11 非金属元素(二) 氧硫氮磷碳硅硼b

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十一章 氮族,、,碳族和硼族元素,碳族元素,1,12-2-1,碳族元素概述,1,碳族元素概述,2,A,碳,(C),硅,(Si),锗,(Ge),锡,(Sn),铅,(Pb),原子序数,6,14,32,50,82,价层电子构型,2s,2,2p,2,3s,2,3p,2,4s,2,4p,2,5s,2,5p,2,6s,2,6p,2,主要氧化数,0,、,+2,+4,0,、,+2,+4,0,、,(+2),+4,0,、,+2,+4,0,、,+2,+4,原子半径,/pm,77,117,122,141,175,离子半径,r,(M,4+,),/pm,16,40,53,69,78,r,(M,2+,),/pm,-,-,73,118,119,I,1,/(kJmol,-1,),1086,786,763,709,716,电负性,(,),2.5,1.8,1.8,1.8,1.9,p,3,含量不多，分布广， 是地球上化合物种类最多的元素之一，,是生物界的主要元素,碳,(C),分布广，在地壳上的含量仅次于氧，主要以硅酸盐矿和石英矿存在,常以硫化物伴生在其它金属硫化物矿中，是暗灰色、重而软的金属，晶态锗是重 要的半导体材料,硅,(Si),锗,(Ge),4,A,碳,(C),硅,(Si),锗,(Ge),锡,(Sn),铅,(Pb),主要氧化数,0,、,+2,+4,0,、,+2,+4,0,、,(+2),+4,0,、,+2,+4,0,、,+2,+4,原子半径,/pm,77,117,122,141,175,离子半径,r,(M,4+,),/pm,16,40,53,69,78,r,(M,2+,),/pm,-,-,73,118,119,高氧化数化合物稳定性减小,低氧化数化合物稳定性增大,即,惰性电子对效应,非金属性减弱，金属性增强,典型非金属,准金属 典型金属,5,12-2-2,碳及其重要化合物,碳的同素异形体,金刚石,石墨,富勒烯碳原子簇,（如,C,60,）,2,碳及其重要化合物,6,碳的同素异形体,原子晶体,熔点高、硬度大,室温下惰性,工业上用作钻头,、,刀具,、,精密轴承等,俗称钻石，可作装饰品,薄膜可制作手术刀、集成电路、散热芯片及各种敏感器件,金刚石,7,碳的同素异形体,层状结构,有金属光泽,质软、能导电,通常情况下，石墨比金刚石稳定,可作电极、坩埚、润滑剂,、,铅笔芯等,在工业上可采用静态加压法由石墨合成金刚石,石墨,8,碳的同素异形体,C,60,的分子结构,由,60,个碳原子组成的,32,面体的空心球结构,C,60,比较稳定。,富勒烯碳原子簇可作高温润滑剂、耐热和防火材料。,富勒烯碳原子簇,将碱金属掺入,C,60,晶体中,可制造超导材料。,在酶抑制,、,抗病毒,、,DNA,切割,、,光动力医疗法等方面有广泛应用前景,9,12-2-2,碳及其重要化合物,碳酸,CO,2,溶于水即形成碳酸,仅存在于水溶液中，至今尚未制得纯碳酸,二元弱酸,CO,2,+ H,2,O H,2,CO,3,大部分,CO,2,以水合分子形式存在,H,2,CO,3,HCO,3,+,H,+,K,=4,.,5,10,-7,*,a(1),HCO,3,CO,3,+,H,+,K,=4,.,7,10,-11,a(2),-,-,2-,10,碳酸盐,难溶碳酸盐对应的碳酸氢盐易溶,如,CaCO,3,(,难溶）,Ca(HCO,3,),2,(,易溶,),(1),溶解性,12-2-2,碳及其重要化合物,碳酸盐,除,NH,4,、,碱金属,(Li,除外,),盐，,一般难溶,碳酸氢盐,一般易溶,+,钟乳石、石笋的形成,自然界石灰石等在,CO,2,、,H,2,O,作用下,CaCO,3,+ CO,2,+H,2,O,Ca(HCO,3,),2,(,难溶,) (,易溶,),随着自然条件的变化，,上述反应逆向重新析出,CaCO,3,11,碳酸盐,难溶碳酸盐对应的碳酸氢盐易溶,如,CaCO,3,(,难溶）,Ca(HCO,3,),2,(,难溶,),(1),溶解性,易溶碳酸盐对应的碳酸氢盐溶解度较小,12-2-2,碳及其重要化合物,碳酸盐,除,NH,4,、,碱金属,(Li,除外,),盐，,一般难溶,碳酸氢盐,一般易溶,+,向浓碳酸钠溶液中通入,CO,2,至饱和,可析出,NaHCO,3,Na,2,CO,3,+ CO,2,+H,2,O,2NaHCO,3,(,易溶,) (,溶解度小,),如,12,碳酸盐,碳酸盐,水溶液呈碱性,碳酸氢盐,水溶液呈微碱性,(2),水解性,可溶性碳酸盐可作沉淀剂,分离某些离子,碳酸盐,碱式碳酸盐,氢氧化物,生成物,反应物,金属氢氧化物对应碳酸盐,金属氢氧化物,对应碳酸盐,Ba,2+,+ CO,3,BaCO,3,2Ag,+,+ CO,3,Ag,2,CO,3,如,2-,2-,2Cu,2+,+,2CO,3,+H,2,O,Cu,2,(,OH,),2,CO,3,+,CO,2,2Mg,2+,+,2CO,3,+H,2,O,Mg,2,(,OH,),2,CO,3,+,CO,2,如,2-,2-,2Fe,3+,+ 3CO,3,+3H,2,O,2Fe(OH),3,+3CO,2,2Al,3+,+ 3CO,3,+3H,2,O,2Al(OH),3,+3CO,2,2-,2-,如,13,解释,根据离子极化概念,2.,热稳定性,1.,碱金属盐,碱土金属盐,过渡金属盐,铵盐,2.,碳酸盐,碳酸氢盐,碳酸,一般规律,:,热稳定性,热稳定性差，易分解,M,CO,3,M,O + CO,2,2M,HCO,3,M,2,CO,3,+ H,2,O+CO,2,(3),热稳定性,金属离子极化力增大,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,14,解释,根据离子极化概念,2.,热稳定性,(,1,),碱金属盐,碱土金属盐,过渡金属盐,铵盐,(,2,),碳酸盐,碳酸氢盐,碳酸,一般规律,热稳定性差，易分解,MCO,3,MO + CO,2,MHCO,3,M,2,CO,3,+ H,2,O+CO,2,H,+,极化力强，反极化作用大,3.,热稳定性,金属离子极化力增大,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,1.,当无外电场时，,CO,3,中三个,O,2-,被,C,4+,极,化而变形,2.,金属离子相当于外电场，对邻近的一个,O,2-,产生反极化作用,.,当反极化作用强烈,可导致,CO,3,破裂，碳酸盐分解,3.,金属离子的极化力越强，其反极化作用,越强，碳酸盐越不稳定,2-,2-,15,M,n,+,Li,+,Na,+,Mg,2+,Ca,2+,Sr,2+,Ba,2+,r,(M,n,+,),/pm,60,95,65,99,113,135,M,n,+,电子构型,2,8,8,8,8,8,分解温度,/,1100,1800,402,814,1098,1277,1.,碱金属碳酸盐稳定，难分解,电荷少,半径大,8,电子构型,极化力小,反极化作用小,碳酸盐稳定,(3),热稳定性,金属离子极化力增大,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,16,M,n,+,Li,+,Na,+,Mg,2+,Ca,2+,Sr,2+,Ba,2+,r,(M,n,+,),/pm,60,95,65,99,113,135,M,n,+,电子构型,2,8,8,8,8,8,分解温度,/,1100,1800,402,814,1098,1277,2.,碳酸盐,:,碱土金属比碱金属不稳定,金属离子极化力增大,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,(3),热稳定性,17,M,n,+,Li,+,Na,+,Mg,2+,Ca,2+,Sr,2+,Ba,2+,r,(M,n,+,),/pm,60,95,65,99,113,135,M,n,+,电子构型,2,8,8,8,8,8,分解温度,/,1100,1800,402,814,1098,1277,3.,碱土金属碳酸盐从,Mg,到,Ba