碳族元素

碳、硅、鍺、錫、鉛

5-1通性

5-2單質

5-3化合物125-1通性

(1)價電子構型：ns2np2

氧化數:+2、+4

同族自上而下，隨半徑增大，+2穩定性增大，+4穩定性減小，氧化性增大5PbO2+2Mn2++4H+=5Pb2++2MnO4－+2H2O(Ag+)

C、Si與電負性小的元素形成碳化物、硅化物，熔點高、硬度大、高溫時強度好、耐化學腐蝕。例如：Al4C3

，CaC2,Mg2Si,FeSi2.3金屬有機化合物Organometalliccompoundscontainingmetal-carbonbondsareformedbynearlyallmetals,andarediscussedundertherelevantelements,especiallytransitionmetals.SomeanalogousSiandGecompoundsareknown.2）自然界存在形式C：單質、化合物（coal,oil）Si：SiO2SiO32－

Ge：鍺石礦Gu2S·FeS·GeS2、硫銀鍺礦4Ag2S·GeS2Sn：錫石SnO2

Pb：方鉛礦PbS、白鉛礦PbCO352）自然界存在形式C：單質、化合物（coal,oil）Si：SiO2

SiO32-

Ge：鍺石礦Gu2S·FeS·GeS2、硫銀鍺礦4Ag2S·GeS2Sn：錫石SnO2

Pb：方鉛礦PbS、白鉛礦PbCO363)配位數：C為4，其余為6或4SiF62-,SnCl62-,PbCl42-,PbCl62-4)從非金屬過渡到金屬H2CO3

弱酸H4SiO4

弱酸GeO2·H2O酸性H4SnO4

酸性Pb(OH)2

兩性75-2單質5-2-1碳同素異形體金剛石,sp3雜化，正四面體，原子晶體。透明、折光，是單質中熔點最高、硬度最大的。石墨,sp2雜化，六角平面，層狀：同層，可導電，層向導電導熱；不同層，色散力結合，易滑動，作潤滑劑。富勒烯C60，sp2雜化，

60個C構成近似于球形的32面體（12個正五邊形，20個正六邊形）。剩余軌道在C60的外圍和腔內形成大鍵。5-2單質5-2-1碳同素異形體9

金剛石

石墨

富勒烯C60C原子構型C-C-C鍵角/(°)雜化軌道形式密度/g·cm-3C-C鍵長/pm四面體109.5sp33.514154.4

平面三角形120sp22.266141.8近似球面116(平均)sp2.281.678139.1(6/6);145.5(6/5)碳的同素異形體石墨烯的發現石墨烯在實驗室中是在2004年，當時，英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·杰姆和克斯特亞·諾沃消洛夫發現他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片，這就是石墨烯。這以后，制備石墨烯的新方法層出不窮，將石墨烯帶入工業化生產的領域已為時不遠了。在隨后三年內,安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯體系中分別發現了整數量子霍爾效應及常溫條件下的量子霍爾效應，他們也因此獲得2010年度諾貝爾物理學獎。在發現石墨烯以前，大多數物理學家認為，熱力學漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以，它的發現立即震撼了凝聚體物理學學術界。雖然理論和實驗界都認為完美的二維結構無法在非絕對零度穩定存在，但是單層石墨烯在實驗中被制備出來。石墨烯的結構石墨烯是由碳六元環組成的兩維(2D)周期蜂窩狀點陣結構,它可以翹曲成零維(0D)的富勒烯(fullerene),卷成一維(1D)的碳納米管(carbonnano-tube,CNT)或者堆垛成三維(3D)的石墨(graphite),因此石墨烯是構成其他石墨材料的基本單元。石墨烯的基本結構單元為有機材料中最穩定的苯六元環,是目前最理想的二維納米材料。理想的石墨烯結構是平面六邊形點陣，可以看作是一層被剝離的石墨分子，每個碳原子均為sp2雜化，并貢獻剩余一個p軌道上的電子形成大π鍵，π電子可以自由移動，賦予石墨烯良好的導電性。二維石墨烯結構可以看是形成所有sp2雜化碳質材料的基本組成單元。14焦炭在冶金工業中用于還原礦物3FeS2+12C+8O2=Fe3O4+12CO+6S(燃燒)2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C=6CaSiO3+10CO↑+P4↑(1373-1713K/電弧爐)2As2S3+9O2=2As2O3+6SO2As2O3+3C=2As+3CO↑SiO2+2C=Si+2CO↑

