一硼单质及其化合物
制作成员：摆宫泽 贾震韦仕富
(1) 硼单质
硼单质可以分为晶体和无定形两大类。
晶体硼呈灰黑色，硬度极高，导电性差，但它的电导率却随着温度的升高而增大， 从而显示出与金属导体的不同。 不太纯的无定形硼为棕色粉末。
晶体硼单质的化学反应活性较低，无定形硼相对活泼。 ① 硼单质的晶体结构
晶体硼单质基本结构单元为正二十面体，12个硼原子占据着多面体的顶点。
a—菱形硼：B12结构单元间的硼硼化学键属于三中心二电子键。由片层间
结构单元按面心立方最密堆积方式形成晶体，其中所以硼原子间均形成共价键，大，导热能力强，导电能力弱。
B—菱形硼：结构更复杂，其中含 B84结构单元。
② 硼单质的化学性质
1 常温下与F2化合：2B+3F2=2BF3
2 在空气中燃烧，放出大量热：4B+3O2=2B2O3
3由于硼氢键的键能很大，所以硼能从许多稳定的氧化物如
SiO2，氧。硼在炼钢过程中可以作为去氧剂。
4 赤热下，无定形硼与水蒸气反应：
2B+6H2O(g)=2B(OH) 3+2H2
5在高温下硼能同N2，S,M等非金属单质反应
2B+N2=2BN 2B+3C1 2=2BCI2
B12使单质硬度2O5中夺取
P2B+3S=B2S3
6在高温下硼也能同金属反应生成金属硼化物，
—般具有咼硬度咼熔点。
如NbB4, ZrB2丄ab等。硼化物
7无定形硼不与非氧化性酸作用，但可以与热浓
B+3HN0 3(浓)=B(OH) 3+3NO 2 f 2B+3H 2SO4(浓)=2B(0H) 3+3SO 2 f
H2SO4，热的HN03反应：
8有氧化剂存在时，硼和强碱共熔可得到偏硼酸盐：
2B+2NaOH+3KNO 3=2NaBO 2+3KNO 2+H 20
③ 硼单质的制备 工业上用碱法分解硼镁矿制取单质硼。
Mg 2B2O5?H2O+2NaBO 2=2NaBO 2+2Mg(OH) 2 4NaBO2+CO2+10H 2O=NaB 4O7?10H2O+Na 2CO3 NaB4O7+H 2SO4+5H 2O=4H 3BO3+Na 2SO4 2H3BO3=B2O3+3H 2O B2O3+Mg=2B+3MgO
用硫酸与硼镁矿反应一步制得硼酸：
Mg2B2O5?H2O+2H 2SO4=2H3BO3+2MgSO 4
(2) 硼氢化合物
称为硼烷，已知的有：B2H6，B4H10, B5H9, B8H16，B8H18等，BnHn+4 和 BnHn+6 共
20多种。硼烷中常出现五种类型的化学键，其中有包括氢桥键，硼桥键和闭 合式硼键的三种缺
电子的三中心二电子键和两种一般的化学键 硼硼键B-B。 ① 乙硼烷
一一硼氢键B-H、
B2H6是最简单的硼烷。BH3不存在是由于B的价轨道没有被充分利用，且配
位数未达到饱和，又不能形成稳定 sp2杂化态的离域n键。
乙硼烷的结构: 每个硼原子均采取sp3杂化，4个杂化轨道中有3个单电子轨道和一个空轨道。 上方氢原子的有1个电子的1s轨道与两个硼原子的共含1个电子的两个sp3杂化 轨道三者互
相成键。这种键称为三中心二电子键，同时由于其类似一座桥，故称 为氢桥键。
1976年，威廉?利普斯科姆因为硼烷结构的研究得到诺贝尔化学奖。
乙硼烷的性质
自燃性：乙硼烷是一种还原性极强的物质，在空气中可以自燃
B2H6 (g)+3O2(g)=B 2O3(s)+3H 2O(l)
水解：B2H6+6H 2O=2B(OH) 3 J +6H 2 f
从上述的反应我们知道，硼烷类化合物遇水、遇氧气极不稳定，容易失效，因此 在硼烷化合物的储存和运输过程要在无水无氧条件下进行。
被氯气氧化：B2H6(g)+6Cl2 (g)=2BCl3 (l)+6HCl(g)
乙硼烷的制备：
_ +
2+
(1) 质子置换法： Mg3B2+6H T B2H6+3Mg (2) 氢还原发：2BCI+6H2T B2H6+6HCI (3)
负氢离子：3LiAIH 4 +4BCI3 T 2B2H + 3LiCI+ 3AICI 3
(3) 硼的含氧化合物
①三氧化二硼(又称氧化硼、硼酸酐)
无色玻璃状晶体或粉末，熔点450 C。具有强烈吸水性而转变为硼酸，故应于干燥环境下密闭保存，防止吸水变质导致含量下降。微溶于冷水，易溶于热水
B2O3(s) + 3 H 2O(I) = 2 H 3BO3
无机化学总结硼族元素
