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第十四章碳硅硼CarbonandSiliconandBoric,AAAAA02He硼5B碳6C7N8O9F10Ne铝13Al硅14Si15P16S17Cl18Ar镓31Ga锗32Ge33As34Se35Br36Kr铟49In锡50Sn51Sb52Te53I54Xe铊81Tl铅82Pb83Bi84Po85At86Rn,教学要求:
1.掌握碳、硅、硼的单质、氢化物、卤化物、氧化物、含氧酸及其盐的结构和性质。
2.通过硼及其化合物的结构和性质,熟悉硼的缺电子性以及它的成键特征。
3.认识碳、硅、硼之间的相似性和差异性。
4.了解硅酸和硅酸盐的结构与特性。
本章讲解内容,第一节引言第二节碳第三节硅第四节硼,请选择,第一节引言,1-1自然存在和丰度,碳,硅,硼,煤、石油、天然气,白云石、石灰石,动植物、CO2,碳是自然界化合物种类最多的元素,达400多万种,它是有机物的骨架元素。
丰度,0.023,29.50,0.0012,硅酸盐矿,石英矿。
硼砂矿(Na2B4O710H2O)、硼镁矿(Mg2B2O5H2O)等,1-2元素的基本性质,表14-1碳、硅、硼的一些基本性质(P565),C、Si、B既不易失去电子,也不夺取电子,主要形成共价键,电离势和电负性以碳的最大,1-3成键特征,表14-2一些单键键能的平均值(kJmol-1),元素自相成链能力以碳最强,它构成了有机物的骨架,硼与氧结合的键能最大,其次是硅,它们主要以氧化物矿存在。
碳与氢结合的键能最大,它构成了庞大的有机物界,、原子间可以相互结合成链,其中以碳成链能力最强。
它构成了整个有机物界的骨架。
、C可以有sp、sp2、sp3等多种杂化态成键,因而可以构成结构复杂多样的键合方式,包括双键、叁键、p-p键等。
而Si则是以共价单键为主。
3、B原子有4个价轨道,只有3个价电子,这种价轨道数目多于价电子数目的原子,称为少电子原子,它的成键特征是可以形成多中心少电子键。
第二节碳,2-1碳单质,一、碳的同素异形体,金刚石,石墨,碳-60,金刚石晶莹美丽,光彩夺目,是自然界最硬的矿石。
在所有物质中,它的硬度最大。
在所有单质中,它的熔点最高,达3823K。
石墨很软,具有润滑性,导电导热,密度比金刚石小,熔点比金刚石仅低50K,为3773K。
1996年10月7日,瑞典皇家科学院决定把1996年诺贝尔化学奖授予RobertFcurl.Jr(美国)、HaroldWKroto(英国)和RichardESmalley(美国),以表彰他们发现C60。
C-60(富勒烯),三种碳单质的分子结构图,层状结构,SP2杂化,SP3杂化,二、用途和性质,金刚石俗称钻石,除用作装饰品外,主要用于制造钻探用的钻头和磨削工具,是重要的现代工业原料,价格十分昂贵。
由于石墨能导电,有具有化学惰性,耐高温,易于成型和机械加工,所以石墨被大量用来制作电极、高温热电偶、坩埚、电刷、润滑剂和铅笔芯。
C60可做超级耐高温的润滑剂,被视为“分子滚珠”。
把K、Cs、Tl等金属原子掺进C60分子的笼内,就能使其具有超导性能。
可用于制成低耙能电机。
再有C60H60这些相对分子质量很大地碳氢化合物热值极高,可做火箭的燃料。
2-2无定形碳和碳的化学性质,一、无定形碳的种类,木炭,焦炭,骨炭,活性炭,炭黑,常温下碳的化学性质是不活泼的,在高温下,它既可以与氧反应作为能源提供热量,又可以作为还原剂用于冶炼金属矿物。
所以有关于碳的反应都是高温反应:
Fe2O3+3C=2Fe+3COCuO+C=Cu+COCaO+3C=CaC2+CO,2-3碳的化合物,碳的绝大部分化合物是有机物,无机物主要是氧化物和碳酸盐等。
一、氧化物,1.一氧化碳,CO和N2是等电子体,因此它们分子结构是相似的,COKK(2s)2(2s*)2(y2p)2(z2p)2(2p)2,CO,CO,结构式:
制备,工业水煤气法:
CH2OCOH2(主要的)COH2OCO2H2实验室法:
浓H2SO4HCOOHCOH2O加热,注意:
CO有毒,制备应在通风橱中进行。
性质,还原性,COPdCl2H2OCO2Pd2HClCO+2Ag(NH3)2OH=2Ag+(NH4)2CO3+2NH3高温还原:
Fe2O33CO2Fe3CO2CuO+CO=Cu+CO2,上两反应可用于检验CO的存在,羰基化反应,CO容易与B、B、族金属形成羰基配合物,如Fe(CO)5,Ni(CO)4,Cr(CO)6等。
这类配合物具有受热挥发的特点,高温下分解为金属和CO,用于提纯金属。
473K,200atmNi+4CO=Ni(CO)4高温,低压Ni(CO)4=Ni+4CO,在羰基物中金属氧化数为零,CO和羰基物均有毒!