（電爐）SiO2+2C+2Cl2=SiCl4+2COSnO2+2C=Sn+2CO↑2PbS+3O2=2PbO+2SO2PbO+C=Pb+CO↑155-2-2Si(Ge)Secondmostabundantelementinearth.Foundinclay,granite,quartz,sand.5-2-2-1硅的形態①無定形：深灰色粉末②晶形硅：銀灰色，具金屬光澤，能導電；導電率不及金屬，且隨溫度升高而增大。＊微電子產業的核心——集成電路，就是以半導體Si和GaAs為基礎材料。＊導電性：半導體Si、Ge一般情況下，完整的晶體不導電；但當光照或外加電場時，導電。165-2-2-2應用①半導體單晶硅:我國生產Φ50-200mm,以100mm為主，能力200t/y，產量180t/y；拋光片Φ50-150mm，以100mm為主，200mm有樣片，產量0.2億in2，占世界拋光片硅片產量0.5%。非晶態硅薄膜半導體，主要用于太陽能光電轉換和信息技術方面，在開發能源方面是一種很前途的材料。②玻璃,硅酸鹽③過渡金屬硅化物硅有可能用做一種熱電材料17熱電子材料，能夠將一個熱梯度轉變成一個電場，反之亦然，因此可用于發電和制冷。納米結構法已被證明是改進一些材料熱電能力的有效方法。然而，現有高性能熱電材料的制造并不容易達到大規模熱能利用所需的那種規模，而制造具有納米結構的這種材料更為困難。這時，可以進行大規模處理的硅材料進入科學家的視野，但硅的熱電性能較差。1月10日Nature上兩篇論文表明，通過將硅的結構做成納米線陣列，通過仔細控制納米線的形態和摻雜，可大大提高硅的熱電性能。我們也許可以認為，這些發現是向將硅用做一種熱電材料的新應用方向邁出的第一步。

185-2-2-3性質①加熱與非金屬反應Si+2X2=SiX4

（加熱）(F2

常溫瞬間反應)Si+O2=SiO2

（加熱）3Si+2N2=Si3N4(耐高溫，有高強度，耐磨，耐熱沖擊，用作陶瓷引擎)（1573K）Si+C=SiC（2273K）②在含氧酸中被鈍化3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO↑

+8H2OCrO3、KMnO4、H2O2等氧化劑19③OH－Si+2NaOH+H2O

=Na2SiO3+2H2↑④與金屬Mg+Si=Mg2Si（離子型）Mg2Si+4H+=2Mg2++SiH4

↑過渡金屬的硅化物：FeSi2FeSiFe3Si2Mo3SiTi5Si3V5Si3MoSi2WSi2，屬于非整比化合物，其組成與元素的化合價無關。具有硬度大、熔點高、耐腐蝕、抗氧化、耐磨損等特點，主要用作耐火材料，制耐酸合金。

205-2-3Sn和Pb灰錫（α錫）白錫（β錫）脆錫①與O2反應Pb+O2=PbO→Pb2(OH)2CO3

（H2O，CO2）Sn+O2→×②與X2、S反應Sn+2Cl2=SnCl4Pb+Cl2=PbCl2Sn+S=SnSPb+S=PbS③與H2O反應2Pb+O2+2H2O=2Pb(OH)2Sn+H2O→×?rHm°=?fHm°(Sngray)-?fHm°

(Snwhite)=-2.09(kJ·mol-1)?rSm°=Sm°(Sngray)-Sm°(Snwhite)=44.14-51.55=-7.41(J·mol-1·K-1)?rGm°=?rHm°-T?rSm°＜0T?rSm°>?rHm°T°＜?rHm°/?rSm°=-2.09×103/（-7.41）=282.0(K)轉折溫度為282K。即溫度低于282K白錫將轉化為灰錫。21