,稳定性增强,半径,反极化作用,金属离子极化力增大,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,18,M,n,+,Fe,2+,Cd,2+,Pb,2+,Ag,+,r,(M,n,+,),/pm,74,97,120,126,M,n,+,电子构型,9,17,18,18+2,18,分解温度,/,282,360,315,218,4.,过渡金属碳酸盐稳定性较差,金属离子极化力增大,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,+,_,过渡金属离子具有非,8,电子构型,极化力强,反极化作用强,(3),热稳定性,19,Ba(OH),2,BaCO,3,(,白色,),CO,3,+ 2H,+,CO,2,+ H,2,O,2-,(,稀,HCl,或,H,2,SO,4,),(4),CO,3,的鉴定,2-,20,12-3-3,碳化硼和碳化硅,12-2-3,碳化硼和碳化硅,碳化硼,(B,4,C),用焦炭和氧化硼在电炉中反应制得,2B,2,O,3,+ 7C,B,4,C + 6CO,有光泽的黑色晶体,难熔，硬度大，是重要的工业磨料,21,12-2-3,碳化硼和碳化硅,碳化硅,(SiC),用石英和焦碳在电炉中反应制得,SiO,2,+ 3C,SiC + 2CO,俗称金刚砂,熔点高，硬度大，可用作工业磨料,化学稳定性和热稳定性好，机械强度大，热膨胀率低，可做高温结构陶瓷材料,22,12-3-4,硅及其重要化合物,12-2-4,硅及其重要化合物,卤化物,通式为,SiX,4,均为无色,常温,SiF,4,SiCl,4,SiBr,4,SiI,4,气体 液体 液体 固体,制取,2CaF,2,+SiO,2,+2H,2,SO,4,2CaSO,4,+SiF,4,+2H,2,O,硫酸与萤石和石英砂的混合物作用,23,卤化物,通式为,SiX,4,均为无色,常温,SiF,4,SiCl,4,SiBr,4,SiI,4,气体 液体 液体 固体,性质,1.,与,HF,作用,2HF,+SiF,4,H,2,SiF,6,2.,纯氟硅酸不存在,在水溶液中稳定,3.,氟硅酸的酸性与硫酸相近,重要盐,(,Na,2,SiF,6,),是农业杀虫、灭菌剂,、,木材防腐剂,可用于制造抗酸水泥、搪瓷等,12-2-4,硅及其重要化合物,24,卤化物,通式为,SiX,4,均为无色,常温,SiF,4,SiCl,4,SiBr,4,SiI,4,气体 液体 液体 固体,制取,1.,加热硅与氯,Si + 2Cl,2,SiCl,4,2.,将二氧化硅、氯、碳直接加热,SiO,2,+2C+2Cl,2,SiCl,4,+ 2CO,12-2-4,硅及其重要化合物,25,卤化物,通式为,SiX,4,均为无色,常温,SiF,4,SiCl,4,SiBr,4,SiI,4,气体 液体 液体 固体,性质,1.,刺激性无色液体,12-2-4,硅及其重要化合物,2.,易水解，在潮湿空气中产生浓烟,SiCl,4,+3H,2,O,H,2,SiO,3,+4HCl,若,NH,3,与,SiCl,4,同时蒸发，,因生成,NH,4,Cl,，,烟雾更浓,26,二氧化硅,(,硅石,),有两种形态 无定形 晶体,如,硅藻土,石英,12-2-4,硅及其重要化合物,水晶,无色透明的纯石英,紫水晶,(,含少量,Mn),烟水晶,碧玉,玛瑙,鸡血石,蛋白石,(,猫眼石,),图像,27,二氧化硅,(,硅石,),有两种形态 无定形 晶体,如,硅藻土,石英,石英在,1600,时熔化成粘稠液体，其内部结构变为不规则状态，若急剧冷却，因粘度大不易再结晶而形成石英玻璃,石英玻璃具有许多特性,1.,热膨胀系数小，能透过可见光和紫外,光，可制造高级化学器皿和光学仪器,2.,制光导纤维,12-2-4,硅及其重要化合物,28,二氧化硅,(,硅石,),有两种形态 无定形 晶体,如,硅藻土,石英,与一般酸不起反应，与氢氟酸反应,SiO,2,+ 4HF,SiF,4,+ 2H,2,O,SiO,2,+ Na,2,CO,3,Na,2,SiO,3,+ CO,2,与氢氧化钠或纯碱共熔,SiO,2,+ 2NaOH Na,2,SiO,3,+H,2,O,12-2-4,硅及其重要化合物,29,硅酸,形式很多,，,组成常以,x,SiO,2,y,H,2,O,表示,随形成条件而异,通常以,H,2,SiO,3,表示,12-2-4,硅及其重要化合物,30,二元弱酸,开始生成可溶于水的单硅酸,以后逐步缩合脱水成硅酸溶胶,H,2,SiO,3,HSiO,3,+,H,+,K,=2.5,10,-10,a,(1),HSiO,3,Si,O,3,+,H,+,K,=1.6,10,-12,a,(2),-,-,2-,OH OH OH OH,OH Si OH+OH Si OH HO Si O Si OH+H,2,O,OH OH OH OH,溶解度小,SiO,3,+ 2,H,+,H,2,SiO,3,2-,硅酸,12-2-4,硅及其重要化合物,31,硅酸,12-2-4,硅及其重要化合物,在稀硅酸溶胶中加入电解质,在适当浓度硅酸盐溶液中加酸,凝胶,演示,32,硅酸,12-2-4,硅及其重要化合物,在稀硅酸溶胶中加入电解质,在适当浓度硅酸盐溶液中加酸,凝胶,演示,33,硅酸盐,*,制取：,SiO,2,与碱性氧化物共熔,SiO,2,+ M,2,O,M,2,SiO,3,SiO,2,+ 2M,2,O,M,4,SiO,4,性质：,1.,除碱金属硅酸盐外，一般难溶,过渡金属硅酸盐难溶于水,并具有特征颜色,CuSiO,3,蓝绿色,MnSiO,3,浅红色,NiSiO,3,翠绿色,Al,2,(SiO,3,),3,无色透明,CoSiO,3,紫色,Fe,2,(SiO,3,),3,红棕色,硅花园,“,水中花园,”,(,演示,),34,制取：,SiO,2,与碱性氧化物共熔,性质：,1.,除碱金属硅酸盐外，一般难溶,2.,硅酸钠强烈水解,水溶液呈碱性,硅酸钠水溶液俗称水玻璃,又称,“,泡花碱,”,市售水玻璃为粘稠状液体,M,(Na,2,O),:,M,(SiO,2,)=1:3.3,SiO,3,的鉴定,加入,NH,4,Cl,2-,2NH,3,+2,H,2,O,SiO,3,+2NH,4,+2H,2,O,H,2,SiO,3,+2NH,3,H,2,O,2-,+,硅酸盐,*,35,碳酸解离常数的计算,碳酸解离常数的计算,以上的解离常数值是按,溶于水的,CO,2,全部转为,H,2,CO,3,计算的,实际大部分,CO,2,以水合分子,(,CO,2,H,2,O),形式存在,H,2,CO,3,HCO,3,+,H,+,K,=4.5,10,-7,a,(1),HCO,3,CO,3,+,H,+,K,=4.7,10,-11,a,(2),-,-,2-,36,碳酸解离常数的计算,(1),CO,2,+H,2,O H,2,CO,3,=1.7,10,-3,K,1,k,2,(,逆,) 2.2,10,-4,K,= = =4.3,10,7,k,2,(,正,) 9.4,10,3,2,(2),CO,2,+ OH,-,HCO,3,k,2,(,正,),k,2,(,逆,),-,37,碳酸解离常数的计算,(1),CO,2,+H,2,O H,2,CO,3,=1.7,10,-3,K,1,K,2,=,4.3,10,7,(2),CO,2,+OH,-,HCO,3,-,K,K,1,2,(1)-(2),得,HCO,3,+H,2,O H,2,CO,3,+OH,-,K,3,= = =,4.0,10,-11,1.7,10,-3,4.3,10,7,-,a,(1),K,=2.5,10,-4,K,3,=,c,(,H,2,CO,3,)/,c,c,(,OH,-,)/,c, ,c,(,H,+,)/,c,c,(,HCO,3,)/,c, ,c,(,H,+,)/,c,K,a,(1),K,a,(1),K,w,1.0,10,-14,= =,=,4.0,10,-11,38,碳酸解离常数的计算,a,(1),K,=2.5,10,-4,即,H,2,CO,3,H,+,+HCO,3,-,K,2,=,4.3,10,7,(2),CO,2,+OH,-,HCO,3,-,(1),CO,2,+H,2,O