Лекция (10) (1106720)
Текст из файла
Элементы 13 группыЛекции 16-17Элементы 13 группыB – бор, Al – алюминий, Ga – галлий, In – индий, Tl – таллийСвойства элементовBAlGaInTlАт. Номер513314981Эл. Конф.2s22p13s23p13d104s24p14d105s25p14f145d106s26p1Радиус (пм)85126141166171I1 (эВ)8.305.976.005.796.11I2 (эВ)25.1518.8320.5118.8720.43I3 (эВ)37.9328.4530.7128.0329.83Ae (эВ)0.280.440.300.30–χP2.041.611.811.782.04χAR2.011.471.821.491.44С.О.0,30,30,(1),30,1,30,1,(3)Свойства элементовBAlGaInTlАт. Номер513314981Эл. Конф.2s22p13s23p13d104s24p14d105s25p14f145d106s26p1Радиус (пм)85126141166171I1 (эВ)8.305.976.005.796.1125.15R, Å37.9318.8320.5128.4530.718,018.87I1 (эВ)28.031,4Ae (эВ)0.280.440.307,50.30–1,22.041.611.816,51.782.042.011.471.826,01.491.4420 0,3 4060 0,3 80I2 (эВ)1,8I3 (эВ)1,6χPχARС.О.1,00,808,57,05,50,(1),30200,1,34020.4329.83600,1,(3)80Свойства элементовBAlGaInTlАт.
Номер513314981Эл. Конф.2s22p13s23p13d104s24p14d105s25p14f145d106s26p1Радиус (пм)85126141166171I1 (эВ)8.305.976.005.796.11I2 (эВ)25.1518.8320.5118.8720.43I3 (эВ)37.9328.4530.7128.0329.83Ae (эВ)0.280.440.300.30–χP2.041.611.811.782.04χAR2.011.471.821.491.44С.О.0,30,30,(1),30,1,30,1,(3)Свойства элементовBАт. Номер5Эл. Конф.2s22p1Радиус (пм)85I1 (эВ)8.30I2 (эВ)25.15I3 (эВ)37.93Ae (эВ)2,1AlGaInTl133149812,0 23s 3p11,91,81261,71,65.971,518.831,43d104s24pχP14d105s25p11411661715.796.1118.8720.438028.0329.836.0020.51χAR4f145d106s26p128.4502030.7140600.280.440.300.30–χP2.041.611.811.782.04χAR2.011.471.821.491.44С.О.0,30,30,(1),30,1,30,1,(3)Свойства бора1. Единственный неметалл в 13 группе2. Очень высокие т.пл. (2093 оС) и т.кип. (3660 оС)3.d = 2.35 г/см3 – черный, кристаллический борd = 1.73 г/см3 – коричневый, аморфный бор4.
Кристаллический бор очень твердый(9.5 по шкале Мооса)5. Кристаллический бор – полупроводник, Еg = 1.55 эВ6. Бор имеет 2 стабильных изотопа 10В, 11В10 В5+ 10n = 42He + 73Li поглощение нейтронов7. Бор – восстановитель, Е0(Н3ВО3/В) = -0.87 ВСтроение бораВ основе кристаллическогостроения бора лежитикосаэдр В12d(B-B) = 173 пмв икосаэдре В12d(B-B) = 202 пммежду икосаэдрами В12Новая форма – ионный борвысокого давления (В2 + В12)Строение бораСтроение бораB12Химические свойства бора1. Бор химически инертен.
Не реагирует с водой,кислотами и щелочами при н.у.2. При нагревании реагирует с неметаллами4B + 3O2 = 2B2O3700 oC2B + 3Cl2 = 2BCl3800 oC2B + N2 = 2BN900 oC3. При Т>1000 оС реагирует со многимиметаллами и оксидами2B + Al = AlB210B + 2P2O5 = P4 + 5B2O32B + 3H2O = 3H2 + B2O34. Окисляется кислотами-окислителямии в щелочных расплавахB + 3HNO3 (конц) = H3BO3 + 3NO2∼100 oC2B + KClO3 + 2KOH = 2KBO2 + KCl + H2OПолучение бораБор встречается в виде оксидных минераловNa2B4O7·10H2OбураNa2B4O7·4H2OкернитMgCaB6O11·6H2O гидроборацитПолучение аморфного бора1) MgCaB6O11·6H2O + 4HCl + H2O = 6H3BO3 + CaCl2 + MgCl2to2H3BO3B2O3 + 3H2OB2O3 + 3Mg = 3MgO + 2B2) Na2B4O7 + 3Mg = 2NaBO2 + 3MgO + 2BПолучение кристаллического бора2BBr3 + 3H2 = 6HBr + 2BПрименение бора1.2.3.4.5.6.7.8.Электроника – акцепторная примесьХимическая промышленность – восстановительМеталлургия – легирующая добавкаВ композитных материалах – упрочняющая добавкаMgB2 – сверхпроводникH3BO3 – в медицине и химической промышленностиВ боросиликатном стекле – для повышения прочностиДля поглощения нейтроновДиборан1.
