强度：为一般共价键强度的一半 硼烷的性质比烷烃活泼
第十七章
碳 硅 硼
§17.4 硼
硼烷的化学性质
水解性 配合性 B2H6(g)＋6H2O(l)= 2H3BO3(s)＋6H2(g) B2H6＋2LiH = 2LiBH4 万能还原剂
17.4.3 硼的卤化物
BF3＋3H2O = H3BO3＋3HF BF3＋HF = H[BF4]
在 C60 中碳原子
为 sp2 杂化，未参加
杂化的一个 p 轨道在
C60 球壳外围和内腔 形成大π键。
12个五边形 20个六边形
第十七章
碳 硅 硼
§17.2 碳
17.2.2 碳的氧化物、含氧酸及其盐 1. CO N2和CO为等电子体
性质一：还原性
CO＋PdCl2＋H2O = Pd＋CO2＋2HCl
硼砂珠实验
此反应可用于定性分析中，用来
鉴定金属离子。
第十七章
碳 硅 硼
H
§17.4 硼
2 硼酸
性质一：溶解性
H3BO3是白色片状晶
O
H
O B H
O
硼酸 H3BO3 结构单元
体，微溶于水。
性质二：弱酸性
H3BO3＋H2O
B(OH)4+H+
Ka=7.3×10-10
第十七章
碳 硅 硼
§17.4 硼
第十七章
此反应可用于鉴定微量的一氧化碳
2. CO2 3. 碳酸及碳酸盐
第十七章
碳 硅 硼
§17.2 碳
性质一：溶解性
（1）铵和碱金属（除锂）的碳酸盐易溶
于水，其它金属碳酸盐难溶于水。 （2）对于难溶的碳酸盐，其相应的碳酸
氢盐有较大的溶解度。
CaCO3＋CO2＋H2O 盐有相对较低的溶解度。 2Na+ + 2CO32- + CO2 + H2O = 2NaHCO3 Ca(HCO3)2
第十七章
碳 硅 硼
§17.1 通性
碳元素以氧化物、碳酸盐和有机化合物形式存在。 Si-O和B-O键的键能比对应的Si-Si、B-B和 SiH、B-H键的键能都大，所以，硅和硼都是亲氧元 素，在自然界中都是以含氧化合物形式存在。 如果说碳元素靠C-C链构成了有机界，那么硅 元素则靠Si-O-Si 键化合物构成几乎整个矿物界。 这些元素与氢形成的单键X-H比它们各自结合 的键更牢固，因而都有一系列氢化物。
（3）对于易溶的碳酸盐，其相应的碳酸氢
第十七章
碳 硅 硼
§17.2 碳
性质二：水解性
（1）氢氧化物碱性较强的金属如Ca2+、
2 Ba2+、Sr2+、Ag+离子，可与 CO 3 反应，生成
碳酸盐沉淀。
CO2＋Ba2+ = BaCO3(s) 3
（2）氢氧化物碱性较弱的金属离子如
2 Cu2+、Zn2+、Pb2+、Mg2+，可与 CO 3 反应，
缺电子化合物：成键电子对数<价层轨道数
HBF4不是缺电子化合物。
第十七章
碳 硅 硼
§17.4 硼
缺电子化合物特点：
A. 易形成配位化合物 HBF4
HF
BF3
B. 易形成缺电子多中心键 C. 易形成双聚物Al2Cl6 Al原子激发态
3p 3s
3p 3s
Cl原子
第十七章
Cl
Al
碳 硅 硼
§17.4 硼
第十七章
碳 硅 硼
§17.2 碳
17.2 碳
17.2.1 碳的单质
碳单质的同素异形体 碳单质的 同素异形体 杂化 晶体 性质 硬度最大熔点很高 室温下对所有化学 试剂显惰性
金刚石
sp3
sp2 sp2.28
原子晶体
石墨
质软，有金属光泽，有 层状晶体 导电、导热性
C60
第十七章
碳 硅 硼
§17.2 碳
第十七章
碳 硅 硼
§17.1 通性
17.1 通性
碳的化合物
其它元素的化合物
的 400 多万 化 合 物 种 类
全 世 界 已 经 发 现
(<10万)
碳是世界上化合物种类最多的元素
第十七章
碳 硅 硼
§17.1 通性
碳和硅都是IVA族元素，为什么由碳链构成的化 合物有上千万种，而由硅链构成的化合物却仅有数 种？
第十七章
碳 硅 硼
§17.4 硼
利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子
（3c-2e)键（氢桥 ）：
H
sp3
B B
H B H
H B H
H
H
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碳 硅 硼
§17.4 硼
定义：是指3个或3个以上原子之间所形成的共价键 B 缺电子原子 H等电子原子 形成二个三中心二电子键