配位反应,Cu(NH3)2CH3COOCONH3=Cu(NH3)3COCH3COO醋酸二氨合铜()醋酸羰基三氨合铜(),CO容易被亚铜盐溶液吸收此反应用于吸收混合气中的CO,CO被人体吸收会引起中毒,这是由与它与血液中的血红蛋白结合为COHb,使Hb失去输送氧气的能力。
空气中只要有1/800体积比的CO就能使人在半小时内死亡。
与非金属反应,Cr2O3ZnO,623673KCO2H2=CH3OHFe,Co或Ni523K,101KPaCO3H2=CH4H2O活性碳COCl2=COCl2(光气,有毒),二氧化碳O=C=O,CO2临界温度高,加压时易液化,液态CO2的汽化热很高,它自由蒸发汽化时,一部分CO2被冷凝成雪花状的固体,这固体俗称“干冰”。
它是分子晶体。
在常压下,干冰不经熔化,于194.5K时直接升华气化,因此常用来做制冷剂和人工造雨。
CO2是酸性氧化物,能与碱反应。
工业上CO2用于制备纯碱、小苏打、碳酸氢氨、啤酒、饮料、干冰。
CO2,NaHCO3,Na2CO3,NH4HCO3,NaOH,NaOH,氨水,CO2用于作灭火剂。
但着火的镁条在CO2气中能继续燃烧,所以CO2不助燃也是相对的。
2Mg+CO2=2MgO+C,想一想:
如何实现上述过程的逆过程,请写出有关反应式,二、碳酸和碳酸盐,CO2溶解于水生成碳酸,它是弱酸,仅存在于水溶液中,碳酸盐是相当多的一类物质。
碳酸根的结构,C,O,O,O,.,.,.,C,O,HO,OH,2-,正盐,碳酸,C,O,HO,O,.,.,-,酸式盐,46,热稳定性:
正盐酸式盐酸,C,碳酸盐的性质,溶解性,水解性,热稳定性,所有酸式碳酸盐是可溶的,正盐只有碱金属和铵盐是可溶的(溶解度反常现象:
NaHCO3Na2CO3,钾盐和铵盐也是这样)。
难溶碳酸盐均可溶于稀酸中:
M2CO32H+M2+CO2H2O,CO32-H2OHCO3-OH-HCO3-+H2O=H2CO3+OH-2Al3+3CO32-3H2O2Al(OH)33CO22Cu2+2CO32-H2OCu2(OH)2CO3CO2,当溶液中有容易水解的金属离子时,可促使水解完全进行:
热稳定性与阳离子的极化能力有关,阳离子的极化能力越强,稳定性越差:
正盐酸式盐碳酸,碱金属盐碱土金属盐重金属盐碱土金属盐随半径的增大而增强,二、碳硫化物和卤化物,二硫化碳,CS2是无色有毒的有挥发生液体(b.p226.9K),是有机物、磷和硫的溶剂,由硫蒸气和煤反应得到。
它是易燃物质,也是制CCl4的主要原料。
2SCCS2CS23O2CO22SO2MnCl2CS23Cl2=CCl4S2Cl2,卤化物,碳的卤化物可以看作是CH4的取代物,是分子物质,具有较低的沸点,CCl4是常用的有机溶剂,也用于作灭火剂,氟利昂-12(CCl2F2)用于作冰箱的致冷剂,CBrClF2用于作灭火剂(称灭火剂-1211)。
第三节硅,3-1硅单质,硅是本族元素丰度最大的元素,在所有元素中居于第二,它是构成自然界矿物的主体元素,主要以氧化物和硅酸盐的形式存在,常见的一些硅酸盐组成列于表14-5(P580)。
一、硅的制备,电炉2CSiO2=Si2CO723-773KSi(粗硅)2Cl2=SiCl4SiCl42H2=Si(纯)4HCl,用碳或碳化钙在电炉中还原二氧化硅可得到粗硅,经过精炼可得到纯硅,纯硅用区域熔融法可以得到高纯硅,二、物理性质,硅单质,无定形硅,单晶硅,多晶硅,硅晶体为原子晶体,熔点高,可导电,导电率随温度的升高而增大,是碘型的半金属。
