第十章p區(qū)元素(2)碳族和硼族

1、10-4 碳族元素碳族元素性性 質(zhì)質(zhì)C原子構(gòu)型原子構(gòu)型C-C-C鍵角鍵角/雜化軌道形式雜化軌道形式密度密度/(gcm3)C-C鍵長(zhǎng)鍵長(zhǎng)/pm金剛石金剛石四面體四面體109.5sp33.514154.4 石石 墨墨三角形平面三角形平面120sp22.266141.8 C60近似球面近似球面116(平均平均)sp2.281.678139.1(6/6); 145.5(6/5)1.1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 二、碳的三種同素異形體二、碳的三種同素異形體 富勒烯中以富勒烯中以C60 最穩(wěn)定，其籠狀結(jié)構(gòu)酷似足球，相當(dāng)于最穩(wěn)定，其籠狀結(jié)構(gòu)酷似足球，相當(dāng)于一個(gè)由二十面體截頂而得的三十二面體。一個(gè)由二十面體截頂而得的三十二面

2、體。32個(gè)面中包括個(gè)面中包括12個(gè)五邊形面和個(gè)五邊形面和20個(gè)六邊形面，每個(gè)五邊形均與個(gè)六邊形面，每個(gè)五邊形均與5個(gè)六邊形共個(gè)六邊形共邊，而六邊形則將邊，而六邊形則將12個(gè)五邊形彼此隔開(kāi)。與石墨相似，個(gè)五邊形彼此隔開(kāi)。與石墨相似，C60 分子中每個(gè)分子中每個(gè) C 原子與周圍三個(gè)原子與周圍三個(gè) C 原子形成原子形成 3 個(gè)個(gè)鍵，剩余鍵，剩余的軌道和電子共同組成離域的軌道和電子共同組成離域 鍵，可簡(jiǎn)單地將其表示為每鍵，可簡(jiǎn)單地將其表示為每個(gè)個(gè)C原子與周圍原子與周圍3個(gè)個(gè)C原子形成原子形成2個(gè)單鍵和個(gè)單鍵和1個(gè)雙鍵。個(gè)雙鍵。富勒烯富勒烯(fullerenes) 巴基球巴基球(buckyballs)

3、英國(guó)科學(xué)家英國(guó)科學(xué)家克羅托克羅托(Kroto H W) 美國(guó)科學(xué)家美國(guó)科學(xué)家柯?tīng)柨聽(tīng)?Curl R F)美國(guó)科學(xué)家美國(guó)科學(xué)家斯莫利斯莫利(Smalley R E)2. 性質(zhì)和用途性質(zhì)和用途 金剛石極穩(wěn)定。是典型的原子晶體。硬度最高（金剛石極穩(wěn)定。是典型的原子晶體。硬度最高（10），熔），熔點(diǎn)最高（點(diǎn)最高（3823 K）。俗稱鉆石，用做裝飾品、機(jī)械鉆頭、）。俗稱鉆石，用做裝飾品、機(jī)械鉆頭、磨削工具等。磨削工具等。石墨硬度為石墨硬度為1，層與層之間為分子間力，因而易于滑動(dòng)，層與層之間為分子間力，因而易于滑動(dòng)，可用做潤(rùn)滑劑。可用做潤(rùn)滑劑。石墨層狀結(jié)構(gòu)中，每個(gè)碳原子以石墨層狀結(jié)構(gòu)中，每個(gè)碳原子以sp2

4、雜化軌道與相鄰的雜化軌道與相鄰的3個(gè)個(gè)碳原子形成共價(jià)單鍵，同時(shí)有一個(gè)未參與雜化的碳原子形成共價(jià)單鍵，同時(shí)有一個(gè)未參與雜化的p電子，電子，形成大形成大鍵鍵 nn，導(dǎo)電顯示各向異性，可用做電極。，導(dǎo)電顯示各向異性，可用做電極。C60 室溫下為分子晶體室溫下為分子晶體(面心立方結(jié)構(gòu)面心立方結(jié)構(gòu)), 能隙為能隙為1.5ev, 意味意味著著C60為半導(dǎo)體。為半導(dǎo)體。C60 的活潑性與分子中存在雙鍵有關(guān)。用的活潑性與分子中存在雙鍵有關(guān)。用純石墨作電極，在純石墨作電極，在Ne中放電，電弧中產(chǎn)生的碳煙沉積在水中放電，電弧中產(chǎn)生的碳煙沉積在水冷反應(yīng)器的內(nèi)壁上，冷反應(yīng)器的內(nèi)壁上， 這種碳煙中存在著這種碳煙中存在著

