解放军文职招聘考试硼族元素

一、硼族元素概述

 包括硼、铝、镓、铟、铊五种元素。自然界无游离态硼。主要以硼酸盐的形式存在。铝是自然界蕴藏最丰富的金属元素。镓、铟为稀散元素。铝、铟、铊为银白色金属，固体镓为蓝灰色，它们都质软、轻而富有延展性。镓、铟易与许多金属形成合金，常用于制备低熔合金。

硼族元素价电子构型为ns2np1，最高氧化数为+3。硼、铝一般只形成氧化数为+3的化合物，镓到铊由于惰性电子对效应，+1价氧化数的化合物比+3价氧化数的化合物稳定。

硼的化合物均属共价型。硼族元素可形成缺电子化合物，易形成聚合分子和配合物。

二、硼的氢化物

硼氢化合物的物理性质与烷烃、硅烷相似，又称硼烷。通式分别为BnHn+4和BnHn+6。最简单的是乙硼烷（B2H6）.

1．乙硼烷的结构（★）：：

乙硼烷具有桥状结构。

在B2H6分子中，B原子采用不等性sp3杂化，每个B原子的4个杂化轨道中两个用于与两个H原子的s轨道形成正常的σ键，位于两侧的H原子与2个硼原子位于同一平面上；另外两个B原子之间利用每个硼原子另外两个杂化轨道同另外两个H原子形成氢桥键。两个氢桥键位于平面的上下两侧。氢桥键又称三中心二电子键，简称三中心键。

三中心键是多中心键的一种形式。多中心键是缺电子原子成键的一种特殊成键方式。强度只有一般共价键的一半，故硼烷的性质比烷烃活泼。（见P355 图12.8  B2H6分子形成示意图、P356 图12.9  B2H6的结构）

2．硼烷的性质

（1）物理性质：

B2H6及B4H10为气体，B5H9、B6H10为液体，B10H14及其它高硼烷为固体。随着原子数目的增加和相对分子质量的增大。分子变形性增大，熔点、沸点升高。物理性质与具有相应组成的碳烷相似。

（2）化学性质：

化学性质接近硅烷，通常情况下，比硅烷更不稳定。

乙硼烷在空气中能自燃，放出大量热量。

硼烷遇水发生水解反应。放出氢气和大量热。

NH3、CO是具有孤对电子对的分子，能与硼烷发生加合反应。

三、硼酸及其盐

1．（正）硼酸（★）：;

硼的含氧酸包括偏硼酸、正硼酸和多硼酸等。正硼酸脱水得到偏硼酸，继续脱水得到硼酐。

硼酸的晶体结构单元B（OH）3为平面三角形。分子内每个硼原子通过sp2杂化与3个氧原子以共价键结合形成平面三角形结构。分子间再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系在一起。

硼酸是固体酸，微溶于冷水，随着温度的升高，溶解度明显增大。

硼酸是一元弱酸。由于硼酸中的硼原子是缺电子原子，价层具有空轨道，能接受水解离出的具有孤对电子对的OH-，以配位键形式加合，生成[B（OH）4]-。

2．硼酸盐：

硼酸盐有偏硼酸盐、正硼酸盐和多硼酸盐等。最重要的硼酸盐是四硼酸钠，俗称硼砂。硼砂的化学式是Na2B4O5（OH）4.8H2O,习惯上写为Na2B4O7.10H2O。是无色透明的晶体，在空气中易风化失水。

可通过硼砂珠试验鉴定某些金属离子。

 

硼砂在水中的溶解度很大，且随温度的升高而增加。在水溶液中易水解，溶液显碱性。

硼砂广泛应用于陶瓷、搪瓷、玻璃工业，烧焊技术等方面。分析化学中用作基准物质和配制缓冲溶液。农业中用作肥料。