BH3 крайне неустойчив. Простейший боргидрид – B2H6MgB2 + 2Mg + 6HCl = 3MgCl2 + B2H62BF3 + 6NaH = 6NaF + B2H62. Гидролиз, окисление B2H6B2H6 + 6H2O = 2H3BO3 + 6H2B2H6 + 3O2 = 2H3BO33. Строение B2H6B–HB–H–B4 связи2 связи2c-2e3c-2eВ: sp3 – гибридные орбиталиВсего 12е–: электрондефицитное соединениеСвойства диборанаH3B-CO(HBNH)3боразолNHto3COp, toL iHOEt 2B2H6B2H5Cl + H2CH3OHlCHNa/HB(OCH3)3 + H2LiBH4gNaBH4 + NaB3H8 + …Тетрагидробораты1. ПолучениеB2H6 + 2LiH = 2Li[BH4]2. Na[BH4] растворим в воде, Li[BH4] – гидролизуетсяLi[BH4] + 2H2O = 4H2 + LiBO23. Восстановительные свойстваLi[BH4] + 2I2 = BI3 + LiI + 2H2Li[BH4] + GeCl4 = GeH4 + BCl3 + LiCl4Li[BH4] + 9H2O = Li2B4O7 + 16H2 + 2LiOH4.
Другие гидроборатыNa[B3H8], K[B9H14], K[B11H14]BH4–Ряды боргидридовBnHn2– анионный рядB6H62–, B12H122–, …Клозо- B6H62–BnHn+4 непредельный рядШтокаB2H6, B5H9, …Нидо-B5H9BnHn+6 предельный рядШтокаB4H10, B5H11, …-BH+4H-2e–-BH+2HАрахно-B4H10Клозо-кластер26е– – 6×(B-H)7 СЭП n+1Нидо-кластер24е– – 5×(B-H)7 СЭП n+2Арахно-кластер22е– – 4×(B-H)7 СЭП n+3Бориды1.
Образуются большинством металлов2. Бориды d-металлов тугоплавки, часто нестехиометричныт.пл. (ZrB) = 2996 оС3. Получаются прямым взаимодействием при высокой to4. По кристаллическому строению делятся на 2 группы- Образованные внедрением атомов B в структуру металла- Содержащие кластеры ВMgB2CaB6Галогениды бораBF3BCl3BBr3BI3Т.пл., оС-128-107-4650Т.кип., оС-1001390210ΔfHo298 (г)кДж/моль-1104-407-208-38ΔfGo298 (г)кДж/моль-1112-339-232+21d(B-X), пм130174188210BX3Плоская молекула∠(X-B-X) = 120oГалогениды бораBF3BCl3BBr3Т.пл., оС-128-107-46Т.кип., оС-1001390210ΔfHo298 (г)кДж/моль-1104-407-208-38ΔfGo298 (г)кДж/моль-1112-339-232+21200to, Cd(B-X),пм1501000130174 -20050-6000BX3-800-50т.пл.-100-150-1000BCl3BBr3BI3188ΔfGo298ΔfHo298Плоская молекулаBF3 BCl3 = 120BBr3 o BI3∠(X-B-X)-1200BF350кДж/моль-400т.кип.BI3210Галогениды бораТ.пл., оСТ.кип.,оСBF3BCl3BBr3-128-107-46-1002 .2d(B-X), Å2 .0ΔfHo298 (г)кДж/моль-11041 .8ΔfGo298 (г)кДж/моль-1112d(B-X), пм130BI3501390210-407-208-38-339-232+211 .61 .41 .2BF3BCl3BBr3174BI3188BX3Плоская молекула∠(X-B-X) = 120o210Галогениды бора1.
ПолучениеB2O3 + 3CaF2 + 3H2SO4 = 2BF3↑ + 3CaSO4 + 3H2OB2O3 + 3C + 3Cl2 = 2BCl3↑ + COBF3 + AlBr3 = BBr3 + AlF3Na[BH4] + 2I2 = BI3 + NaI + 2H22. ГидролизBCl3 + 3H2O = H3BO3 + 3HClNH3BH34BF3 + 3H2O = H3BO3 + 3HBF43. Реакции с основаниями ЛьюисаBF3 (газ) + NH3 (газ) = F3B–NH3 (тв)трифторборазанГалогениды бора4. Тетрафтороборная кислота HBF4BF4–Существует только в растворесильная кислота pKa = −0.2Соли – тетрафторобораты.Устойчивы, хорошо растворимы, не гидролизуются5.
