第十三章 p区元素(一)

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区元素性质的特征 各族元素性质由上到下呈现二次周期性

①第二周期元素具有反常性 (只有2s,2p轨道)形成配合物时，配位数最多不超过4; 第二周期元素单键键能小于第三周期元 素单键键能(kJ/mol-1) E(N-N)=159 E(O-O)=142 E(F-F)=141 E(P-P)=209 E(S-S)=264 E(Cl-Cl)=199

②第四周期元素表现出异样性(d区插入) 例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其 他卤酸(HClO3 ,HIO3)、高卤酸(HClO4, H5IO6)强。 ( ClO V E 3 /Cl 2 ) 1.458 ( BrO V E 3 /Br2 ) 1.513

E (IO /I2 ) 1.209V E (ClO /ClO ) 1.226V E (BrO /BrO ) 1.763V E (H5IO6 /IO ) 1.60V 3 4 3 4 3

3

③最后三个元素性质缓慢地递变 (d区、f 区插入) K+ r/pm 133 Rb+ r/pm 148 Cs+ r/pm 169 Ca2+ 99 Sr2+ 113 Ba2+ 135 Ga3+ 62 In3+ 81 Tl3+ 95 Ge4+ As5+ 53 47 Sn4+ Sb5+ 71 62 Pb4+ Bi5+ 84 74

多种氧化值价电子构型：ns2np1-5

例如：氯的氧化值有 +1,+3,+5, +7,-1,0等。 惰性电子对效应：同族元素从上到下，低氧化值化合物 比高氧化值化合物变得更稳定。

例如： Si(II) <Si(IV) 价电子结构分别为[Ne]3s2,[Ne] Pb(II)>Pb(IV) 价电子结构分别为[Xe]6s2,[Xe] 电负性大，形成共价化合物

§ 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(ⅢA):B,Al,Ga,In,Tl 价电子构型：ns2np1 缺电子元素：价电子数<价层轨道数 缺电子化合物：成键电子对数<价层轨道数

例如：BF3,H3BO3。注意： HBF4不是缺电子化合物。

缺电子化合物特点： a. 易形成配位化合物HBF4 HF BF3 b. 易形成双聚物Al2Cl6

Cl Cl

Al

Cl Cl

Al

Cl Cl

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 其它：6 例：Na3AlF6

13.2.2 硼族元素的单质

硼的单质同素异形体：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。

α -菱形硼(B12) 原子晶体

13.2.3 硼的化合物1.硼的氢化物

硼烷分类：BnHn+4和 BnHn+6例： B2H6 B4H10

乙硼烷

丁硼烷H H

有CH4,但无BH3 最简单的硼烷：B2H6H

B

BH

H

其结构并非如右图所示： H

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)H H B H H B H H

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 B2H6 (g) 3O2 (g) B2O3 (s) 3H2O(g)

△ rHm -2034kJ mol-1

含 火 硼 焰 高能燃料，剧毒 化 呈 合 现 物 绿 燃 色 ② 水解 烧 B2H6 (g) 3H2

O(l) 2H3BO3 (s) 6H2 (g) mol △ rHm -509.3kJ-1

水下火箭燃料

③ 加合反应 B2H6 CO 2[H3B CO]

B2H6 2NH3 [BH2 (NH3 )2 ] [BH4 ] 2LiH B2H6 2LiBH4 2NaH B2H6 2NaBH4④ 被氯氯化

B2H6 (g) 6Cl2 (g) 2BCl3 (l) 6HCl-1 △ rHm -1376kJ mol

2.硼的含氧化合物① 三氧化二硼 B2O3

结构：原子晶体：熔点450 C无定形体：软化 制备：

4B(s) 3O2 (g) 2B2 O 3 (s) 2H3 BO 3 B 2 O 3 3H2 O

性质：

B 2 O 3 3Mg 2B 3MgOB2O3+H2O -H2O

2HBO2偏硼酸

+H2O

-H2O

2H3BO3(原)硼酸

② 硼酸 H3BO3结构： B:sp2杂化H

OB

O H

O

H