5、C60 、C70 等碳原等碳原子簇。子簇。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)三、碳的無(wú)機(jī)化合物三、碳的無(wú)機(jī)化合物 1. 1. 一氧化碳和二氧化碳一氧化碳和二氧化碳 COOCO或COOOOC2- 指兩個(gè)或兩個(gè)以上的分子或離子，它們的原子數(shù)目指兩個(gè)或兩個(gè)以上的分子或離子，它們的原子數(shù)目相同，電子數(shù)目也相同，常具有相似的電子結(jié)構(gòu)，相似相同，電子數(shù)目也相同，常具有相似的電子結(jié)構(gòu)，相似的幾何構(gòu)型，而且有時(shí)在性質(zhì)上也有許多相似之處。的幾何構(gòu)型，而且有時(shí)在性質(zhì)上也有許多相似之處。， ， ，等均為三角形構(gòu)型等均為三角形構(gòu)型CO2， N2O， ， ，等都是直線形構(gòu)型等都是直線形構(gòu)型3N2NO33BO23CO3NO4ClO， ， ， 均

6、為四面體構(gòu)型均為四面體構(gòu)型24SO34PO44SiO分子分子 E/kJmol-1 /10-30Acm m.p./ b.p./ d/gml-1 M.WCO 1071. 9 0. 40 200 190 0.793 28N2 941.7 0 210 196 0.766 28 CO的最重要性質(zhì)是的最重要性質(zhì)是 可燃性可燃性 2 CO + O2 = 2 CO2 , D DrHm = - 596 kJ mol-1 還原性還原性 3 Fe2O3 + CO = 2 Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO = 3 FeO+ CO2 FeO + CO = Fe + CO2 加合性加合性 Ni(s) + 4

7、CO(g) = Ni(CO)4(l) PdCl2(aq) + CO(g) + H2O = CO2(g) + Pd(s) + 2 HCl(aq) 常溫下反應(yīng)，可以用以檢出微量常溫下反應(yīng)，可以用以檢出微量 CO： 因?yàn)橐驗(yàn)镃O與血紅蛋與血紅蛋白中白中 Fe() 原子的結(jié)合原子的結(jié)合力比力比 O2 高出高出 300倍倍, 阻阻止了血紅蛋白對(duì)身體細(xì)止了血紅蛋白對(duì)身體細(xì)胞氧氣的運(yùn)輸胞氧氣的運(yùn)輸 。 CO 的毒性的毒性 CO2 不具有不具有 CO 表現(xiàn)的可燃性和還原性，加合性也表現(xiàn)的可燃性和還原性，加合性也 不明顯不明顯 。CO2 無(wú)毒，能用于制造各種碳酸飲料（飽無(wú)毒，能用于制造各種碳酸飲料（飽 和水溶液

8、中溶解的和水溶液中溶解的 CO2 僅有僅有 1% 轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為 H2CO3)： CO2 與與 NH3 反應(yīng)生成的反應(yīng)生成的 (NH4)2CO3 可以用來(lái)制造可以用來(lái)制造 CO(NH2)2 。固體固體 CO2 稱稱“干冰干冰”，是，是一一種方便的制冷劑種方便的制冷劑 。CO2(aq) pH: 23 89 1112OH-H+OH-H+(aq)HCO3(aq)CO23溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)(Greenhouse Effect) 經(jīng)過(guò)對(duì)世界經(jīng)過(guò)對(duì)世界13個(gè)地區(qū)進(jìn)行的考察發(fā)現(xiàn)，在個(gè)地區(qū)進(jìn)行的考察發(fā)現(xiàn)，在200年至年至2000年間，北年間，北半球氣溫在異常情況下低于正常氣溫半球氣溫在異常情況下低于正常氣溫00.