Другие галогениды бораB2F4, B2Cl4, B2Br4, B2I4, B4Cl4 – все легкодиспропорционируютКислородные соединения бора1. Оксид бора B2O3т.пл. 577 оС, т.кип. 1860 оСΔfG0298 = -1193.7 кДж/мольангидрид борной кислоты,легко переходит в аморфное состояние (стекло)B2O3 + 3H2O = 2H3BO32. Ортоборная кислота H3BO3твердое белое веществорастворимое в воде (∼15% при н.у.)одноосновная кислотаH3BO3 + H2O ⇔ H+ + [B(OH)4]–pKa = 9.2Кислородные соединения бора3. Тетраборная кислота H2B4O7Твердое белое вещество, хорошо растворимо в водедвухосновная кислотаpKa1 = 4.1; pKa2 = 5.1образуются только двузамещенные солиH3BO3toHBO2toH2B4O7to B O2 34.
Эфиры борной кислотыокрашивают пламя в зеленый цветB(OCH3)3H3BO3 + 3CH3OHH2SO4B(OCH3)3 + 3H2OКислородные соединения бора5. Бораты(в растворе только тетрабораты)4H3BO3 + 2NaOH = Na2B4O7Na2B4O7 + 7H2O = 4H3BO3 + 2NaOHгидролизNa2B4O7 + 2HCl + 5H2O = 4H3BO3↓ + 2NaCl3Na2CO3(тв) + 2H3BO3(тв)Na2B4O7 + CoO2B2O3 + 2Na2O2toto2Na3BO3 + 3H2O + 3CO2Co(BO2)2 + 2NaBO2перлы бурыto4NaBO2 + O2Борат-анионык.ч. = 3sp2BO33– Na3BO3d(B-O) = 136 пмB2O54– Mg2B2O5к.ч. = 4sp3d(B-O) = 148 пмB3O63– NaBO2к.ч. = 3, 4sp2, sp3B4O5(OH)42–B(OH)4– H3BO3Na2[B4O5(OH)4]·8H2O(Na2B4O7·10H2O)Соединения бора с азотомНитрид бораα-BN структура графитаα-BNβ-BN структура алмаза1350 oCβ-BNβ-BNα-BNB2O3 (ж) + 2NH3 (г)4F3B-NH3 (тв)2B + 2NH3to1200 oC400 oC2α-BN + 3H2Oα-BN + 3NH4BF42β-BN + 3H2Соединения бора с азотом3B2H6 + 6NH3 = 2B3N3H6 + 12H2 боразолB3N3H6 + 3HCl = B3N3H9Cl3δ+δ–Ароматичность !АналогтрихлорциклогексанаH3B–NH3H2B=NH2HB≡NHборазанsp3боразенsp2боразинspУвеличение энергии связи B–NСоединения бора с азотом3B2H6 + 6NH3 = 2B3N3H6 + 12H2 боразолB3N3H6 + 3HCl = B3N3H9Cl3δ+δ–Ароматичность !АналогтрихлорциклогексанаH3B–NH3H2B=NH2HB≡NHборазанsp3боразенsp2боразинspУвеличение энергии связи B–NСвойства простых веществBAlGaInTlТ.пл.
(оС)209266730157303Т.кип. (оС)36602519220420731473ΔатH0298кДж/моль560330286243182Е(М3+/М), В-0.89-1.68-0.55-0.34+0.72-0.8-0.18-0.345.907.3111.85Е(М1+/М), Вd, г/см32.352.70Свойства простых веществBТ.пл. (оС)2092Т.кип. (оС)36602500ΔатH0298кДж/моль5602000Е(М3+/М), В-0.89Е(М1+/М),AlGaInTl6673015730320731473243182-0.55-0.34+0.72-0.8-0.18-0.347.318011.8525192204Т.пл., оС33028615001000 -1.68500В0d, г/см32.352.70 2005.904060Свойства простых веществBAlGaInTlТ.пл. (оС)209266730157303Т.кип. (оС)36602519220420731473ΔатH0298кДж/моль560330286243182Е(М3+/М), В-0.89-1.68-0.55-0.34+0.72-0.8-0.18-0.345.907.3111.85Е(М1+/М), Вd, г/см32.352.70Свойства простых веществ1,0BТ.пл.
(оС)0,50,02092 -0,5-1,0Е(М3+/М), ВAlGaInTl6673015730320731473243182-0.55-0.34+0.72-0.8-0.18-0.345.907.3111.85Т.кип. (оС)3660 -1,525192204ΔатH0298кДж/моль560 -2,00 3302040 28660Е(М3+/М), В-0.89-1.68Е(М1+/М), Вd, г/см32.352.7080Строение простых веществAl –плотнейшая кубическая решетка типа меди,к.ч.=12Ga –сложная структура, d(Ga–Ga) = 247 пм[+270+274+279 (×2)]In –тетрагональная решетка,искажение структуры меди, к.ч.=12Tl –гексагональная структура типа магния, к.ч.=12Химические свойства Al, Ga, In, Tl1. Все металлы растворимы в кислотах-неокислителях2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2Al3+2In + 3H2SO4 = In2(SO4)3 + 3H2In3+2Tl + 2CH3COOH = 2TlCH3COO + H2Tl1+2. Только Al пассивируется концентрированной HNO33. Al, Ga, In растворимы в щелочах2Ga + 2KOH + 10H2O = 2K[Ga(OH)4(H2O)2] + 3H24.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
