第十六章--p区元素ppt课件.ppt

16.1p区元素概述H氢He氦Li锂Be铍B硼C碳N氮O氧F氟Ne氖Na钠Mg镁Al铝Si硅P磷S硫Cl氯Ar氩K钾Ca钙Sc钪Ti钛V钒Cr铬Mn锰Fe铁Co钴Ni镍Cu铜Zn锌Ga镓Ge锗As砷Se硒Br溴Kr氪Rb铷Sr锶Y钇Zr锆Nb铌Mo钼Tc锝Ru钌Rh铑Pd钯Ag银Cd镉In铟Sn锡Sb锑Te碲I碘Xe氙Cs铯Ba钡Lu镥Hf铪Ta钽W钨Re铼Os锇Ir铱Pt铂Au金Hg汞Tl铊Pb铅Bi铋Po钋At砹Rn氡Fr钫Ra镭Lr铹RfDbSgBhHsMt Uun*Uun*Uun*最外电子层结构ns2np1-6从IIIA族到0族镧系La镧Ce铈Pr镨Nd钕Pm钷Sm钐Eu铕Gd钆Tb铽Dy镝Ho钬Er铒Tm铥Yb镱锕系Ac锕Th钍Pa镤U铀Np镎Pu钚Am镅Cm锔Bk锫Cf锎Es锿Fm镄Md钔No锘16.1.1p区元素特点1.多样性（1）惟一同时包括了除氢以外的部分金属元素和所有非金属元素的一个区；（2）由于包括稀有气体导致不活泼性；（3）非金属单质的结构与性质的多样性非金属单质的结构与性质族周期IIIAIVAVAVIAVIIA0一He二BC（金）O3F2Ne三SiP4S8Cl2Ar四Br2Kr五I2Xe六Rn结结构性质质原子晶体固体多原子分子固体气体双原子分子气体、液体、固体单单原子分子气体2.规律性各族元素变化的规律是：典型的非金属元素经准金属元素过渡到典型的金属元素（除VIIA族和0族外）。

3.多氧化态（1）现象（以IIIA、IVA、VA族为例）ns2np133333ns2np244444ns2np355555IIIABAlGaInTlIVACSiGeSnPbVANPAsSbBi111222333低氧化态化合物稳定性增加高氧化态化合物稳定性减弱（2）结论15个元素都能达到各自的族氧化态：+3、+4、+5后三个元素还能显示有一定稳定性的、且较族氧化态低2的氧化态：+1、+2、+3各族元素从上到下，低氧化态化合物稳定性增大，高氧化态化合物稳定性减小3）举例Ans2np2C CSiSi化合物的稳定性 化合物的稳定性GeGeSnSn化合物的稳定性化合物的稳定性 化合物的稳定性化合物的稳定性PbPb 化合物的稳定性化合物的稳定性化合物的稳定性化合物的稳定性 （4）定义同族元素自上而下，低氧化态化合物稳定性增大的现象叫做惰性电子对效应(Inert-PairEffect)在p区第六周期元素表现得特别明显，即第六周期低氧化态化合物都是稳定的：非金属的稳定氧化态族数IIIAIVAVAVIAVIIA价层电子构型ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5元素TlPbBiPoAt稳定氧化态4.多氢化物类型非金属的简单氢化物IIIAIVAVAVIAVIIAB2H6CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHClAsH3H2SeHBrH2TeHI缺电子氢化物足电子氢化物富电子氢化物16.1.2p区元素特征1.第二周期元素具有反常性 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(kJmol-1)第二、第三周期的元素的单键键能第二周期E(N-N)E(O-O)E(F-F)159142141第三周期E(P-P)E(S-S)E(Cl-Cl)2092641992.第四周期元素具有异样性例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其它卤酸(HClO3，HIO3)、高卤酸(HClO4，H5IO6)强。