H,2,CO,3,=1.7,10,-3,K,1,39,碳酸解离常数的计算,返回,a,(1),K,=2.5,10,-4,a,(1),K,为,H,2,CO,3,真正的,K,a,(1),a(1),K,即为一般书所指的,K,a,(1),K,=,K,1,K,=(1.7,10,-3,),(2.5,10,-4,),=,4.2,10,-7,a,(1),(1)+(3),CO,2,+ H,2,O H,+,+,HCO,3,-,(3),H,2,CO,3,H,+,+HCO,3,-,(1),CO,2,+H,2,O H,2,CO,3,=1.7,10,-3,K,1,K,2,=,4.3,10,7,(2),CO,2,+OH,-,HCO,3,-,40,硅酸盐,硅酸盐,玻璃、水泥、陶瓷都含有硅酸盐,普通玻璃组成：,Na,2,SiO,3,CaSiO,3,4SiO,2,加入不同的氧化物可呈现不同颜色,加入氧化物,玻璃颜色,氧化钴,蓝色,氧化铈,浅红色,Fe,2,O,3,黄色,市场出售的玉,(,即翡翠,),为,:,NaAl(SiO,3,),2,41,天然硅酸盐,天然硅酸盐,种类繁多、结构复杂，通常视为,SiO,2,和金属氧化物相结合的化合物,名称,组成,正长石,K,2,O,Al,2,O,3,6,SiO,2,白云石,K,2,O,3Al,2,O,3,6,SiO,2,2H,2,O,泡沸石,Na,2,O,Al,2,O,3,2,SiO,2,n,H,2,O,高岭土,Al,2,O,3,2,SiO,2,2H,2,O,石棉,CaO3MgO4SiO,2,滑石,3MgO4SiO,2,H,2,O,42,分子筛,分子筛,起,“,筛选,”,作用,能让气体或液体混合物中直径比孔径,小的分子通过，直径大的留在外面,分子筛的通式：,M,x/n,(,AlO,2,),x,(SiO),y,m,H,2,O,M,金属阳离子,一般为,Na,+,、,K,+,、,Ca,2+,n,金属阳离子电荷数,x/n,金属阳离子个数,泡沸石是一种天然分子筛,_,43,人工合成分子筛,以氢氧化钠、铝酸钠、水玻璃为原料,型号,组成,4A,型,Na,12,Al,12,Si,12,O,48,27H,2,O,13X,型,Na,86,Al,86,Si,106,O,384,264H,2,O,Y,型,Na,56,Al,56,Si,136,O,384,250H,2,O,丝光沸石型,Na,8,Al,8,Si,40,O,96,24H,2,O,A,型多用于气体的干燥、吸收和净化分离,X,型和,Y,型：用于石油产品的催化裂化、,催化加氢、催化剂的载体,丝光沸石型：耐酸、耐热，,可在高温、强酸介质中使用,返回,44,人工合成分子筛,以氢氧化钠、铝酸钠、水玻璃为原料,型号,组成,4A,型,Na,12,Al,12,Si,12,O,48,27H,2,O,13X,型,Na,86,Al,86,Si,106,O,384,264H,2,O,Y,型,Na,56,Al,56,Si,136,O,384,250H,2,O,丝光沸石型,Na,8,Al,8,Si,40,O,96,24H,2,O,A,型多用于气体的干燥、吸收和净化分离,X,型和,Y,型：用于石油产品的催化裂化、,催化加氢、催化剂的载体,丝光沸石型：耐酸、耐热，,可在高温、强酸介质中使用,返回,45,第三节,硼族元素,第十二章 氮族,、,碳族和硼族元素,无机化学多媒体电子教案,第三节,硼族元素,46,12-3-1,硼族元素概述,有时称为土族元素，其中,Al,2,O,3,为黏土的主要成分，既难溶又难熔,47,1.8,1.7,1.6,1.5,2.0,电负性,( ),589,558,579,578,801,I,1,/(kJmol,-1,),88.6,80,62,50,27,离子半径,r,(M,3+,),/pm,170,163,122,143,88,原子半径,/,pm,0,、,+1,(+3),0,、,+1,+3,0,、,+1,+3,0,、,+3,0,、,+3,主要氧化数,6s,2,6p,1,5s,2,5p,1,4s,2,4p,1,3s,2,3p,1,2s,2,2p,1,价层电子构型,81,49,31