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一、硼单质

硼的同素异形体

1、单质硼的晶体结构

晶体硼(B₁₂结构单元)结构

晶体硼结构单元为正二十面体，12个硼原子占据着多面体的顶点。

2、单质硼的化学性质

2 B ＋ 3F₂ = 2 BF₃

4 B ＋ 3O₂ = 2 B₂O₃    放出大量热，硼在炼钢过程中作为去氧剂。

B ＋ 6 H₂O(g) = 2 B(OH)₃ ＋ 3 H₂↑

高温下，与N₂、S、X₂等非金属反应:

2 B＋ N₂ = 2 BN

2 B ＋ 3Cl₂ = 2 BCl₃

2 B ＋ 3S =B₂S₃

无定性硼不与非氧化性酸作用，但与热浓HNO₃、热浓H₂SO₄反应。

B ＋ 3 HNO₃(浓)=B(OH)₃ ＋ 3 NO₂↑

2B ＋ 3 H₂SO₄ (浓)=2 B(OH)₃ ＋ 3 SO₂↑

有氧化剂存在时，硼与强碱共熔得到偏硼酸盐。

2B＋ 2NaOH＋3 KNO₃=2 NaBO₂＋3KNO₂＋H₂O

二、硼的氢化物

最简单的硼烷是 B₂H₆

1、乙硼烷的制备与性质

Mg₃B₂＋H₃PO₄ → 硼烷混合物 → B₂H₆ 

2BCl₃＋6H₂=6HCl＋ B₂H₆

6LiH ＋ 8BF₃=6LiBF₄ ＋ B₂H₆

3NaBh₄ ＋ 4BF₃=3NaBF₄ ＋ 2B₂H₆

4BCl₃＋3LiAlH₄=LiCl＋2 B₂H₆＋3AlCl₃

2、乙硼烷的物理性质

无色、难闻的气体或液体

3、乙硼烷的化学性质

很不稳定，在空气中易自燃，热效应很大，可作为高能燃料，但价格昂贵

B₂H₆(g) ＋ 3O₂(g)=B₂O₃(s) ＋ 3H₂O(g) ΔH =－2034 kJ/mol

易被氯气氧化

B₂H₆(g) ＋ 6Cl₂(g)=2BCl₃(l) ＋ 6HCl(g)

极易水解

B₂H₆＋6H₂O=2H₃BO₃ ＋ 6H₂

有毒

在空气中B₂H₆的最高允许限量仅为0.1cm³ m^－3

2、硼烷的结构

硼的成键特征

(1)共价性

ⅢA中，B的原子半径最小，第一电离能较高，电负性较大，不易失去电子，易形成共价键。

(2)缺电子原子

B 原子轨道：

硼原子的价电子数  成键轨道数硼原子为 “ 缺电子原子 ”

B原子形成共价化合物时只用3对电子，多一个空轨道－－－“ 缺电子化合物 ”

具有很强的接受电子能力，容易聚合，容易与电子对给予体形成配合物。

三中心两电子氢桥键

氢桥的形成过程：

这种由1个氢原子和2个硼原子共用2个电子构成的键，称“三中心二电子”键，简写为“3C－2E”键，也称为氢桥。

书写：

键能比一般共价键小(1/2)

硼烷中有五种键型：

①硼氢键B－H

②硼硼键B－B

③氢桥键

④开放的3中心－2电子硼桥键

⑤闭合的3中心－2电子硼桥键

三、硼的含氧化合物

1、B₂O₃ 和 H₃BO₃

①B₂O₃： 是最难结晶的物质之一。

硼酸在红热条件下脱水:玻璃态的 B₂O₃；在较低的温度下缓慢脱水: B₂O₃ 晶体。

B₂O₃易溶于水生成硼酸，粉末状的B₂O₃可用作吸水剂

B₂O₃＋3 H₂O=2 H₃BO₃ (aq)

若水量不充足，如遇到热的水蒸气或潮气时

B₂O₃ ＋ H₂O ( g )=2 HBO₂ ( g )偏硼酸

在熔融的条件下，B₂O₃可与碱性金属氧化物反应生成有特征颜色的偏硼酸盐熔珠：

B₂O₃＋CuO=Cu(BO₂)₂ (蓝色)

B₂O₃＋Fe₂O₃=2Fe(BO₂)₃ (黄色)

②H₃BO₃：硼酸具有片层状结构，层与层之间以分子间力联系在一起。因此硼酸晶体有解理性，可作为润滑剂。

B：sp²杂化

B(OH)₃＋H₂O=[B(OH)₄]^－＋H^＋     K_a=5.81×10^－10

H₃BO₃是Lewis酸，是一元酸。

硼酸能与某些多元醇作用，生成较强的酸。

加入的物质可以与B(OH)₄^－结合成很稳定的物质，用于分析化学中！

2、硼砂及其它硼酸盐

硼砂晶体在空气中易失去水而风化。受热到400 ˚C左右，将失去 8 个结晶水和 2 个羟基水，形成化学式为 Na₂B₄O₇ 的无水盐。

①硼砂

化学式：Na₂B₄O₇·10H₂O，无色透明晶体，在空气中易风化，加热到878℃，熔化为玻璃状物，此时能溶解许多金属氧化物，生成具有特征颜色的偏硼酸的复盐：

Na₂B₄O₇ ＋ COO =2NaBO₂＋CO(BO₂)₂(宝蓝色)

Na₂B₄O₇ ＋ NiO=2NaBO₂＋Ni(BO₂)₂(淡红色)

用途：硼砂珠实验(鉴定离子)，可用于除氧化物，定性分析，玻璃、陶瓷上釉、制造人造宝石等。

硼砂易溶于水，发生水解而呈碱性：

B₄O₇^2－＋7H₂O4H₃BO₃ ＋2OH^－2H₃BO₃ ＋2B(OH)₄^－

20℃时，硼砂溶液pH值为9.24。

硼砂本身为缓冲溶液，在洗衣粉中作填料。

偏硼酸钠与过氧化氢作用，可以生成过硼酸钠，大量的过硼酸钠被用于洗衣粉中作增白剂。

NaBO₂ ＋ H₂O₂=NaBO₃·H₂O

工业上可用来制备硼酸

Na₂B₄O₇·10H₂O ＋ H₂SO₄=4H₃BO₃ ＋ Na₂SO₄ ＋ 5H₂O

H₃BO₃加热易失水：

H₃BO₃=HBO₂＋H₂O

4HBO₂=H₂B₄O₇ ＋H₂O

H₂B₄O₇=2B₂O₃＋H₂O

四、硼的卤化物

BX₃的中心硼原子的轨道采用sp²杂化，构型为三角形，为缺电子结构。

BX₃ 是典型的强的路易斯酸，如：

BF₃(g) ＋ NH₃=H₃N→BF₃

BX₃水中发生强烈水解：BCl₃＋3 H₂O=B(OH)₃＋3 HCl

将 BF₃ 通入水中：BF₃＋3 H₂O=B(OH)₃ ＋ 3 HF

进一步反应：BF₃ ＋ HF=H^＋ ＋ BF₄^－