形成条件：缺电子原子
等电子原子
第十七章
碳 硅 硼
§17.3 硅
17.3 硅
17.3.1 硅的单质
单一的酸不能和Si反应，要用HF－HNO3混酸， 相当于王水的作用: 3Si(s) + 4HNO3 + 18HF = 3H2SiF6 + 4NO↑ + 8H2O 氟硅酸，强酸 Si + 2NaOH + H2O =Na2SiO3 + 2H2 制备
Cl
Al
Cl
Al Al Cl
Cl
Cl
Cl
Al2Cl6的分子结构
这种氯桥键与 B2H6 乙硼烷的氢桥键结构相 似。 在气相或非极性溶剂中AlCl3是二聚的。
第十七章
碳 硅 硼
§17.4 硼
17.4.1 单质硼
以B12为基本结构单元
晶态硼
黑灰色 化学性质较惰性
B12的正二十面体 结构单元
无定型硼
棕色粉末 化学性质较活泼
第十七章
碳 硅 硼
§17.4 硼
性质三：与氧化性酸和水蒸气作用
2B＋6H2O(g)
△
2H3BO3+3H2
性质四：与强碱作用
2B＋2NaOH＋2H2O
△
2NaBO2+3H2
第十七章
碳 硅 硼
§17.4 硼
17.4.3
乙硼烷
硼的氢化物
sp3杂化
2p 2s 2p 2p
B原子
H原子
1s 2个B 价轨道数 价电子数 8 6 6个H 6 6 总共 14 12
SiH4 2KMnO4 2MnO2 K2 SiO3 H2 H2O
性质三：水解性
SiH4 (n 2) H2O SiO2 .nH 2O 4H 2
第十七章碳 硅ຫໍສະໝຸດ 硼§17.3 硅3. 硅的卤化物 —— SiX4
SiX4比CX4稳定，能形成长硅链的卤化物。存在dp配键 SiCl4＋3H2O
水解
H4SiO4＋4HCl(g)
SiF4 4H 2O H 4 SiO4 HF SiF4 2HF 2 H SiF
2 6
3SiF4 4H2O H4 SiO4 4H SiF62
17.3.4 硅的含氧化合物
1. 硅的氧化物
SiO2 结 构 氧原子
硅原子 SiO4四面体
碳 硅 硼
§17.4 硼
3 硼砂 Na2B4O5(OH)4 · 2O ，Na2B4O7 · 8H 10H2O 性质一：水解性 水解能生成强碱弱酸盐（pH=9.24）,具有缓冲作用。 B4O72-＋7H2O = 4H3BO3＋2OH4H3BO3 ＋2OH2H3BO3 ＋2B(OH)4-
性质二：硼砂珠实验
第十七章
碳 硅 硼
§17.4 硼
17.4.4 硼的含氧化合物
1 三氧化二硼 制备 2H3BO3
△
B2O3＋3H2O
性质一：易溶于水
B2O3(s)＋3H2O(l)
B2O3(s)＋H2O(g)
△ 热
2H3BO3(aq)
2HBO2(g)
第十七章
碳 硅 硼
§17.4 硼
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。 B2O3＋CuO B2O3＋NiO Cu(BO2)2 Ni(BO2)2 蓝色 绿色
顶点的氧原子为 两个四面体公用
硅原子sp3杂化
第十七章
碳 硅 硼
§17.3 硅
性质一：与还原剂（Mg、 Al、C、 H2、 B)反应 性质二：与HF反应 SiO2＋4HF(g) = SiF4＋2H2O 性质三：与碱反应 SiO2＋2NaOH = Na2SiO3＋H2O
SiO2＋Na2CO3
熔融
Na2SiO3＋CO2
碳原子半径很小，碳碳之间的键，其原子轨道 的“头碰头”重叠程度很大，键很强。而且键的 轨道“肩并肩”重叠程度也很大。 几种化学键的键能
化学键 C-O C-C C=C C≡C 346 602 835 Si-O Si-Si 452 222 B-B B-O 293 561
358 键能 /(kJ.mol-1)
3723K SiO2 2C Si 2CO
第十七章
碳 硅 硼
§17.3 硅
2. 硅的氢化物 —— SiH4 制备
高温 SiO2 4Mg Mg 2 Si 2MgO
Mg 2 Si 2HCl SiH 4 2MgCl2
性质一：热稳定性 性质二：还原性 比CH4还原性强
为碱式碳酸盐沉淀。 2Cu2+＋ 2CO2＋H2O = Cu2(OH)2CO3(s)＋CO2(g) 3
第十七章
碳 硅 硼
§17.2 碳
（3）强水解的金属离子，特别是两性的