白Sn(s)?灰Sn(s)?fHm°(kJ·mol-1)0-2.09Sm°(J·mol-1·K-1)51.5544.1422④與酸反應

Sn+2HCl(濃)=SnCl2+H2

↑

（加熱）Sn+H2SO4(濃)=Sn(SO4)2+SO2↑

+H2O（加熱）4Sn+10HNO3(極稀，冷)=4Sn(NO3)2+NH4NO3+3H2OSn+HNO3(稀，冷)=Sn(NO3)2+NO↑

+4H2OSn+4HNO3(濃)=H2SnO3↓+4NO2

↑H2SnO3:SnO2·H2O,β-錫酸SnCl4+6H2O=H2[Sn(OH)6]+4HCl

H2[Sn(OH)6]：SnO2·4H2O,α-錫酸（活性大）PbO+2HAc=Pb(Ac)2+H2OPb+O2+HAc=Pb(Ac)2Pb+2HCl=PbCl2↓+H2

↑(中止)Pb+4HCl(濃)=H2[PbCl4](微溶)+H2

↑

（加熱）Pb+H2SO4(稀)=PbSO4↓+H2

↑

（反應中止）Pb+3H2SO4(濃)=Pb(HSO4)2+SO2↑+2H2O（加熱）Pb+4HNO3(濃)=Pb(NO3)2+NO2↑+H2O3Pb+8HNO3(稀)=3Pb(NO3)2+2NO↑

+4H2O23應用Sn:①制合金：焊錫67%Sn/33%Pb低溶點合金青銅78%Cu/22%Sn日用電器、工具90%Cu/8%Sn/2%Zn牙膏管Al或Sn②制錫、作金屬鍍層：罐頭盒的馬口鐵（鍍錫薄鐵）Pb:①鉛蓄電池;②化耐蝕設備;③射線防護材料245-3化合物5-3-1CO(1)還原劑FeO+CO=Fe+CO2（加熱）PdCl2+CO+H2O=Pd+2HCl+CO2(2)配體CuCl+CO+2H2O=Cu(CO)Cl·2H2OCu(NH3)2Ac+NH3+CO=Cu(NH3)3·CO·AcNi(s)+4CO(g)=Ni(CO)4(l)Ni(CO)4、Fe(CO)5

和Co2(CO)8

劇毒255-3-2H2CO3/碳酸鹽(1)溶解性：正鹽中NH4+、ⅠA(除Li外)易溶，其余難溶；酸式鹽均易溶。反常：SNaHCO3<SNa2CO3

，SKHCO3

<SK2CO3(2)熱穩定性MCO3=MO+CO2↑

（加熱）MHCO3=M2CO3+CO2

↑

+H2O（加熱）H2CO3=CO2

↑

+H2O（加熱）熱穩定性H2CO3<酸式鹽<正鹽(18e<ⅡA<ⅠA)。正離子極化作用大，加熱易奪取CO32-中的O而使之分解∴熱穩定性BeCO3<MgCO3<CaCO3<SrCO3<BaCO3Na2CO3<K2CO3<Rb2CO3<Cs2CO3隨半徑增大，M極化作用減小，穩定性增

26(3)水解CO32－+H2O=HCO3－+OH－Mn++CO32－得以下三種產物:MCO3

例如:Li+Ca2+Sr2+Ba2+Ag+SMCO3<SM(OH)n氫氧化物堿性較強堿式碳酸鹽例如:Ni2+,Cu2+,Zn2+,Pb2+,Mg2+,氫氧化物堿性較弱M(OH)n例如:Al3+,Fe3+,Cr3+

等高價陽離子，易水解27

5-3-3硅的化合物5-3-3-1SiO2硅石無定形：石英玻璃，燧石,硅藻土，硅藻細胞壁（硅質殼）晶體：天然為石英(原子晶體)

純石英：水晶含有雜質的有色石英：紫水晶、瑪瑙、碧玉瑪瑙水晶282930Scanningelectronmicroscopyimagesofcellwallsfromdifferentdiatomspecies.Imagesintopandmiddlerowsshowoverviewsofsinglesilicacellwalls,andimagesinbottomrowshowdetailsofdiatomsilicacellwalls.31（1）結構：原子晶體ESi—O=452kJ?mol-1>EC—O=357.7kJ?mol-1ESi=O=640.2kJ?mol-1<EC=O=798.9kJ?mol-1ESi—Si=222kJ?mol-1<EC—C=345.6kJ?mol-1ESi=Si<EC=C

（2）不活潑性SiO2+2Mg=2MgO+Si(高溫)(Al、B)SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O（加熱）SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑(熔融)