9、4，直到，直到20世紀(jì)最后世紀(jì)最后10年才年才突然攀升，變?yōu)楦哂谡鉁赝蝗慌噬?，變?yōu)楦哂谡鉁?.8。這表明，在北半球，。這表明，在北半球， 20世紀(jì)最世紀(jì)最后后10年是過(guò)去年是過(guò)去2000年來(lái)最熱的時(shí)期，南半球的情況也基本相似。年來(lái)最熱的時(shí)期，南半球的情況也基本相似。 “溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)”是由包括是由包括 CO2 分子在內(nèi)的某些多原子分分子在內(nèi)的某些多原子分子（如子（如N2O，CH4，氯氟烴）在大氣中含量的上升造成的。氯氟烴）在大氣中含量的上升造成的。隨著工業(yè)化的進(jìn)程，隨著工業(yè)化的進(jìn)程，CO2 增加的速度大于滲入海洋深處與增加的速度大于滲入海洋深處與Ca2+結(jié)合成結(jié)合成 CaCO3 沉淀

10、的速度。太陽(yáng)的可見(jiàn)光和紫外光穿沉淀的速度。太陽(yáng)的可見(jiàn)光和紫外光穿過(guò)大氣層射至地球表面，在地球表面產(chǎn)生的紅外輻射卻被這過(guò)大氣層射至地球表面，在地球表面產(chǎn)生的紅外輻射卻被這類多原子分子吸收而無(wú)法迅速逸散到外層空間去，使地球變類多原子分子吸收而無(wú)法迅速逸散到外層空間去，使地球變暖。暖。減小環(huán)境污染減小環(huán)境污染！給地球降溫給地球降溫?2、碳酸鹽、碳酸鹽R溶解性溶解性碳酸鹽中只有堿金屬和銨鹽易溶于水（碳酸鹽中只有堿金屬和銨鹽易溶于水（Li除外）。碳酸氫除外）。碳酸氫鹽大多數(shù)易溶于水。對(duì)于易溶碳酸鹽來(lái)說(shuō)，碳酸鹽的溶解鹽大多數(shù)易溶于水。對(duì)于易溶碳酸鹽來(lái)說(shuō)，碳酸鹽的溶解度大于碳酸氫鹽，這是由于碳酸氫鹽溶液中間

11、籍氫鍵相連度大于碳酸氫鹽，這是由于碳酸氫鹽溶液中間籍氫鍵相連形成二聚或多聚鏈狀離子，從而降低了它們的溶解度。形成二聚或多聚鏈狀離子，從而降低了它們的溶解度。（詳見(jiàn)（詳見(jiàn)p. 251圖）圖）R熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性碳酸鹽熱穩(wěn)定性較差，受熱分解為氧化物和碳酸鹽熱穩(wěn)定性較差，受熱分解為氧化物和CO2，分解溫，分解溫度取決于陽(yáng)離子的極化力。極化力越大，則分解溫度越低。度取決于陽(yáng)離子的極化力。極化力越大，則分解溫度越低。水解性水解性R堿金屬碳酸鹽溶液因水解而呈強(qiáng)堿性。在和金屬離子反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)物可堿金屬碳酸鹽溶液因水解而呈強(qiáng)堿性。在和金屬離子反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)物可能是正鹽，堿式鹽或氫氧化物，這主要取決于金屬碳酸鹽和氫氧化

12、物能是正鹽，堿式鹽或氫氧化物，這主要取決于金屬碳酸鹽和氫氧化物的溶解度的相對(duì)大小。的溶解度的相對(duì)大小。R若碳酸鹽溶解度小于氫氧化物，則生成正鹽；如若碳酸鹽溶解度小于氫氧化物，則生成正鹽；如Ca2+、Sr2+、Ba2+、Ag+、Mn2+等。等。RBa2+ + CO32- = BaCO3(s)R若氫氧化物的溶解度更小，則生成氫氧化物；如若氫氧化物的溶解度更小，則生成氫氧化物；如Fe3+、Al3+、Cr3+、Sn4+等。等。2Fe3+ + 3CO32- + 3H2O = 2Fe(OH)3(s) + 3CO2(g)R若氫氧化物和碳酸鹽溶解度相近，則生成堿式鹽；如若氫氧化物和碳酸鹽溶解度相近，則生成堿式

13、鹽；如Cu2+、Mg2+、Pb2+、Zn2+等。等。2Cu2+ + 2CO32- + H2O = Cu2(OH)2CO3(s) + CO2(g) 晶態(tài)晶態(tài) SiO2是是Si采用采用 sp3 雜化軌道與雜化軌道與 O 形成硅氧形成硅氧四面體四面體, 處于四面體頂端的氧原子均為周圍的四面體處于四面體頂端的氧原子均為周圍的四面體共用，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定共用，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定 。四、二氧化硅、硅酸鹽和硅酸四、二氧化硅、硅酸鹽和硅酸共用一個(gè)頂點(diǎn)的二硅酸共用一個(gè)頂點(diǎn)的二硅酸根離子根離子Si2O76- -綠柱石中共用兩個(gè)頂綠柱石中共用兩個(gè)頂 點(diǎn)的環(huán)狀點(diǎn)的環(huán)狀Si6O1812- -共用兩

