3A族元素 The Group 3A Elements

化學原理啟迪443

BCBGMAXAZRIA FALL/WINTER 2013-2014

1.     3A族元素的價電子組態是ns²np¹，3A族元素由上而下逐漸增加金屬性，金屬性是1A、2A代表性元素的特質。

2.     3A族元素的物理性質、來源和製備方式如下表：

元素：硼B

M³⁺半徑（pm）：20

游離能（kJ/mol）：798

標準還原電位差ε°（V）：－

來源：單斜硼砂Na2B4O7‧4H2O

製備方式：用Mg或H2還原

元素：鋁Al

M³⁺半徑（pm）：50

游離能（kJ/mol）：581

標準還原電位差ε°（V）：－1.66

來源：鋁礬土Al2O3

製備方式：將熔融的Na3AlF6裡的Al2O3電解

元素：鎵Ga

M³⁺半徑（pm）：62

游離能（kJ/mol）：577

標準還原電位差ε°（V）：－0.53

來源：許多礦物含有微量的鎵

製備方式：用H2還原或電解

元素：銦In

M³⁺半徑（pm）：81

游離能（kJ/mol）：556

標準還原電位差ε°（V）：－0.34

來源：許多礦物含有微量的銦

製備方式：用H2還原或電解

元素：鉈Tl

M³⁺半徑（pm）：95

游離能（kJ/mol）：589

標準還原電位差ε°（V）：0.72

來源：許多礦物含有微量的鉈

製備方式：電解

3.     硼是非金屬，它的化合物，絕大部分是共價，最值得注意的硼化合物是共價的氫化物，稱為硼烷boranes。

4.     按常理去想，最簡單的硼氫化物是BH3，因為硼有3個價電子，可與3個氫原子鍵結，可是這個化合物非常不穩定，因此硼氫化物最簡單的形式是二硼烷B2H6，結構如下：

5.     分子末端（外側）的B－H鍵是正常的共價鍵，由一對電子組成，分子中間橋接的化學鍵是三中心鍵，類似固體BeH2。

6.     另一個值得注意的硼氫化物是方形椎體的B5H9分子，方形椎體底部有4個「三中心鍵」，因為硼烷底部極度缺電，所以硼烷非常容易起反應。

7.     硼烷與氧的反應會大量散熱，曾被美國太空計畫視為可能的火箭燃料選項。

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》；圖片來源／webelements.com、blog.sciencenet.cn、chemtube3d.com