3.第五、六周期两种元素具有相似性16.2硼族元素16.2.1硼族元素通性1.元素5B硼101110.8112s22p149In铟113115114.825s25p113Al铝2726.9823s23p131Ga镓697169.7234s24p181Tl铊203205204.386s26p12.价层电子结构及氧化态硼族元素的性质元素符号BAlGaInTl价电电子层结层结 构2s2sp13s23p14s24p15s25p16s26p1主要氧化态态33(+1),+3+1,+3+1,(+3)从上到下，随着原子序数的递增，低氧化态化合物稳定性增强，Tl(+1)氧化态很稳定3.硼族元素的共同特性（1）+3氧化数的硼族元素仍然具有相当强的形成共价键的倾向硼原子的原子半径较小，电负性较大，在周期系中的位置与碳相邻，这就决定了硼的共价性铝以下的各元素虽然都是金属，然而+3这一较高的氧化数以及镓、铟、铊的18电子层壳层的结构，也容易使原子间成键时表现为极性共价键2）硼族元素的+3氧化数化合物叫做缺电子化合物(Electron-DefectCompound)硼族元素的价电子层有4个原子轨道：ns、npx、npy、npznsnp 缺电子原子：价电子数少于价层轨道数的原子 特点：易形成多中心键等16.2.3硼16.2.3.1硼的单质 结构以B12为基本结构单元B12的正二十面体结构单元C.N.=12的模型，不要中心原子，可视为B12。

B12结构：正二十面体，12个顶点B原子，312=36价电子a) B12的二十面体结构单元；(b)菱形硼中的三中心键，虚线三角形表示三中心键；(a) (c)B12单元和其他硼原子的关系B12的36个价电子参与成键情况1.与外部B12成键：（1）腰部：6个B原子（编号1、2、1、2、1、2）与同一平面内相邻的另6个B12共形成6个3c-2e键，用去62/3e=4e2）顶部和底部：顶部（编号：3、8、9）和底部（编号5、6、11）各3个B原子与上一层3个B原子或下一层3个B原子共形成6个正常B-B2C-2e键，共用去6（2/2）e=6e 与外部B12成键共用4e+6e=10e2B12单元内部成键：由“多面体顶角规则”确定：多面体顶点数n12成键轨道数n+113成键电子数2n+226 总的价电子数：10+26=36与B12价电子数一致 性质性质一：与非金属反应性质二：与非金属氧化物作用性质三：与酸作用性质四：与强碱作用性质五：与金属作用性质一：与非金属反应高温下B能同N2、O2、S、X2等单质反应，但不与H2作用4B3O22B2O32BN22BN2B3F22BF3 性质二：与非金属氧化物作用B能与许多稳定的氧化物反应，如从SiO2、P2O5、H2O中夺取氧而作还原剂。

例如在赤热下，B与水蒸气作用生成硼酸和氢气2B6H2O(g)2B(OH)3+3H2性质三：与酸作用硼不与盐酸作用，但与热浓H2SO4、热浓HNO3作用生成硼酸2B3H2SO4(浓)2B(OH)3+3SO2B3HNO3(浓)2B(OH)3+3NO2性质四：与强碱作用在氧化剂存在下，硼和强碱共熔得到偏硼酸盐2B2NaOH3KNO32NaBO2+3KNO2H2O2B+2OH-+2H2O=2BO2-+3H2性质五：与金属作用无定型硼用于生产硼钢B有吸收中子的特性硼钢抗冲击性好用于制造原子反应堆中的控制棒是制造喷气发动机的优质钢材16.2.3.2硼的化合物1.硼烷（硼的氢化物）、乙硼烷的分子结构（1）组成BnHn+4类BnHn+6类BnHn2-类共20多种（2）命名：同碳烷B2H6乙硼烷（B1B10甲、乙、辛、壬、癸）B16H20十六硼烷（B11以上：十一）若原子数目相同，而H原子数目不同：B5H9戊硼烷-9B5H11戊硼烷-11（3）分子结构：困扰化学界几十年的难题，20世纪60年代初由Lipscomb解决价电子数：32+16=12 A.乙硼烷B2H6若HHHBBHHH则2个BH3之间不结合，且每个B成键后仅6e。

