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  [组图]硼元素介绍         ★★★ 【字体:
硼元素介绍
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:8475    更新时间:2011-3-10    





     硼,BORON,源自硼砂borax和碳carbon,1808年发现,硼是一种非金属,以硼砂(四硼酸钠)和硼酸著称,后者是起清洁杀菌作用,对眼睛有益处的一种酸。美国的各种工业每年对硼的需要量,都在240,000t以上。在农业上,硼即可制成肥料,也是一种很好的除草剂。

     1、硼的发现简史 
  
     尽管人们很久以前就和硼打交道,如古代埃及制造玻璃时已使用硼砂作熔剂,古代炼丹家也使用过硼砂,但是硼酸的化学成分19世纪初还是个谜。 
     1808年,英国化学家戴维(Sir Humphry Davy, 1778—1829)在用电解的方法发现钾后不久,又用电解熔融的三氧化二硼的方法制得棕色的硼。同年法国化学家盖-吕萨克和泰纳用金属钾还原无水硼酸制得单质硼。 
     硼被命名为Boron,它的命名源自阿拉伯文,原意是“焊剂”的意思。说明古代阿拉伯人就已经知道了硼砂具有熔融金属氧化物的能力,在焊接中用做助熔剂。硼的元素符号为B,中文译名为硼。 

     2、单质硼 
  
     单质硼有多种同素异形体,无定形硼为棕色粉末,晶体硼呈灰黑色.单质硼的硬度近似于金刚石,有很高的电阻,但它的导电率却随着温度的升高而增大。关于单质硼,我们作如下介绍: 
     B原子的价电子结构是2s22p1,它能提供成键的电子是2s22p1,还有一个P轨道是空的。B原子的价电子少于价层电子数,在成键时,价电子未被充满,所以B原子是缺电子原子,容易形成多中心键。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。例如用一对电子将三个原子结合在一起,既称为三中心两电子键。 
     晶态单质硼有多种变体,它们都以B12正二十面体为基本的结构单元。这个二十面体由12个B原子组成,20个接近等边三角形的棱面相交成30条棱边和12个角顶,每个角顶为一个B原子所占据。 
     由于B12二十面体的连接方式不同,键也不同,形成的硼晶体类型也不同。我们仅介绍其中最普通的一种α-菱形硼。 
     α-菱形硼是由B12单元组成的层状结构,这是α-菱形硼晶格的俯视图和三中心键情况。由图中可以清楚的看到,α-菱形硼晶体中既有普通的σ键,又有三中心两电子键。许多B原子的成键电子在相当大的程度上是离域的,这样的晶体属于原子晶体,因此晶态单质硼的硬度大,熔点高,化学性质也不活泼。 
     在α-菱形硼晶格中,每个二十面体通过处在腰部的6个B原子以三中心两电子键 与在同一平面内的相邻的6个二十面体连接起来,(图中虚线三角形表示三中心两电子键,键距203pm)。这种二十面体组成的片层,层面结合靠的是二十面体的上下各3 个B原子以6个正常的B—B共价键(即两中心两电子键,键长171pm)同上下两层的6个附近的二十面体相连接,3个在上一层,3个在下一层。 
     在硼的二十面体结构单元中,B12的36个电子是如下分配的:在二十面体内有13个分子轨道,用去26个电子;每个二十面体同上下相邻的6个二十面体形成6个两中心两电子共价键,用去了6个电子;在二十面体腰部的6个B原子与同平面上周围相邻的6个三中心两电子键,用去了6×2/3=4个电子。结果总电子数是26+6+4=36,所有的电子都已用于形成复杂的多面体结构。

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