多晶硅与单晶硅的差异主要表现在力学性质、电学性质等物理性质方面。
多晶硅均不如单晶硅好。
无定形硅是一种黑灰色的粉末,化学性质比晶态活泼,多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。
单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了,一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。
大规模集成电路的要求更高,硅的纯度必须达到九个9。
目前,人们已经能制造出纯度为十二个9的单晶硅。
单晶硅是电子计算机、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。
三、化学性质,、与非金属反应,Si+F2=SiF4Si+2X2SiX4(X=Cl,Br)SiO2=SiO21573K3Si2N2=Si3N4,Si在含氧酸中被钝化,但与氢氟酸及其混合酸反应,生成SiF4或H2SiF6:
3Si+4HNO3+18HF3H2SiF6+4NO+8H2O,2、与酸反应,常温下Si只能与F2反应,在F2中燃烧,生成SiF4,3、与碱反应,无定形硅能与强碱反应放出氢气:
Si2NaOHH2ONa2SiO32H2,4、与金属反应,与钙、镁、铜、铁等化合生成硅化物:
高温Si2Mg=Mg2Si,3-2硅烷,一、硅烷的组成,与碳类似,硅和氢组成的化合物称硅烷,但其数量和稳定性远不如烷烃,其组成为:
SinH2n+2n7重要的硅烷是甲硅烷:
SiH4,二、硅烷的制备,
(1)SiO2+4Mg=Mg2Si+2MgOMg2Si4HClSiH42MgCl2
(2)2Si2Cl63LiAlH42Si2H63LiCl3AlCl3,三、硅烷的性质,键能(kJmol-1):
CCSiSi222345.6,电负性:
CHSi2.552.21.90,稳定性:
硅烷烷水解性:
硅烷水解(碱介质),烷烃不水解,此反应按氧化数理论是非氧化还原反应,但在有机反应中常把加氢或去氧的过程称还原,去氢或加氧过程称氧化。
燃烧SiH42O2=SiO22H2OSiH42KMnO42MnO2K2SiO3H2H2OSiH48AgNO32H2O8AgSiO28HNO3,还原性,水解性,势稳定性,在碱催化下硅烷与水发生激烈反应(甲烷不发生水解):
SiH4(n+2)H2O=SiO2nH2O4H2,硅烷分解为单质硅和氢气:
SiH4Si2H2这一反应可用于高纯硅的制备。
后两个反应可用于检验硅烷的存在,与PH3相似,SiH4在空气中能自燃,3-3硅的卤化物和氟硅酸盐,一、卤化物,硅和硼的卤化物都是共价物,性质相似,熔点、沸点都较低,比较重要的硅卤化物是氟化硅和氯化硅。
制备,Si2X2SiX4(F2常温,Cl2,Br2在673-873K)SiO22CaF22H2SO4SiF42CaSO42H2OSiO22C2Cl2SiCl42CO,化性,SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HClSiF43H2OH2SiO3+4HFSiF42HFH2SiF6,CF4和CCl4不活泼,遇水不发生水解,而SiF4和SiCl4却强烈地水解,它们在潮湿空气中发烟:
容易水解,想一想:
为什么碳的卤化物不水解,而硅的卤化物却容易水解呢?