14、個(gè)頂點(diǎn)的鏈狀共用兩個(gè)頂點(diǎn)的鏈狀 翡翠翡翠 NaAl(SiO3)2不活潑，高溫時(shí)只能被不活潑，高溫時(shí)只能被Mg、Al 或或 B 還原還原說(shuō)明不能用磨口玻璃瓶盛堿！說(shuō)明不能用磨口玻璃瓶盛堿！說(shuō)明可用說(shuō)明可用HF在玻璃上刻字！在玻璃上刻字！ SiO2 + 2 NaOH Na2SiO3 + 2 H2O SiO2 + 2 Na2CO3 Na2SiO3 + CO2(g)SiO2(s) + CaO(s) CaSiO3(s)加熱加熱熔融熔融 SiO2 + 2 Mg 2 MgO + Si高溫高溫高溫高溫SiO2 + 4HF SiF4(g) + 2H2O 可溶性：可溶性：Na2SiO3、K2SiO3 不溶性：大部

15、分硅酸鹽難溶于水，且有特征顏不溶性：大部分硅酸鹽難溶于水，且有特征顏 色（可制造水中花園）色（可制造水中花園）泡沸石泡沸石：Na2O Al2O3 2SiO2 nH2O硅酸鈉硅酸鈉：Na2O nSiO2 堿金屬硅酸鹽水解使溶液顯堿性，酸或銨堿金屬硅酸鹽水解使溶液顯堿性，酸或銨鹽促進(jìn)水解使之沉淀出硅酸：鹽促進(jìn)水解使之沉淀出硅酸： 堿金屬硅酸鹽大量用于制造洗滌劑，用作制造橡堿金屬硅酸鹽大量用于制造洗滌劑，用作制造橡膠、塑料工業(yè)中的膠、塑料工業(yè)中的SiO2填料和石油裂解催化劑的起始填料和石油裂解催化劑的起始物物, 也用于合成分子篩和硅膠。也用于合成分子篩和硅膠。 + H2O(l) + OH-(aq)

16、+ 2 NH4+(aq) + 2 NH3(g) + 2 H3O+(aq) + 2 H2O(l) )(aqSiO23)(aqSiO23)(aqSiO23)(aqHSiO3)(aqSiOH32)(aqSiOH32Na2SiO3 + 2 HCl H2SiO3 + 2 NaClNa2SiO3 + 2 NH4Cl H2SiO3 + 2 NaCl + 2 NH3(g)膠凍狀硅酸膠凍狀硅酸 硅膠硅膠-H2O名名 稱稱 化學(xué)組成化學(xué)組成 m值值 n值值原硅酸原硅酸 H4SiO4 1 2(偏偏)硅酸硅酸 H2SiO3 1 1二偏硅酸二偏硅酸 H2Si2O5 2 1焦硅酸焦硅酸 H6Si2O7 2 3三硅酸三硅酸

17、 H4Si3O8 3 2 分子篩分子篩 (Molecolar sieves)指具有分子那般大小孔指具有分子那般大小孔徑的一類結(jié)晶鋁硅酸鹽。徑的一類結(jié)晶鋁硅酸鹽。五、五、鋁硅酸鹽材料鋁硅酸鹽材料沸石沸石1. 沸石沸石(Zeolites)的組成和結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu) 沸石是一類最重要的分子篩，其骨架由頂角相連沸石是一類最重要的分子篩，其骨架由頂角相連的的 SiO4和和 AlO4 四面體組成四面體組成 。 通式為通式為陰離子骨架中陰離子骨架中Si/Al 比是影響沸石結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的重要參比是影響沸石結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的重要參數(shù)，分子篩的耐酸能力和熱穩(wěn)定數(shù)，分子篩的耐酸能力和熱穩(wěn)定 性隨此增大而升高。性隨此增大而升高