32（3）應用＊

熱膨脹系數小，可用于制造耐高溫的儀器＊

能透過紫外線，可制作紫外—可見分光光度計、比色皿＊

光導纖維，代替金屬導線、微波＊

制玻璃①普通玻璃SiO2+CaCO3+Na2CO3=Na2SiO3·CaSiO3·4SiO2（加熱）②加入不同氧化物，可得不同顏色的玻璃③將部分用代替的硼硅酸玻璃，硬質玻璃，熱膨脹系數小，不因溫度改變太快而斷裂④以Pb代Ca的鉛玻璃335-3-3-2硅酸SiO2+H2O→×SiO2+4H+→H4SiO4↓→H2SiO32H4SiO4?H2O

→H6Si2O7（1）H2SiO3二元弱酸Ka1=10－1010－12（2）硅酸溶膠/凝膠：凝膠的多酸骨架中包含著大量的水，軟而透明且有彈性（3）硅膠：多孔性固體，對①水②工業中回收廢氣③石油業中除去油中硫化物等極性物質有較強的作用吸附作用：硅膠的內表面很大，800-900m2/g，而且其中小孔甚多，是極好的吸附劑催化劑載體345-3-3-3硅酸鹽（1）分類：Na2SiO3可溶;其余天然物,均不溶。SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2↑

(熔融)Solubleglass/waterglass：是多種多硅酸鹽的混合（2）用途：①建筑工業、造紙工業“粘合劑”：溶膠強的粘合力②木材、織物用之浸泡后防腐、防火③雞蛋用之浸泡后，可長期保存④軟水劑：CaSiO3MgSiO3，洗滌劑、肥皂的填料⑤制硅膠、分子篩——具有多孔穴結構，起篩選分子作用的物質。5-3-3-4

沸石35天然和人工沸石,有籠狀空穴和通道，易可逆地吸收或失去小分子，如H2O、CO2、NH3、CH3OH,EtOH,金屬離子等.根據結構、孔徑的不同，分不同型號：X型、Y型、A型36

zeoliticimidazolateframeworks，簡稱ZIFs“沸石咪唑酯骨架結構材料”把傳統沸石中的鋁和硅元素用鋅離子和鈷離子等取代，而橋氧則被咪唑酯取代。這是一類具有可調整孔洞大小及化學性質的金屬-有機配位子結構（metalorganicframeworks，簡稱MOFs）。ZIFs的表面積很大，而且在高溫下不會分解，在沸水和有機溶劑中浸泡一周也仍然穩定,吸收CO2。

RahulBanerjee,AnhPhan,OmarM.Yaghi.Science，2008,319(5865):939–943375-3-3-5硅的氫化物(1)SinH2n+2

SiH4(g.無色無味)，Si3H8（l.高級硅烷）(2)制備SiO2+4Mg=Mg2Si+2MgO(灼燒)Mg2Si+4H+=SiH4↑+2Mg2+SiCl4+LiAlH4=SiH4

↑

+LiCl

+AlCl3(3)性質①活潑，強還原性SiH4+2O2=SiO2+H2OSiH4+2MnO4-=2MnO2

↓

+SiO32-+H2O+H2②熱不穩定性：SiH4=Si+2H2(773K)

③

水解：SiH4+(n+2)H2O=SiO2·nH2O+4H2

(OH-)385-3-4Sn和Pb的化合物5-3-4-1氧化還原性（1）Sn(Ⅳ)穩定，Sn(Ⅱ)強還原性2Sn2++O2+4H+=2Sn4++2H2OSnS

+S22－=SnS32－SnS32－

+2H+=SnS2+H2S↑Sn2++4Cl-+2HgCl2=Hg2Cl2↓+[SnCl6]2-Sn2++4Cl-

+Hg2Cl2=2Hg↓+[SnCl6]2-392）Pb(Ⅱ)穩定，Pb(Ⅳ)強氧化性PbO2+6HCl（濃）=H2[PbCl4]+Cl2↑

+2H2O5PbO2+2Mn2++4H+=5Pb2++2MnO4－+2H2O(Ag+催化)Pb2++ClO－+2OH－

=PbO2+Cl－+H2O405-3-4-2鹽（1）錫鹽的強水解性SnCl2+H2O=Sn(OH)Cl↓+HClSnCl4+6H2O=H2Sn(OH)6↓+4HCl412）Pb的鹽Pb(Ⅱ)Pb(NO3)2、Pb(Ac)2：易溶.PbCl2：溶于熱水.PbCO3：白色→Pb2(OH)2CO3

