内容发布更新时间 : 2024/5/2 8:36:12星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

硼的制备和重要化学性质. 工业上一般是由硼镁矿制取硼砂，再由硼砂制取硼酸

详见4.5.5.3. 若加热硼酸，脱水成B2O3，用镁或铝使之还原，可制得单质的硼。此种条件 下所制得的硼不纯，杂质为金属氧化物。 2H3BO3→B2O3+ 3H2O. B2O3+3Mg→2B+3MgO ...

一、硼的存在與製備 [return]

1. 1. 存在：硼於地殼中之含量僅0.001﹪，主要以硼酸鹽存於礦石中，由以硼砂(Na2B4O7.10H2O)最重要 2. 2. 製備

(1) (1) 多晶性的硼粉末是以金屬鎂在高溫下還原氧化硼(B2O3)而得

B2O3(s)+3Mg(s)?2B(s)+3MgO(s)，可以HCl(aq)除去MgO

(2) (2) 純度較高之黑色晶狀硼，則以氫氣於1000℃下還原三氯化硼(BCl3)而得

2BCl3(s)+3H2(g)?2B(s)+6HCl(g)

二、二、硼的性質與用途：硼與同族其他元素之物理性質均有顯著之不同 [return] 1. 1. 元素硼是硬度很大的高熔點(~2300℃)物質

2. 2. 硼原子之電子組態為2s22p1，故氧化數與同族其他元素(如Al、Ga)一樣皆可為+3，但B因離子半徑小，游離能高，不易游離電子而與其他原子形成離子鍵(即離子化合物)，故硼化物常呈共價性，如BF3等，此點與同族的鋁截然不同

3. 3. 常溫下，硼除了與氟(最強得氧化劑)及濃硝酸反應外，幾乎不予其他化合物反應 2B+3F2?2BF3

B+3HNO3(濃)?H3BO3+3NO2

4. 4. 在高溫時，硼會與氧結合生成B2O3，與鹵素反應生成BX3(X=Cl、Br、I)；亦可與不同的非金屬形成高硬度之硼化物(如碳化硼B12C3或氮化硼BN) 4B+3O2?2B2O3 2B+3X2?2BX3

5. 5. 元素硼與熔化的強鹼反應可生成硼酸鹽及氫氣 2B(s)+6NaOH(l)?2Na3BO3(s)+3H2(g)

6. 6. 添加少量硼於金屬中會增強材料的硬度，並減低腐蝕性 7. 7. 製造p-型半導體，常加入硼為電子對之受體

三、三、硼的同素異性體 [return]

1. 1. 硼有三種不同的同素異性體，除非晶性硼外，屬於晶體的部份有α-斜方硼、β-斜方硼及α-四方硼，均是以B12為基本組成單位的巨分子構造，故元素硼是硬度很大之高熔點物質 2. 2. B12：

(1) (1) 12個硼原子形成一個20面體

(2) (2) 20面體有12個角，各角上均有一硼，每個面均為正三角形，呈幾何對

稱，B的配位數為5

(3) (3) 各B原子間之共價鍵頗強

(4) (4) 各20面體間再以不同鍵結聯結成三種同素異性體

四、四、硼的重要化合物 [return] 1. 1. 硼酸H3BO3

(1) (1) 製備：由硼砂(Na2B4O7.10H2O)之水溶液酸化而得

B4O72-+2H++5H2O→4H3BO3 (2) (2) 性質

?白色晶狀物質，熔點約為184℃ ?為單質子弱酸

H3BO3+H2O��H++B(OH)4-，Ka=6.0×10-10 ?硼酸可形成分子間氫鍵

?硼酸受熱(169℃)可得偏硼酸 H3BO3→HBO2+H2O

(3) (3) 用途：最為消毒劑及眼藥水之成份

2. 2. 四硼酸H2B4O7與硼砂Na2B4O7.10H2O (1) (1) H2B4O7為一種弱酸

(2) (2) Na2B4O7.10H2O為四硼酸的鈉鹽俗稱硼砂，可由硼酸鹽之礦物製得，用

於清潔劑及洗滌用之藥品 (3) (3) 硼砂之水溶液呈鹼性

B4O7+H2O��4H3BO3+2OH (水解)

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