18、。( (MM+ +, M , M 0.50.52+2+) AlO) AlO2 2 x x SiO SiO2 2 y y H H2 2OOz z離子交換功能離子交換功能：Na+離子可被離子可被Ca2+、Mg2+離子交換離子交換 吸吸 附附 功功 能：能：用作氣體干燥劑和氣體凈化劑的基礎(chǔ)用作氣體干燥劑和氣體凈化劑的基礎(chǔ) 分分 離離 功功 能：能：分離分離N2與與O2, 獲得富氧空氣獲得富氧空氣催催 化化 功功 能：能：合成鄰二甲苯的催化劑合成鄰二甲苯的催化劑 2. 2. 分子篩的功能和用途分子篩的功能和用途 削頂八面體是個(gè)十四面體削頂八面體是個(gè)十四面體, 叫鈉沸石籠叫鈉沸石籠(sodalite c

19、age), 是構(gòu)是構(gòu)成一大類沸石骨架的基礎(chǔ)。成一大類沸石骨架的基礎(chǔ)。Na12(AlO2)12 (SiO2)12zH2O六、錫和鉛的化合物六、錫和鉛的化合物R鉛的氧化物鉛的氧化物RPbO，黃色，俗稱密陀僧。，黃色，俗稱密陀僧。RPbO2，黑褐色，氧化性很強(qiáng)，（，黑褐色，氧化性很強(qiáng)，（6s2惰性電子對(duì)效應(yīng)）惰性電子對(duì)效應(yīng)）RPb3O4，紅色，俗稱紅鉛或鉛丹，可看成混合氧化物，紅色，俗稱紅鉛或鉛丹，可看成混合氧化物2PbOPbO2。Pb3O4 + 8HCl = 3PbCl2 +Cl2 +4H2OPb3O4 + 4HNO3 = PbO2 + 2Pb(NO3)2 +2H2ORPb2O3，也，也可看成混合

20、氧化物可看成混合氧化物PbOPbO2。用什么方法可證明用什么方法可證明Pb3O4的組成？的組成？ Pb3O4與稀與稀HNO3共熱：共熱： Pb3O4 + 4HNO3 = 2Pb(NO3)2 + PbO2 + 2H2O 過(guò)濾后，溶液中可檢驗(yàn)出存在過(guò)濾后，溶液中可檢驗(yàn)出存在 Pb2+，證明成分中有證明成分中有 PbO 沉淀洗凈后，在酸性溶液中與沉淀洗凈后，在酸性溶液中與 Mn2+ 反應(yīng)：反應(yīng)： 2 Mn2+ + PbO2 + 4H3O+ = 2MnO4- + 5Pb2+ + 6H2O 證明成分中有證明成分中有 PbO2 因此因此 Pb3O4 的組成為的組成為 2 PbO PbO2 PbO2 Pb2

21、O3 Pb3O4 PbO +4 +3 +8/3 +2棕色棕色 橙色橙色 紅色紅色 橙黃色橙黃色Question 6Question 6Solution1. 錫和鉛的氫氧化物錫和鉛的氫氧化物 氫氧化物都是兩性的，氫氧化物都是兩性的，M(OH)4 和和 M(OH)2 兩類氫兩類氫氧化物都可溶于合適的酸和堿。氧化物都可溶于合適的酸和堿。溶于溶于酸酸： Sn(OH)2 + H+ = Sn2+ + H2O 溶于溶于堿堿： Sn(OH)2 + OH- - = Sn(OH)3 - -其他重要化合物和重要反應(yīng)其他重要化合物和重要反應(yīng)Sn(OH)4 Sn(OH)2Pb(OH)4 Pb(OH)2堿性增大堿性增大堿

22、性增大堿性增大Sn(OH)2 + 2OH- - SnO22- - + 2H2O過(guò)量過(guò)量Sn(OH)2 + 2OH- - Sn(OH)3 - -過(guò)量過(guò)量Pb2+、Sn2+離子的性質(zhì)離子的性質(zhì)RPb2+和和CrO42-反應(yīng)會(huì)生成黃色反應(yīng)會(huì)生成黃色PbCrO4沉淀，可以用做鑒定沉淀，可以用做鑒定Pb2+的存在。的存在。Pb2+ + CrO42- = PbCrO4 （黃色）（黃色）PbCrO4能溶于堿：能溶于堿：PbCrO4 + 3OH- = Pb(OH)3- +CrO42-RSnCl2極易水解生成堿式鹽沉淀：極易水解生成堿式鹽沉淀：SnCl2 + H2O = Sn(OH)Cl + H+ + Cl-所