错！实验测定：（1）B2H6分子逆磁性（电子均已成对）（2）1HNMR2种H，比例4：2（4个H和2个H）（3）2个B与4个H共平面Hsp3B BB Bsp3杂化利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子键（氢桥HydrogenBridge）：可见，B2H6分子存在“多中心缺电子键”，即3c-2ebond(3center-2electornbond)B.Lipscomb（李普斯昆）硼烷成键五要素1960年代初，HarvardUniversity的WilliamN.Lipscomb提出，1976年获NobelPrizeinChemistry.(a)末端B-H：正常键2c-2ebond；(b)正常B-B键2c-2ebond；(c)氢桥键BB3c-2ebond；H(d)桥式（开放式）BB3c-2ebond；B(e)封闭式BB3c-2ebondB例1戊硼烷-11（B5H11）的分子结构价轨道数5B45=2011H111=1131价电子数：5B35=1511H111=1126键类型键数用去成键电子数成键电子总数BH2c-2e816BHB3c-2e36BBB3c-2e12BBB3c-2e1226B4H10B5H11B9H14（4）硼烷的性质硼烷及其物理性质乙硼烷 丁硼烷稳定戊硼烷不稳定戊硼烷己硼烷 癸硼烷化学式B2H6B4H10B5H9B5H11B6H10B10H14标准状态下存在状态气体液体液体液体固体固体熔点/-165.5-120-45.6-129-65.199.6沸点/-92.5186560110213 硼烷的化学性质性质一：易燃性性质二：还原性性质三：水解性性质四：配合性性质一：易燃性B2H6是非常活泼的物质，暴露于空气中易燃或易爆，并放出大量热。

B2H6(g)3O2(g)B2O3(s)3H2O(g)燃烧性质二：还原性B2H6是强还原剂，能与氧化剂反应例如与卤素反应生成卤化硼B2H6(g)6Cl2(g)2BCl3(l)6HCl性质三：水解性B2H6易水解释放出H2，生成硼酸B2H6(g)6H2O(l)2H3BO3(s)6H2(g)性质四：配合性B2H6与LiH反应，能生成一种比B2H6的还原性更强的还原剂硼氢化锂LithiumBorohydride)B2H62LiH2LiBH4B2H62CO2H3BCOB2H6是一种在空气中易燃、易爆、易水解的剧毒气体所以制备时必须保持反应处于无氧、无水气状态，原料亦需预先干燥，并且作好安全防护工作2.硼的含氧酸化合物（1）三氧化二硼制备一般的方法是加热硼酸使之脱水2H3BO3B2O33H2O性质性质一：易溶于水性质二：硼砂珠实验(BoraxBeadTest)性质一：易溶于水B2O3易溶于水，重新生成硼酸，但在热的水蒸气中则生成挥发性的偏硼酸HBO2，同时放热B2O32HBO22H3BO3H2OH2O,578K2H2O2H2O,373K偏硼酸硼酸B2O3(s)3H2O(l)2H3BO3(aq)B2O3(s)H2O(g)2HBO2(g)热性质二：硼砂珠实验B2O3可以溶解许多金属氧化物而得到有特征颜色的玻璃状偏硼酸盐。

B2O3CuOCu(BO2)2蓝色B2O3NiONi(BO2)2绿色硼砂珠实验此反应可用于定性分析中，用来鉴定金属离子2）硼酸(BoricAcid) 结构硼酸H3BO3结构单元BOHHOOHB原子为sp2杂化范德华力 性质性质一：溶解性性质二：弱酸性性质三：酸性的增强性质四：受热易分解性质五：与碱反应，生成硼砂性质一：溶解性H3BO3是白色片状晶体，微溶于水加热时，由于晶体中的部分氢键断裂，溶解度增大性质二：弱酸性一元Lewis弱酸：不是三元质子酸！显示B(OH)3的缺电子性H3BO3H2OB(OH)4+H+-Ka=5.810-10性质三：酸性的增强硼酸是一个典型的缺电子Lewis酸，它的酸性可因加入甘油（丙三醇）等多元顺式羟基化合物大为增加，表现出一元酸的性质，可用强碱滴定CHOHHO BOHOH+HOHOCH2CH2HOCHCH2CH2OOB O+H+2H2OKa=5.810-10Ka=6.210-5性质四：受热易分解硼酸加热分解过程中，先转变为偏硼酸HBO2，继续加热变成B2O3H3BO3HBO2B2O3373K-H2O-H2O578K性质五：与碱反应，生成硼砂在弱碱性条件下，生成四硼酸盐：4H3BO3+2NaOHNa2B4O7+7H2O在强碱条件下，生成偏硼酸盐。

H3BO3+NaOHNaBO2+2H2O（3）硼砂(Bo。