,13,5,原子序数,铊,(Tl),铟,(In),镓,(Ga),铝,(Al),硼,(B),A,p,与其它金属可制低熔合金,如含,25%In,的,Ga,合金,可用于自动灭火装置,Tl,及其化合物均有毒,误食少量铊盐可使毛发脱落,12-3-1,硼族元素概述,是地壳中蕴藏最丰富的金属元素，,主要以铝矾土矿,(Al,2,O,3,x,H,2,O),存在,铝是银白色、有光泽的轻金属,具有良好的导电性和延展性,广泛用来作导线、结构材料和器皿,铝合金质轻又硬，用于飞机制造,自然界没有游离硼，,主要矿有,:,硼砂矿,(Na,2,B,4,O,7,10H,2,O),、,硼镁矿,(Mg,2,B,2,O,5,H,2,O),、,方硼矿,(2Mg,3,B,8,O,15,MgCl,2,),熔点比人的体温还低,(,30,左右,),液态镓的熔点、沸点相差大，,可作高温温度计，与其它金属,可制低熔合金,在自然界没有独立的矿物，分散在其它矿物中,都是软金属,可用于生产新型半导体材料,48,1.8,1.7,1.6,1.5,2.0,电负性,( ),589,558,579,578,801,I,1,/(kJmol,-1,),88.6,80,62,50,27,离子半径,r,(M,3+,),/pm,170,163,122,143,88,原子半径,/,pm,0,、,+1,(+3),0,、,+1,+3,0,、,+1,+3,0,、,+3,0,、,+3,主要氧化数,6s,2,6p,1,5s,2,5p,1,4s,2,4p,1,3s,2,3p,1,2s,2,2p,1,价层电子构型,81,49,31,13,5,原子序数,铊,(Tl),铟,(In),镓,(Ga),铝,(Al),硼,(B),A,p,价电子数,价层电子轨道数,为缺电子原子，可形成缺电子化合物,3,4,缺电子原子,可形成配位键,(,如,HBF,4,),多中心键,(,如,B,2,H,6,),12-3-1,硼族元素概述,N,、,O,、,X,C,、,Si,、,H,B,、,Al,举 例,有孤电子对,有空轨道,特 点,多电子原子,价层,电子,轨道数,价电子数,等电子原子,缺电子原子,原 子,49,1.8,1.7,1.6,1.5,2.0,电负性,( ),589,558,579,578,801,I,1,/(kJmol,-1,),88.6,80,62,50,27,离子半径,r,(M,3+,),/pm,170,163,122,143,88,原子半径,/,pm,0,、,+1,(+3),0,、,+1,+3,0,、,+1,+3,0,、,+3,0,、,+3,主要氧化数,6s,2,6p,1,5s,2,5p,1,4s,2,4p,1,3s,2,3p,1,2s,2,2p,1,价层电子构型,81,49,31,13,5,原子序数,铊,(Tl),铟,(In),镓,(Ga),铝,(Al),硼,(B),A,p,氧化数,+3,化合物稳定性降低氧化数,+1,化合物稳定性增加,即,惰性电子对效应明显,12-3-1,硼族元素概述,50,12-3-2,硼的氢化物,12-3-2,硼的氢化物,硼氢化合物性质与碳的氢化物,(,烷烃,),、硅的氢化物,(,硅烷,),相似，所以硼的氢化物称为硼烷,类型,B,5,H,11,(,戊硼烷,-11),B,5,H,9,(,戊硼烷,-9),B,4,H,10,(,丁硼烷,-10),B,n,H,n,+6,B,2,H,6,(,乙硼烷,),举例,B,n,H,n,+4,通式,由于硼烷及其衍生物的特殊结构、性质和用途，使硼烷及其有关的碳硼烷化学成为目前无机化学主要发展领域之一,51,乙硼烷结构,两个,3c-2e,键,四个,B-H,2c-2e,键,在同一水平面上,两个,3c-2e,键,位于水平面上下,与水平面垂直,动画演示,52,多中心键,三中心二电子键,(3c-2e),简称三中心键,是多中心键的一种形式,定义：是指,3,个或,3,个以上原子之间所,形成的共价键,B,缺电子原子,H,等电子原子,形成二个三中心二电子键,强度：为一般共价键强度的一半,形成：缺电子原子 等电子原子,硼烷的性质比烷烃活泼,53,硼烷的性质,通常情况下不稳定，在空气中能自燃,反应速率大，并放出大量热。