鉛石PbSO4：白色，用作顏料PbSiO3：白色PbS：黑色PbCrO4

黃色→Pb(OH)3－

Pb2++H2O=PbOH++H+PbCl4+2H2O=PbO2↓+4HClPbCl4=PbCl2+Cl2無PbBr4

或PbI4

423）兩性氫氧化物Sn(OH)2+2H+=Sn2++2H2OSn(OH)2+2OH－

=SnO22－+2H2OSn(OH)4+4H+=Sn4++4H2OSn(OH)4+2OH－=SnO32－+3H2OPb(OH)2+2H+=Pb2++2H2OPb(OH)2+OH－=Pb(OH)3－4）硫化物43

SnSSnS2PbSColorbrownyellowblackInsolubilityinsolubleinH2O

insolubleinH2O

nordiluteacid

Acidic/BasicbasicacidicbasicHCl（conc.）SnCl42－SnCl62－PbCl42－NaOH/SnO32-+SnS32-/Na2S/SnS32－/Na2S2SnS32－SnS32－/44Al、Ga(mp.=30°C)、InandTlareallsilver-colored,soft,lightmetalswhichhavegoodtractability(易加工).Theyareactiveandusuallybepreparedbyelectrolysis.

6硼族元素硼、鋁、鎵、銦、鉈6-1通性6-2硼及其化合物6-3鋁及其化合物456-1通性1)價電子構型：ns2np1

價電子數<價軌道數，缺電子結構，即缺電子原子缺電子化合物：成鍵電子對數<價電子軌道數特點：接受電子對能力很強，是強的路易斯酸。

2)氧化數：+3、+1

BAlTl+3共價鍵共價鍵離子鍵離子鍵+1--TlCl+1化合物穩定性增3)配位數B為4,BF4－；其余為6,例：AlF63－

464)存在形式B與Si相似，EB-O=561kJ?mol-1(ESi-O=452kJ?mol-1)

硼在地殼中含量為10ppm，是唯一能以富集礦存在的稀有元素。世界上硼礦資源以美國最多，我國的硼礦資源十分稀散。我國是最早使用汾砂的國家，明代《本草綱目》中就有使用硼砂入藥制作“冰硼散”的記載。硼以化合物存在于海洋中，為常量元素。Al:鋁礬土，aluminosilicateminerals，AlO(OH)Al(OH)3Ga,In,Tl稀少，Ga存在于鋁礬土、煤中，In、Tl存在于閃鋅礦ZnS中,有工業回收價值的閃鋅礦大部分集中在中國。In是鉛鋅冶煉廠的副產品。銦的全球儲量為1.6-1.9萬噸，中國儲量1.3萬噸，約占75%——未來全球原生銦的產量增速將繼續依賴中國產量的增長。In的光滲透性和導電性強，應用于ITO(氧化銦錫)靶材、CIGS（銅銦鎵硒）薄膜太陽能電池和LED。銦產量持續下降需求暴增。475)周期表中的斜線關系（對角線規則）有三對處于相鄰兩個族對角線上的元素，其性質相似，稱為周期表中的斜線關系。

主要存在于:LiBeBC

NaMgAlSiLi＋—Mg2+、Be2+—Al3+、B(III)—Si(Ⅳ)的離子勢（電荷/半徑）數值相近，離子極化作用接近，其化合物的化學鍵性質相近。6-2硼及其化合物

4849506-2-1硼6-2-1-1工業制備用濃堿液浸取硼鐵礦NaBO2Na2B4O7

H3BO3B2O3B

Mg2B2O5?H2O+2NaOH=2NaBO2+Mg(OH)24NaBO2+CO2+10H2O=Na2B4O7?10H2O↓+Na2CO3Na2B4O7+5H2O+H2SO4=4H3BO3+Na2SO4

2H3BO3=B2O3+3H2O(加熱)B2O3+3Mg=2B+3MgO酸法：Mg2B2O5?H2O+2H2SO4=2H3BO3+2MgSO4

(需耐酸設備)堿法：51將粗粉狀B與少量I2加到容器中，此容器裝有可通電加熱的鉭絲，將容器抽空，加熱形成的BI3擴散到高溫的鉭絲被分解。2B+3I2=2BI3(加熱)2BI3=2B+3I2↑(1000-1300K，Ta)純化52536-2-1-2性質1）與硅相似無定形：棕色粉末，活潑;晶形：黑灰色，不活潑，原子晶體,α-菱形硼硬度僅次于金剛石.高電阻，導電率隨溫度升高而下降.B與Si不同的一點：B能與H2O(g)反應,2B+6H2O(g)=2B(OH)3+3H2

