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硼是IIA族元素中唯一的非金属元素,性质与本族兄长们的相似度乏善可陈。远亲不如近邻,与硼在周期表中邻得最近的非金属元素就是碳。与碳的四电子四价相比,硼最重要的性质特征就是原子缺电子。
B原子sp2轨道杂化,平面三角形的硼酸B(OH)3距八电子结构缺两个电子,可水解生成B(OH)4-,表现为一元酸,与铝相似。
同理,BF3缺电子,可接受NH3配位生成H3N·BF3。
凡B原子与N原子1:1同席,价电子3+5等于4的整倍数,与相关的碳单质或碳的化合物就成了等电子体。
立方氮化硼与金刚石有相似的晶体结构。金刚石晶胞是在碳原子构成面心立方的基础上再嵌入正四面体空隙4个碳原子,立方氮化硼晶胞则是在硼(氮)原子构成面心立方的基础上再嵌入4个氮(硼)原子。立方氮化硼BN、碳化硅SiC和金刚石都是等电子体,晶体结构如出一辙,都是坚硬的固体。

氮和硼
1:1还能构成六方氮化硼,层状结构,像极等电子的石墨。平面内每个六元环由B、N两种原子交替键成。邻层间也是交错的关系,不过石墨内两层间错开的是六元环的环心,六方氮化硼则是相邻两层间两种原子交替重叠,环心不错。
B3N3H6与C6H6还是等电子,都是正六边形分子,N、B两种原子交替,都有Π66键,性质也类似,都具芳香性,在常温下都呈液态。B3N3H6被叫做无机苯。
B有三个价电子,化合价为3是最好理解的,比如BCl3、B2O3、BH3、FeB等。BH3缺电子,接受一个H-就成了八电子型BH4-。LiBh4或LiAlH4是重要的还原剂,可用于还原含羰基的多种有机物。
因为短缺,以上接受补助的行为没毛病。却也有一些缺电子行为叫我等匪夷所思。
BH3常温下不稳定,容易双聚成稳定的B2H6(乙硼烷)。分子式与乙烷C2H6雷同,像是分子内有7个共价单键。但人家C2H6共有14个价电子,B2H6只有12个,怎么可能构成7个键?后来发明了一种说法,说是两个硼原子间存在一种“三中心二电子键”,也叫氢桥键(B-H-B)。(发明者还得了1976年的诺贝尔化学奖。)就是把“差了钱”的两个H隐身成了键的成分,共价键原本只是电子的菜,这种奇怪的含氢键给人就硼论硼的感觉,实在不太理科。
好比原是个乙烯C2H4,两个C都是sp2杂化,六原子共平面,中间有一西一派构成的双键,现改成缺电子的B2H6,仍sp2杂化,先有B2H4共平面,双键则换成了两个夹带H原子的B-H-B键,上下两座氢桥构成的平面垂直于B2H4平面。

单质硼晶体的结构单元是个正二十面体,含12个B原子(B12)。看图,只有3个价电子的硼,五价?

即便把其中的B全部换成C,价电子也不够。这当然又是因硼而立的某种缺电子键(三中心二电子键)在作妖,很文科,但必须接受。
好在缺电子键不是咱基础教育的菜。挑以上不入缺电子键的缺电子硼事进课堂,素材极好,至少能辅助配位键、等电子体、分子和晶体结构等概念的教学。
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