,曾想用作火箭或导弹的高能燃料,但因毒性太大而未采用,B,2,H,6,(g)+3O,2,B,2,O,3,(g)+3H,2,O(g),遇水发生水解,B,2,H,6,(g)+6H,2,O,2H,3,BO,3,+ 6H,2,能与,NH,3,、,CO(,有孤电子对,),分子发生,加合作用,B,2,H,6,+ 2CO,2H,3,B CO,B,2,H,6,+ 2NH,3,2H,3,B NH,3,54,12.3.3,硼酸及其盐,硼的含氧酸,名称,分子式,偏硼酸,HBO,2,正硼酸,(,简称硼酸,),H,3,BO,3,多硼酸,x,B,2,O,3,y,H,2,O,H,2,O,H,3,BO,3,HBO,2,B,2,O,3,H,2,O,55,12-3-3,硼酸及其盐,硼酸,12-3-3,硼酸及其盐,分子间通过氢键形成接近六角形的对称层状结构，层与层之间借助微弱的范德华力联在一起因此硼酸晶体为鳞片状,此结构使硼酸具有解理性可用作润滑剂,56,12-3-3,硼酸及其盐,硼酸,12-3-3,硼酸及其盐,分子间通过氢键形成接近六角形的对称层状结构，层与层之间借助微弱的范德华力联在一起因此硼酸晶体为鳞片状,此结构使硼酸具有解理性可用作润滑剂,57,硼酸,一元弱酸,H,3,BO,3,+ H,2,O,B(OH),4,-,+ H,+,a,K,=5.8,10,-10,水溶液显酸性,是由于硼原子是缺电子原子,价层有空轨道，能接受水解离出的,OH,-,孤电子对，以配位键形式形成,B(OH),4,-,58,硼砂,化学式为,Na,2,B,4,O,5,(OH),4,8H,2,O,习惯用,Na,2,B,4,O,7,10H,2,O,表示,无色透明晶体，在空气中易风化失水,加热至,350,400,脱水成为,Na,2,B,4,O,7, 878,熔融,冷却后成玻璃状物质,即硼砂玻璃,易溶于水,其溶解度随温度升高而增大,易水解，水溶液呈碱性,4BO,2,+ H,2,O B,4,O,7,+ 2OH,-,B,4,O,7,+ 7H,2,O 4H,3,BO,3,+ 2OH,-,-,2-,2-,59,硼砂,化学式为,Na,2,B,4,O,5,(OH),4,8H,2,O,习惯用,Na,2,B,4,O,7,10H,2,O,表示,无色透明晶体,在空气中易风化失水,加热至,350,400,脱水成为,Na,2,B,4,O,7, 878,熔融,冷却后成玻璃状物质,即硼砂玻璃,易溶于水,其溶解度随温度升高而增大,易水解，水溶液呈碱性,硼砂珠实验：铁,、,钴,、,镍,、,锰等金属氧化物可溶解在硼砂熔体中,呈不同的特征颜色,Na,2,B,4,O,7,+ CoO,Co(BO,2,),2,2NaBO,2,(,蓝色,),Na,2,B,4,O,7,+ NiO,Ni(BO,2,),2,2NaBO,2,(,棕色,),Na,2,B,4,O,7,+ MnO,Mn(BO,2,),2,2NaBO,2,(,绿色,),分析化学曾用此性质来鉴定某些金属离子,60,第四节对角关系,第四节,对角关系,61,周期系中有些元素的性质常与它右下方相邻的另一元素类似，这种关系叫对角关系,62,硼与硅的相似性,性质,硼,(B),硅,(Si),单质,晶态,原子晶体,原子晶体,与碱作用,置换出氢,置换出氢,含氧酸,酸性,很弱,很弱,稳定性,很稳定,稳定,多酸和多酸盐,链状或环状,链状或环状,重金属,含氧酸盐,颜色,特征颜色,特征颜色,溶解度,较小,较小,氢化物稳定性,不稳定,不稳定,卤化物水解性,极易水解,极易水解,a,10,-10,10,-10,K,K,a,(1),63,锂与镁的相似性,性 质,Li,Mg,在过量,O,2,燃烧,生成正常氧化物,Li,2,O MgO,氢氧化物,为中强碱,在水中溶解度不大,氟化物,、,碳酸盐,磷酸盐,难溶,氯化物,溶于有机溶剂,碳酸盐受热,分解为正常氧化物,Li,2,O MgO,64,铍与铝的相似性,性 质,Be,Al,单 质,活泼金属,两 性,能被冷,、,浓硝酸钝化,氯化物,为共价双聚物,易升华和溶于有机溶剂,65,