（赤熱）

542）高溫時與非金屬、金屬反應2B+3X2=2BX3（加熱）(F2常溫可反應)4B+3O2=2B2O3

（加熱）△fG°m=-1184kJ?mol-12B+3S=B2S3（加熱）△fG°m=-1237kJ?mol-12B+N2=2BN（T>1473K）4B+C=B4C（高溫）＊碳化硼，共價型化合物。同SiC（金剛砂）一樣，硬度大、熔點高、具化學惰性，用作優良的磨料和制切削工具，B4C還用于制原子反應堆中的控制棒。55特點：B與O的親合力大，B可用作還原劑，還原氧化物3SiO2+4B(可替代C、Zn、Mg)=2B2O3+3Si3P2O5+10B=5B2O3+6P3CO2+4B=2B2O3+3CMO+B=B2O3+MM=Cu、Fe、Co、Sn、Pb、Sb、Bi幾乎與所有金屬生成金屬型化合物，M4B、M2B、MB、M3B4、MB2、MB6，其硬度高、耐高溫、抗化學腐蝕,mp.比相應金屬高100KZrB2導電性=10ZrTiB2導電性=10Ti563)與熱濃H2SO4、熱濃HNO3反應2B+3H2SO4(濃)=2H3BO3+3SO2

↑

（加熱）B+3HNO3(濃)=H3BO3+3NO2↑

（加熱）

4)有氧化劑存在時，與強堿共熔2B+2NaOH(s)+3KNO3(s)=2NaBO2+3KNO2+H2O576-2-2硼的化合物無機硼：H3BO3,Na2B4O7?10H2O,KBH4,NaBH4等40余種產品有機硼：硼烷（BnHn+4、BnHn+6）20多種；硼酸酯（硼酸+多元醇）

586-2-2-1H3BO3

（1）制備：BB2O3H3BO3(s)（2）結構

B：2s22p1，sp2等性雜化，與三個O形成三個σ鍵，分子間氫鍵；硼酸晶體的片層結構層與層之間以微弱的分子力相連59①冷水中溶解度小，熱水中增大（部分氫鍵斷開）②極弱的一元酸，Ka=10－10,不是自身電離出H＋，而是結合中的OH－，而剩余H+

H3BO3+H2O=B(OH)4-+H+H3BO3+3CH3OH=B(OCH3)3+3H2O（濃H2SO4）與多元醇酯化，可增加酸性③有極微弱的堿性B(OH)3+H3PO4=BPO4+3H2O（沸騰）④受熱分解、脫水H3BO3

→HBO2→H2B4O7→B2O33）性質604)用途硼玻璃耐高溫，硬質玻璃；Li、Be、B氧化物制成的玻璃，可用作射線的窗口；熔融態可溶解MO,有色硼玻璃CoO+B2O3=Co(BO2)2

藍色NiO+B2O3=Ni(BO2)2

綠色Cr2O3+3B2O3=2Cr(BO2)3

綠色

616-2-2-2硼砂Na2B4O7?10H2O(無色透明晶體)=Na2B4O5(OH)4?8H2O（1）結構：[B4O5(OH)4]2-B:sp3雜化,sp2雜化4H3BO3+2NaOH=Na2B4O7+7H2O(pH<9.6)H3BO3+NaOH=NaBO2+H2O(pH=11-12)622）性質①冷水中難溶，T↑，s↑。可結晶提純②水解，呈堿性B4O72－+3H2O=2BO2－+H3BO3BO2－+2H2O=OH－+H3BO3③Na2B4O7

玻璃態（無色透明），可溶解MONa2B4O7+CoONaBO2?Co(BO2)2

藍色（1150K）Na2B4O7+Cr2O3NaBO2?Cr(BO2)3

翠綠色（加熱）633）用途①陶瓷、搪瓷、玻璃工業的重要原料②洗滌劑填料（水解呈堿性）③配制緩沖溶液，作基準物④H3BO3、Na2B4O7?10H2O常用在消毒劑、防腐劑的配方中作主藥成分的緩沖液，或作片劑中的潤滑劑（H3BO3層狀結構），以輔助主藥發揮良好的藥效。例：在氯霉素滴眼藥配方中加入H3BO3。硼砂可起到調節滲透壓以減輕藥液對眼粘膜的刺激作用；在冰硼散、吹喉散等口腔藥粉劑中加入硼砂可起到消毒、防潰、輔助其它藥物中和酸堿的作用。

