逼,是化学符号B的读音,也就是硼。
硼(Boron)是一种化学元素,元素符号是B。
约公元前200年,古埃及、罗马、巴比伦曾用硼砂制造玻璃和焊接黄金。法国化学家盖·吕萨克用金属钾还原硼酸制得单质硼。硼在地壳中的含量为0.001%。硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色,硬度仅次于金刚石,质地较脆。
硼还由于其缺电子性造成其氢化物中硼原子拥有异常高的配位数,使之成为所有元素氢化物中结构最复杂的。
单质硼为黑色或深棕色粉末,熔点2076℃。沸点3927℃。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。晶态硼较惰性,无定形硼则比较活泼。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,高温时为良导体。硼共有14种同位素,其中只有两个是稳定的。
室温时为弱导电体;高温时则为良导体。在自然界中主要以硼酸和硼酸盐的形式存在。
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。其中最普通的一种为α-菱形硼。
α-菱形硼是由B12单元组成的层状结构,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(其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。
成键特征
硼是周期表第三主族唯一的非金属元素,B原子的价电子结构是2s22p1,这种B原子的价电子少于价轨道数的缺电子情况,但硼与同周期的金属元素锂,铍相比原子半径小,电离能高,电负性大,以形成共价键分子为特征。
在硼原子以sp²杂化形成的共价分子中,余下的一个空轨道可以作为路易斯酸,接受外来的孤对电子,形成以sp³杂化的四面体构型的配合物。例如三氟化硼与氨气分子形成的配合物;若没有合适的外来电子,可以自相聚合形成缺电子多中心键,例如三中心二电子氢桥键、三中心二电子硼桥键、三中心二电子硼键。
需要注意的是桥键与三中心二电子间的不同。硼桥键中心的硼原子是p轨道与两个杂化轨道的重叠,氢桥键中心的氢原子是s轨道与两个杂化轨道的重叠,而三中心二电子硼键为三个杂化轨道的组合重叠。