23、以配置所以配置SnCl2溶液時(shí)要加入溶液時(shí)要加入HCl抑制其水解，為防止抑制其水解，為防止SnCl2被空氣氧化，還要加入金屬錫，以便還原生成的被空氣氧化，還要加入金屬錫，以便還原生成的Sn(IV):Sn + Sn4+ = 2Sn2+2HgCl2 + SnCl2 = Hg2Cl2 + SnCl4 ( (白色沉淀白色沉淀) )Hg2Cl2 + SnCl2 = 2Hg + SnCl4 過(guò)量過(guò)量 ( (黑色沉淀黑色沉淀) )檢驗(yàn)檢驗(yàn) Hg2+ 或或 Sn2+ 酸堿介質(zhì)中的酸堿介質(zhì)中的Pb()物種都不能用做還原劑。物種都不能用做還原劑。 常見(jiàn)常見(jiàn)的可溶性鉛鹽有的可溶性鉛鹽有Pb(NO3)2和和Pb(Ac

24、)2，絕大多數(shù)絕大多數(shù)Pb()鹽鹽難溶于水。難溶于水。 有時(shí)是因生成配離子而溶解：有時(shí)是因生成配離子而溶解：PbCl2 + 2HCl = H2PbCl4 PbI2 + 2I- - = PbI42- - 2Bi(OH)3 + 3Sn(OH)42- - = 2Bi + 3Sn(OH)62- -鑒定溶液中的鑒定溶液中的Bi3+離子：離子： 鉛鹽毒性很大。鉛鹽毒性很大。咽下可溶性鉛鹽會(huì)導(dǎo)致急性中毒咽下可溶性鉛鹽會(huì)導(dǎo)致急性中毒, 長(zhǎng)長(zhǎng)期接觸鉛制品期接觸鉛制品(例如管道和鉛基顏料例如管道和鉛基顏料)可能導(dǎo)致慢性中毒可能導(dǎo)致慢性中毒, 有有機(jī)鉛化合物機(jī)鉛化合物(如汽油抗震添加劑如汽油抗震添加劑Et4Pb)會(huì)

25、傷害神經(jīng)系統(tǒng)。會(huì)傷害神經(jīng)系統(tǒng)。 兒童鉛吸率兒童鉛吸率及在體內(nèi)滯留為成人的及在體內(nèi)滯留為成人的58倍；鉛為親神倍；鉛為親神經(jīng)毒物，極易透過(guò)兒童未發(fā)育健全的血腦屏障，造成大腦經(jīng)毒物，極易透過(guò)兒童未發(fā)育健全的血腦屏障，造成大腦損傷；鉛抑制鈣、鋅、鐵的吸收，減少血紅素的合成，抑損傷；鉛抑制鈣、鋅、鐵的吸收，減少血紅素的合成，抑制體液免疫、細(xì)胞免疫的能力制體液免疫、細(xì)胞免疫的能力；可導(dǎo)致兒童多動(dòng)易怒；可導(dǎo)致兒童多動(dòng)易怒、性格多變、弱視、貧血、身材矮小、性格多變、弱視、貧血、身材矮小 螯合劑螯合劑(如如EDTA4-)可用于絡(luò)合人體中的可用于絡(luò)合人體中的Pb2+離子離子, 然然后通過(guò)排泄物排出體外。后通過(guò)排

26、泄物排出體外。10-5 硼族元素硼族元素由于空軌道的存在，由于空軌道的存在，B、Al等元素有很強(qiáng)等元素有很強(qiáng) 的的接受電子對(duì)的能力，故有如下特性：接受電子對(duì)的能力，故有如下特性：R易形成配合物：易形成配合物：BF3 + NH3 = F3BNH3BF3 + F- = BF4-R易形成聚合分子，如氣態(tài)的易形成聚合分子，如氣態(tài)的鹵化鋁易形成雙聚分子鹵化鋁易形成雙聚分子Al2X6中間的兩個(gè)中間的兩個(gè)Cl原子除與一個(gè)原子除與一個(gè)Al原子形成正常共價(jià)鍵外，原子形成正常共價(jià)鍵外，還與另一個(gè)還與另一個(gè)Al原子形成配位原子形成配位鍵。鍵。AlClClClClAlClCl二、硼氫化合物二、硼氫化合物1. 1. 簡(jiǎn)