可溶性盐:
CaSiF6、Li2SiF6。
难溶盐:
钠钾钡的氟硅酸盐。
二、氟硅酸盐,氟硅酸溶液H2SiF6是一种相当于硫酸的强酸,但游离态的氟硅酸还未制得,氟硅酸盐的应用较大。
溶解性,制备,用途,3SiF42Na2CO32H2O2Na2SiF6H2SiO42CO2SiF42KFK2SiF6,重要的氟硅酸盐是氟硅酸钠,主要用于作杀虫剂,防腐剂等等。
一、二氧化硅,3-4硅含氧化合物,结构,性质,SiO2是原子晶体,基本结构单元是硅氧四面体,如图14-2所示,原子比Si:
O1:
2。
Si-O以共价单键结合。
熔点高,硬度大,不导电,不溶于水,纯的石英称水晶,无色透明,石英玻璃是将石英加热熔融冷却而成,具有耐高温,膨胀系数小,透明度大,不吸收紫外线,用于作光学和耐高温仪器。
二氧化硅的化学性质不活泼,但容易被碱和氢氟酸腐蚀:
SiO24HFSiF4H2OSiO22NaOHNa2SiO3H2O熔融SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2,Si,O,O,O,O,SiO4四面体,二、硅酸,组成,通式:
xSiO2yH2O:
xy原硅酸H4SiO400偏硅酸H2SiO311二硅酸H6Si2O723三硅酸H4Si3O832二偏硅酸H2Si2O521一般用偏硅酸H2SiO3的式子代表硅酸,制备,刚生成的硅酸主要以H4SiO4单分子形式存在,放置就逐渐缩合成多硅酸溶胶,在溶胶中加酸或电解质,便可沉淀出白色透明有弹性的硅酸凝胶,烘干并活化,便可制得硅胶,主要用于作干燥剂和吸咐剂。
SiO2是酸性氧化物,难溶于水,不能用它和水反应得到硅酸,只能用可溶性硅酸盐经过酸化而得到:
SiO32-+2H+H2SiO3,H4SiO4单分子形式,硅酸溶液,硅酸溶胶,硅酸凝胶,白色透明软而富有弹性固体,硅胶,放置,缩合,加酸,电解质,烘干活化,CoCl2浸泡-烘干,变色硅胶,性质,硅酸是二元弱酸:
K1210-10K2110-12因此,它的盐容易水解呈碱性。
硅胶的制备简图,二、硅酸盐,硅酸钠,天然硅酸盐,硅酸钠是最常见的可溶性硅酸盐,由石英砂与烧碱或纯碱反应而得到:
熔融SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2,硅酸钠的实际组成为xNa2OySiO2,俗称水玻璃,也称泡花碱,用途很广,用于做粘合剂,防腐剂,软水剂,洗涤剂和肥皂的填充剂,也是制硅胶和分子筛的原料。
地壳质量的95%为硅酸盐矿,最重要的天然硅酸盐矿是铝硅酸盐矿,如钙长石,钠长石等,是提取金属铝的重要原料。
硅酸盐的结构很复杂,但基本结构单元是相同的,均为硅氧四面体SiO42-,通过它的角顶氧原子可以连接成链状,环状,层状或三维网格结构等。
下面请看各种硅酸盐的结构图形。
(Si-硅酸盐结构),天然硅酸盐的结构图,
(1),
(2),(4),(3),(5),(6),(7),沸石型分子筛铝硅酸盐,用于作吸附剂,1996年诺贝化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。
C60分子是形如球状的多面体(如图),该结构的建立基于以下考虑:
C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键C60分子只含有五边形和六边形多面体的顶点数、面数和棱边数的关系,遵循欧拉定理:
顶点数+面数-2=棱边数,想一想,根据以上结论,推断C60分子中有多少个五边形?
多少个六边形?
多少个面?
多少个双键?
解:
1、求C60的棱边数(单键数+双键数)根据结论
(1),C60共有60个C(顶点),棱边数为:
6032=90,2、求C60面数根据结论(3)欧拉定律:
面数=90-60+2=32设五边形个数为x,六面形个数为y,则:
(5x+6y)3=60x+y=32解得:
x=12y=20,3、求双键数设双键数为m,单键数为n,则:
4m+2n=604=240m+n=90解得:
m=60n=30,所谓多中心键就是指较多的原子靠较少的电子结合起来的一种离域的共价键。
第四节硼,4-1概述,一、成键特征,价电子层结构,B:
2s22p1,B是缺电子原子,B原子的价电子数(3)少于价层轨道数(4),这种原子称缺电子原子。
形成多中心键,成键特点,在硼单质或硼化合物中,共存在有5种类型的成键方式,BH硼氢键,BB硼硼键,HBB氢桥键,BBB开式硼桥键,BBB闭合硼桥键,二、硼单质的制备,1273-1473K2BBr33H2=2B6HBrTa丝硼烷或碘化硼可以直接热分解得到硼。
2BI3=2B+3I2,、在硼砂溶液中加酸沉淀出硼酸,B4O72-2H+5H2O4H3BO3,、硼酸加热脱水得氧化硼,2H3BO3=B2O3+3H2O,、高温还原氧化硼,还原剂可用活泼金属Na,Mg,Al等。
B2O32Al=Al2O32B,晶态硼可用氢还原卤化硼得到:
4-2硼的结构和性质,结构,、基本结构单元是B12正二十面体,如图14-5所示。
、基本结构单元间以三中心二电子键和键相互连接而成硼晶体。
图14-5菱形硼的结构,性质,973K4B(s)+3O2(g)=2B2O3(s)rH-2887KJmol-1,、燃烧反应,硼可用于炼钢业中作去氧剂,、与非金属反应,、与酸反应,2B3X22BX32BN22BN2B3SB2S3,B3HNO3H3BO33NO22B3H2SO42H3BO33SO2,、与强碱反应,熔融2B6NaOH=2Na3BO33H2,高温下硼几乎与所有的金属反应生成硼化物。
具有硬度大,耐高温,抗腐蚀等特点。
金属硼化物一般不符合原子价规律,如MgB2、Cr4B、LaB6、Nb3B4等。
、与金属反应,通式:
BnHn+4:
B2H6,B5H9BnHn+6:
B4H10,B5H11,硼烷的组成,乙硼烷的性质,4-3硼烷、乙硼烷的分子结构,
(1)B2H6暴露于空气中易燃烧或爆炸,并放出大量的热:
B2H6(g)3O2(g)B2O3(s)3H2O(g)rH-2166KJmol-1,
(2)是强还原剂,能与强氧化剂反应。
例如与卤素反应生成卤化硼:
B2H66X22BX36HX,硼烷多数有毒、有气味、不稳定。
(3)B2H6易水解(与硅烷相似)生成硼酸:
B2H66H2O2H3BO36H2,(4)B2H6在373K以下稳定,高于此温度则分解放出H2,转变为高硼.烷。
加压2B2H6=B4H10H2,(5)B2H6与LiH反应,能生成一种比B2H6的还原性更强的还原剂硼氢化锂:
2LiHB2H62LiBH4,B2H6是制备其它一系列硼烷的原料,并用于合成化学中,它对结构化学的发展起了很大的作用。
乙硼烷的结构,在B2H6分子中,共有14个价轨道(两个B原子共有8个价轨道,6个H原子共有6个价轨道),而只有12个价电子(两个B原子共有6个价电子,6个H原子共有6个价电子),所以B2H6是缺电子化合物。
在B2H6分子中的化学键型有2种:
4个BH键2个三中心二电子键(氢桥键)BH键和氢桥键分别在两个互相垂直的平面上,Sp3杂化,高硼烷的分子构型为正二十面体或为不完整的二十面体碎片(去掉一个或几个顶角)所具有的巢状或蛛网状结构。
在它的分子结构中,可能存在有五种键型:
BH硼氢键,BB硼硼键,HBB氢桥键,BBB开式硼桥键,BBB闭合硼桥键,巢状硼烷结构,2LiHB2H62LiBH44NaHBF3NaBH43NaF4NaH+B(OCH3)3=NaBH4+3NaCH3O,4-4硼氢配合物,制备,性质,在硼氢化物中,H的氧化数为-1,BH4-离子半径大,所以它是比硼烷还原性更强的还原剂,特别是在有机反应中具有选择性(如NaBH4只还原醛、酮和酰氯类),且用量少,操作简单,对温度无特殊要求,副反应少等优点。
另外LiBH4具有很高的燃烧热,可作为火箭燃料。
BH3是不存在的,因为B的空d轨道容易接受电子对,它与H-离子结合形成的BH4-盐称为硼氢酸合物,强还原性,4-5卤化物和氟硼酸,一、卤化物,BCl33H2OH3BO33HClSiCl43H2OH2SiO34HCl,想一想:
卤化硼和卤化硅都容易水解而碳的卤化物不水解?