646-2-2-3BX3（1）性質：強的Lewis酸，有強烈接受電子對的傾向。與SiX4一樣強烈水解，但機理不同：BX3缺電子；SiX4有空的軌道。2BF3+3H2O=H3BO3+BF4－+2F-+3H+2SiF4+4H2O=H4SiO4+SiF62－+2F-+4H+BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl(BBr3和BI3有類似反應)＊氟硼酸，強酸，僅以離子狀態存在于水溶液

Sn、Pb、Cu、Cd、Fe、Co、Ni等金屬的硼酸鹽用于電鍍（電解池），具速度快、鍍層質量好、省電的優點。＊BX3

有機合成中常用作催化劑

65（2）制備2B+3X2=2BX3（加熱）B2O3+6HF=2BF3+3H2O666-2-2-4NaBH4（1）性質白色離子型化合物，能溶于H2O、EtOH，無毒;具有選擇性的極強的還原劑,例NaBH4只還原醛、酮、酰氯類成醇（2）制備4NaH+BF3=NaBH4+3NaF4NaH+B(OCH3)3=NaBH4+3CH3ONa2LiH+B2H6=2LiBH4(燃燒熱高，可做火箭原料)676-2-2-5B2H6乙硼烷結構Bsp3雜化，與端基H形成正常σ鍵,兩個B與一個H，形成三中心兩電子鍵（橋鍵）B2H6空間構型WilliamNunnLipscomb利普斯科姆（1919～2011）”In1976“對硼烷結構的研究，解釋了化學成鍵問題68（2）性質：易溶于Et2O；易燃、易水解；劇毒氣體；T低于373K穩定B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)

+3H2O(l)△rH°m=-2149kJ?mol-1（3）制備①質子置換法:2MnB+6H+=B2H6

↑

+2Mn3+②氫化法:2BCl3+6H2=B2H6+6HCl③H－置換法3LiAlH4+4BF3=2B2H6

↑

+3LiF+3AlF3（乙醚）3NaBH4+4BF3=2B2H6

↑

+3NaBF4

（乙醚）（4）用途——制純硼和硼化物的原料，P型半導體的摻雜劑（BF3）6-2-3生物功能植物必需，以H3BO3、B(OH)4－形式吸收,土壤中可溶性B含量小于0.5ppm，缺硼696-3鋁及其化合物6-3-1鋁銀白色，輕金屬（2.7g/cm3），具延展、韌性、導電性；鋁合金，輕、美觀鋁表面有一層致密的薄膜，使鋁穩定，不與H2O反應；不與HNO3、濃H2SO4作用，故可用鋁桶盛之

706-3-1-1化學性質①活潑金屬,強還原劑2Al+3X2=2AlX3(s)2Al+3/2O2(g)=Al2O3(s)鋁毛，離子型△fH°m=-1668kJ?mol-12Al+3S(l)=Al2S3(s)2Al+N2=2AlN(高溫)AlN+3H2O=Al(OH)3+NH34Al+3C=Al4C3(高溫)Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4↑71②親氧元素——鋁熱還原法提煉金屬(冶金上常用的還原劑為焦炭和鋁)3SiO2+4Al=2Al2O3+3Si（加熱）Cr2O3+2Al=Al2O3+2Cr（加熱）Fe2O3+2Al=Al2O3+2Fe（加熱）3MnO2+4Al=2Al2O3+3Mn(Ni、V)（加熱）

＊3273K,使Fe熔化，3Fe3O4+8Al=4Al2O3+9Fe，用來焊接損壞的鐵軌＊煉鋼的脫氧劑：在鋼水中投入Al72③兩性金屬2Al+6H+=2Al3++3H2↑2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑2Al+6H2SO4=Al2(SO4)3+3SO2

↑

+6H2O＊高純度鋁99.95%不與一般的酸作用，只溶于王水

736-3-1-3鋁的制備1886年，22歲美國青年化學家霍爾（Hall.C.M）找到了從Al2O3制Al的方法；1885年，法國青年冶金家厄魯爾（Heroult,P）大學畢業后，實驗獲得了成功。Ha