27、單硼氫化合物的性質(zhì)和反應(yīng)簡(jiǎn)單硼氫化合物的性質(zhì)和反應(yīng) (1) 分類分類：按組成可分為按組成可分為 BnHn+4 和和 BnHn+6 兩類兩類(2) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：B：利用利用 sp3 雜化軌道，與氫形成三中心雜化軌道，與氫形成三中心 兩電子鍵（氫橋鍵）兩電子鍵（氫橋鍵） 乙硼烷的結(jié)構(gòu)乙硼烷的結(jié)構(gòu)RB采用采用sp3雜化，每個(gè)雜化，每個(gè)B原子用兩原子用兩個(gè)雜化軌道分別與兩個(gè)個(gè)雜化軌道分別與兩個(gè)H原子原子形成正常的共價(jià)鍵。剩下的另形成正常的共價(jià)鍵。剩下的另外兩個(gè)外兩個(gè)sp3雜化軌道在平面的兩雜化軌道在平面的兩側(cè)分別與側(cè)分別與H原子軌道重疊，形原子軌道重疊，形成兩個(gè)包括兩個(gè)成兩個(gè)包括兩個(gè)B原子和一個(gè)原子和一

28、個(gè)H原子的三中心兩電子鍵，稱為原子的三中心兩電子鍵，稱為氫橋鍵，是一種非定域鍵，氫氫橋鍵，是一種非定域鍵，氫橋鍵的形成體現(xiàn)了硼原子的缺橋鍵的形成體現(xiàn)了硼原子的缺電子特性。電子特性。HBB氫鍵和氫橋鍵有什么不同？氫鍵和氫橋鍵有什么不同？ 氫氫 鍵鍵 氫氫 橋橋 鍵鍵結(jié)合力的類型結(jié)合力的類型 主要是靜電作用主要是靜電作用 共價(jià)鍵（三中心二電子鍵）共價(jià)鍵（三中心二電子鍵）鍵鍵 能能 ?。ㄅc分子間力相近）?。ㄅc分子間力相近） 較大（小于正常共價(jià)鍵）較大（小于正常共價(jià)鍵）H 連接的原子連接的原子 電負(fù)性大，半徑小的原子，電負(fù)性大，半徑小的原子， 缺電子原子，主要是缺電子原子，主要是B 主要是主要是F、O

29、、N與與H相連的原子的對(duì)稱性相連的原子的對(duì)稱性 不對(duì)稱（除對(duì)稱氫鍵外）不對(duì)稱（除對(duì)稱氫鍵外） 對(duì)對(duì) 稱稱Question 7Question 7Solution為什么硼的最簡(jiǎn)單氫化物是為什么硼的最簡(jiǎn)單氫化物是 B2H6 而不是而不是 BH3 ？但硼的鹵化物能以但硼的鹵化物能以BX3形式存在？形式存在？Question 8Question 8Solution 如果如果 BH3 分子存在的話，則其結(jié)構(gòu)為分子存在的話，則其結(jié)構(gòu)為 B 還有一個(gè)空的還有一個(gè)空的 2p 軌道未參與成鍵，故從能量來(lái)說(shuō)軌道未參與成鍵，故從能量來(lái)說(shuō) BH3 是不穩(wěn)定體系。是不穩(wěn)定體系。B2H6 中所有的價(jià)軌道都用來(lái)成鍵，分子的

30、中所有的價(jià)軌道都用來(lái)成鍵，分子的總鍵能比兩個(gè)總鍵能比兩個(gè) BH3 的總鍵能大，故的總鍵能大，故 B2H6 比比 BH3 穩(wěn)定（二穩(wěn)定（二聚體的穩(wěn)定常數(shù)為聚體的穩(wěn)定常數(shù)為106）。）。 BX3 中中 B 以以 sp2 雜化，形成雜化，形成 鍵后，垂直于分子平面鍵后，垂直于分子平面 B 與與3 個(gè)個(gè) F 原子原子p 軌道互相平行，形成了軌道互相平行，形成了 大大鍵，使鍵，使 BX3 獲得額外的穩(wěn)定性。但獲得額外的穩(wěn)定性。但 BH3 中中 H 原子沒(méi)有像原子沒(méi)有像 F 原子那樣的原子那樣的 p 軌道，故不能生成軌道，故不能生成鍵鍵 。 B:H:HH64性質(zhì)：性質(zhì)：自燃自燃 B2H6(g) + 3 O