1、中心原子都有可利用的空轨道:
B是缺电子原子,在BX3分子中,B原子还有空的P轨道;卤化硅中硅有可利用的3d空轨道。
因此它们都容易接受水的进攻而发生水解。
2、中心原子可利用的空轨道受到水进攻后,削弱了BCl或SiCl键的强度,因而Cl-逐一被OH取代,最终的水解产物是它们的含氧酸。
与卤化硅相似,卤化硼极易水解生成硼酸,由硼直接同卤素反应可得卤化硼:
2B+3Cl2=2BCl3,在三卤化硼中,每个卤原子的P电子对都有可能同B的空P轨道形成P-P键,所以BX3中的BB键长比正常的键长要短,这个P-P键应当容易受到路易斯碱的进攻而发生反应。
BX3分子能稳定存在的原因是由于X原子能提供电子对与B空P轨道形成形成P-P键,H原子没有电子对,所以BH3不能稳定存在。
与H2SiF6类似,氟硼酸也是HBF4是强酸,在氟硼酸盐溶液中,BF4-离子可发生部分水解:
BF4-+3H2O=H3BO3+3HF+F-因此碱金属的氟硼酸盐溶液呈酸性,二、氟硼酸,除用BF3水解外,还可用下列方法制备氟硼酸:
BF3+HF=HBF4B2O3+8HF=2HBF4+3H2O,制备,性质,所以BX3的主要性质是与路易斯碱(水、醚、醇、胺等)进行加合反应:
4BF3+6H2O=3H3O+3BF4-+HBO3BCl3+3H2O=H3BO3+3HCl,三卤化硼在潮湿的空气中冒烟水解,在多硼酸中有两种基本结构单元,一种是平面三角形的BO3结构,另一种是硼原子以SP3杂化的BO4四面体结构。
4-6硼酸和硼酸盐,一、硼酸,硼酸结构,链状硼酸结构,环状硼酸结构,四硼酸根离子结构,SP2杂化,SP3杂化,Bi(OH)3H2O=(OH)3BOH-H+Ka=7.0810-6,硼酸性质,1、酸性,硼酸是一元路易斯酸,它的酸性不是电离出H+,而是从水中夺取了OH-,使水电离出H+,如果在溶液中加入多羟基化合物(如甘油),可使酸性增强。
+,+,甘油,硼酸甘油脂,+,+,H3BO3NaOHNaBO22H2O2H3BO32NaOHNa2B4O77H2O,硼酸与强碱反应生成偏硼酸盐,碱性较弱时生成四硼酸盐,加热脱水:
422K578KH3BO3HBO2B2O3-H2O-H2O,偏硼酸是多硼酸,HBO2是它的最简式,偏硼酸根的组成为(BO2)nn-,其结构仍是BO3,它通过角顶原子相互连结成链状或环状结构。
2、热稳定性,H2SO4H3BO33C2H5OH=B(OC2H5)33H2O硼酸酯具有挥发性,与乙醇一起燃烧时产生绿色的火焰,据此可以鉴别硼化合物。
3、与醇燃烧生成硼酸醇酯,4、缩合反应,与硅酸相似,硼酸也容易缩合成链状或环状多硼酸xB2O3yH2O,分子中存在有两种基本结构单元,平面三角形的BO3和四面体的BO4,如四硼酸根的结构,它的化学式应是B4O5(OH)42-。
硼酸或氧化硼与乙醇燃烧时的绿色火焰,用浓碱分解硼镁矿,再通CO2酸化,结晶得到:
Mg2B2O52NaOH2NaBO22Mg(OH)24NaBO2CO210H2ONa2B4O5(OH)48H2ONa2CO3,二、硼酸盐,多数金属的硼酸盐是不溶于水的,最常用的可溶性硼酸盐是四硼酸钠,俗称硼砂,化学式为Na2B4O5(OH)48H2O。
硼砂的制备,1、硼砂为白色晶体,在干燥空气中容易风化,加热失水:
加热Na2B4O5(OH)48H2O=Na2B4O7+10H2O,硼砂的性质,2、硼砂珠试验Na2B4O7CoO2NaBO2Co(BO2)2(蓝宝石色),与B2O3一样可溶解某些金属氧化物,形成具有特征颜色,用于鉴定金属离子,硼酸盐与H2O2反应或硼酸与过金属氧化物反应可得到过硼酸盐,常见的是过硼酸钠:
H3BO3+Na2O2+HCl+2H2ONaBO34H2O+NaCl,3、水解B4O5(OH)42-5H2O2H3BO32B(OH)4-水解产物H3BO3可以抗碱;B(OH)4-可以抗酸。
0.01M的硼砂溶液,其PH9.18。
所以硼砂溶液是一种常用的缓冲溶液,它也常用于作基准物标定溶液的酸浓度,过硼酸钠,注意:
NaBO34H2O也写成:
NaBO2H2O23H2O,硼的氧化数并非+5,而是+3,其中有一个过氧键O-O,它的氧化数是-1。
因此它具有强氧化性,水解时放出H2O2:
BO2H2O2-+2H2O=H3BO3+H2O2+OH-,活泼金属与C、Si、B形成离子型化合物,它们的主要性质是容易与水或酸反应生成相应的氢化物。
第五节碳化物硅化物硼化物,5-1离子型化合物,CaC22H2OCa(OH)2C2H6(电石)Al4C
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- 碳硅硼
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