2B4O7 == B2O3+2NaBO2
+) CoO +B2O3 == Co (BO2)2
除氧化物定性分析陶瓷、玻璃上釉制造人造宝石
Na2B4O7+7H2O == 4H3BO3+2NaOH
H3BO3+OH－ == B(OH)4－
PH=9.24
Na2B4O7+CoO=2NaBO2·Co(BO2)2
Cr2O3为绿色 Fe2O3为黄色,
缓冲溶液洗衣粉填料
3.4 Ga,In,Tl 简介
Ga+[Ga+3Cl4]
| |
4S2 4S04P0
Tl+类似于 K+与 Ag+
TlAl(SO4)2·12H2O
Tl2CO3与 K2CO3同晶
TlOH 强碱
GaCl2
InCl2
反磁惰性电子对效应
Tl(Ⅲ )不稳定
TlI黄红色沉淀
TlBr黄色沉淀
TlCl白色沉淀
Ⅲ A
B
Al
Ga
In
Tl
ns2np1 α-菱形硼
2.1 概述
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
其他 6 例,Na3AlF6
2.2 硼族元素的缺电子性最简单的硼烷是 B2H6
2BH3(g)=B2H6(g) △ H=－ 148kJ·mol－ 1
2.2.1 乙硼烷的成键特征及反应性点击观看动画
B2H6 2L
均裂 2BH3L
异裂 [BH2L2]++[BH4]－
三中心两电子氢桥键
B2H6+2NaH→2Na[BH 4]
B2H6+2:PF3→2H 3B:PF3
B2H6+2:CO→2H 3B:CO
B2H6+2:NH3→[BH 2(NH3)2]++[BH4]－
B2H6+H2O == H3BO3+H2
B2H6+O2 == B2O3+H2O
△ rH? =－ 504.6kJ?mol-1
=－ 2026kJ?mol-1△ rH?
硼氢键 B－ H
硼硼键 B－ B
闭合的 3中心 -2电子硼桥键 B
B B
开放的 3中心 -2电子硼桥键 B
B B
硼烷中有五种键型氢桥键 H
B B
B4H10分子结构
2.2.2 AlCl3的成键特征
(GaCl3)2 (InCl3)2 (AlBr3)2 (AlI3)2 (GaBr3)2
除 B的卤化物及 Ⅲ A的氟化物以外,均为二聚形式。
AlCl3中铝为 SP3杂化
2.2.3 BX3的成键特征及路易斯酸性
BF3 (g) BCl3 (l) BBr3(l) BI3(s)
熔点 (K) 146 166 227 316
沸点 (K) 172 285 364 483
键长 (pm)(实测 ) 131 174 189 210
共价半径和 (pm) 153 180 195 214
键能 (kJ·mol－ 1) 646 444 368 267
BX3是以形成大 π 键来满足对电子的要求由于有空轨道,可接受外来电子,均为 Lewis酸
C5H5N(l)+BX3(g) C5H6N,BX3
△ rH(kJ·mol－ 1)
BF3(g) = － 143
BCl3(g) = － 189
BBr3(g) = － 217
BF3+NH3 == F3B:NH3
BF3+ HF == H+[BF4]－
酸性强,BF3<BCl3<BBr3<BI3
π4 6
3.3 硼酸及其盐
B,SP2杂化；存在分子间氢键；
层与层之间的分子作用力结合。
3.3.1,硼酸
H3BO3是 Lewis酸，是一元酸。
其酸性很弱,Ka=5.8× 10-10加入多羟基化合物可增加酸性。
H2SO4
H3BO3+3CH3OH== B(OCH3)3+3H2O
燃烧 绿色火焰
鉴别硼酸及盐
2
3.3.2,硼砂 (Na2B4O7·10H2O)
[B4O5(OH)4]2－
B,SP2杂化
SP3杂化Na
2B4O5(OH)4·8H2O
硼 砂 珠 实 验硼砂珠实验,
△
Na2B4O7 == B2O3+2NaBO2
+) CoO +B2O3 == Co (BO2)2
除氧化物定性分析陶瓷、玻璃上釉制造人造宝石
Na2B4O7+7H2O == 4H3BO3+2NaOH
H3BO3+OH－ == B(OH)4－
PH=9.24
Na2B4O7+CoO=2NaBO2·Co(BO2)2
Cr2O3为绿色 Fe2O3为黄色,
缓冲溶液洗衣粉填料
3.4 Ga,In,Tl 简介
Ga+[Ga+3Cl4]
| |
4S2 4S04P0
Tl+类似于 K+与 Ag+
TlAl(SO4)2·12H2O
Tl2CO3与 K2CO3同晶
TlOH 强碱
GaCl2
InCl2
反磁惰性电子对效应
Tl(Ⅲ )不稳定
TlI黄红色沉淀
TlBr黄色沉淀
TlCl白色沉淀