31、2(g) B2O3(s) + 3 H2O(g) D DrHm= -2026 kJmol-1 高能燃料，劇毒高能燃料，劇毒水解水解 B2H6(g) + 3 H2O(l) 2 H3BO3(s) + 6 H2(g) D DrHm= -504.6 kJmol-1 水下火箭燃料水下火箭燃料被氯氯化被氯氯化 B2H6(g) + 6 Cl2(g) 2 BCl3(l) + 6 HCl D DrHm= -1376 kJmol-1加合反應(yīng)加合反應(yīng) B2H6 + CO 2 H3B CO B2H6 + 2 NH3 BH2(NH3)2+ + BH4- - 2 LiH + B2H6 2 LiBH4 2 NaH + B2H

32、6 2 NaBH4 1. 硼酸鹽硼酸鹽 硼酸鈉鹽的年耗量約占總硼消耗量的硼酸鈉鹽的年耗量約占總硼消耗量的 80%。 一半以上用于玻璃一半以上用于玻璃 、陶瓷和搪瓷工業(yè)、陶瓷和搪瓷工業(yè) ，其他應(yīng)用領(lǐng)，其他應(yīng)用領(lǐng) 域包括洗滌劑組分域包括洗滌劑組分 (過(guò)硼酸鹽）、微量元素肥料、加過(guò)硼酸鹽）、微量元素肥料、加 入防凍劑中做抗腐蝕劑、金屬的焊劑和纖維素材質(zhì)的入防凍劑中做抗腐蝕劑、金屬的焊劑和纖維素材質(zhì)的 阻燃劑。阻燃劑。硼砂：硼砂：Na2B4O710H2O， 實(shí)際結(jié)構(gòu)為實(shí)際結(jié)構(gòu)為 Na2B4O5(OH)4 8H2O 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)BOHOOBOHOBOHBOOOH2-BOBOOOOOHHOBBHOOH2-三、

33、硼酸鹽和硼酸三、硼酸鹽和硼酸硼砂珠試驗(yàn)硼砂珠試驗(yàn)Na2B4O7 + CoO Co(BO2)3 2NaBO2 (藍(lán)色藍(lán)色) Na2B4O7 + NiO Ni(BO2)3 2NaBO2 (棕色棕色)在實(shí)驗(yàn)室用做標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)酸溶液的基準(zhǔn)物：在實(shí)驗(yàn)室用做標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)酸溶液的基準(zhǔn)物： 用途用途Na2B4O7 10H2O + 2 HCl 4 H3BO3 + 2 NaCl + 5 H2O 性質(zhì)性質(zhì) 易溶于水，水解呈堿性易溶于水，水解呈堿性 B4O5(OH)42- - + 5 H2O 4 H3BO3 + 2 OH 2 H3BO3 + 2 B(OH)4- 與酸反應(yīng)制與酸反應(yīng)制 H3BO3 Na2B4O7 + H2SO4

34、 + 5H2O 4 H3BO3 + Na2SO4因水解產(chǎn)生等量的因水解產(chǎn)生等量的H3BO3 和和 B(OH)4-，故有很好的，故有很好的緩沖作用，硼砂緩沖作用，硼砂 水溶液的水溶液的pH = 9.24。因此硼砂可用。因此硼砂可用來(lái)配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。來(lái)配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。 少見(jiàn)的固體酸。少見(jiàn)的固體酸。H3BO3 在水中是一元酸。在水中是一元酸。 其其質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡與質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡與B原子的缺電子性質(zhì)密切相關(guān)：原子的缺電子性質(zhì)密切相關(guān)： 值表明值表明 H3BO3 的酸性極弱，不能直接用的酸性極弱，不能直接用 NaOH 滴定。滴定。 多羥基化合物（如甘露醇、甘油等）多羥基化合物（如甘露醇、甘油等）與與 H3BO3 反應(yīng)生成穩(wěn)定的配合物并使顯示強(qiáng)酸性，反應(yīng)生成穩(wěn)定的配合物并使顯示強(qiáng)酸性，從而使滴定法可用于測(cè)定硼含量：從而使滴定法可用于測(cè)定硼含量：apK9.2paKB(OH)3(aq) + 2 H2O(l) H3O+(aq) + B(OH)4- -(aq)