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文檔簡介
1、主要方法有如下幾種 (1)由周期表看主族單質(zhì)的熔、沸點(diǎn) 同一主族單質(zhì)的熔點(diǎn)基本上是越向下金屬熔點(diǎn)漸低;而非金屬單質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)漸高。但碳族元素特殊,即C,Si,Ge,Sn越向下,熔點(diǎn)越低,與金屬族相似。還有A族的鎵熔點(diǎn)比銦、鉈低,A族的錫熔點(diǎn)比鉛低。 (2)同周期中的幾個(gè)區(qū)域的熔點(diǎn)規(guī)律 高熔點(diǎn)單質(zhì) C,Si,B三角形小區(qū)域,因其為原子晶體,熔點(diǎn)高。金剛石和石墨的熔點(diǎn)最高大于3550,金屬元素的高熔點(diǎn)區(qū)在過渡元素的中部和中下部,其最高熔點(diǎn)為鎢(3410)。 低熔點(diǎn)單質(zhì) 非金屬低熔點(diǎn)單質(zhì)集中于周期表的右和右上方,另有IA
2、的氫氣。其中稀有氣體熔、沸點(diǎn)均為同周期的最低者,而氦是熔點(diǎn)(272.2,26×105Pa)、沸點(diǎn)(268.9)最低。 金屬的低熔點(diǎn)區(qū)有兩處:IA、B族Zn,Cd,Hg及A族中Al,Ge,Th;A族的Sn,Pb;A族的Sb,Bi,呈三角形分布。最低熔點(diǎn)是Hg(38.87),近常溫呈液態(tài)的鎵(29.78)銫(28.4),體溫即能使其熔化。 (3)從晶體類型看熔、沸點(diǎn)規(guī)律 原子晶體的熔、沸點(diǎn)高于離子晶體,又高于分子晶體。金屬單質(zhì)和合金屬于金屬晶體,其中熔、沸點(diǎn)高的比例數(shù)很大(但也有低的)。 在原子晶體中成鍵元素之間共價(jià)鍵越短的鍵能越大,則熔點(diǎn)越高。判
3、斷時(shí)可由原子半徑推導(dǎo)出鍵長、鍵能再比較。如熔點(diǎn): 金剛石>碳化硅>晶體硅 分子晶體由分子間作用力而定,其判斷思路是: 結(jié)構(gòu)性質(zhì)相似的物質(zhì),相對分子質(zhì)量大,范德華力(分子間作用力指存在于分子與分子之間或惰性氣體原子間的作用力,又稱范德華力)大,則熔、沸點(diǎn)也相應(yīng)高。如烴的同系物、鹵素單質(zhì)、稀有氣體等。 相對分子質(zhì)量相同,化學(xué)式也相同的物質(zhì)(同分異構(gòu)體),一般烴中支鏈越多,熔沸點(diǎn)越低。烴的衍生物中醇的沸點(diǎn)高于醚;羧酸沸點(diǎn)高于酯;油脂中不飽和程度越大,則熔點(diǎn)越低。如:油酸甘油酯常溫時(shí)為液體,而硬脂酸甘油酯呈固態(tài)。
4、0;上述情況的特殊性最主要的是相對分子質(zhì)量小而沸點(diǎn)高的三種氣態(tài)氫化物:NH3,H2O,HF比同族絕大多數(shù)氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)高得多(主要因?yàn)橛袣滏I)。 (4)某些物質(zhì)熔沸點(diǎn)高、低的規(guī)律性 同周期主族(短周期)金屬熔點(diǎn)。如 Li<Be,Na<Mg<Al 堿土金屬氧化物的熔點(diǎn)均在2000以上,比其他族氧化物顯著高,所以氧化鎂、氧化鋁是常用的耐火材料。 鹵化鈉(離子型鹵化物)熔點(diǎn)隨鹵素的非金屬性漸弱而降低。如:NaF>NaCl>NaBr>NaI。晶體的問題:我們所常用的物質(zhì)分為金屬晶體(所有金屬都是,例如鐵、銅、鎂、鋅等)
5、、原子晶體(金剛石、金剛沙等)、離子晶體(氯化鈉、氯化銫等)、分子晶體(干冰等)、混合型晶體又叫過渡型晶體(石墨等),還有人造晶體,總之,晶體從科學(xué)工作者來說是具有幾何形狀的固體,對光有拆射率,例如紅寶石、藍(lán)寶石、硫酸銅晶體、純金屬有光澤所以金屬是晶體、雪花有一定的幾何形狀,所以雪花是分子晶體,單質(zhì)碘有金屬光澤所以單質(zhì)碘是分子晶體,有很多的晶體的顆粒很小,肉眼觀察不到它的幾何形狀,但仍是晶體,例如白沙糖,很小很小的顆粒,但它是分子晶體,我們常用的食鹽,晶體顆粒很小,但它是離子晶體。還要指明的是有些物質(zhì)在常溫常壓下是氣體,一但隆溫到它成固體時(shí)它是晶體了,例如二氧化碳就是這樣,它是分子晶體原子晶體
6、:1.相鄰原子之間通過強(qiáng)烈的共價(jià)鍵結(jié)合而成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體叫做原子晶體。2.在原子晶體這類晶體中,晶格上的質(zhì)點(diǎn)是原子,而原子間是通過共價(jià)鍵結(jié)合在一起,這種晶體稱為原子晶體。如金剛石晶體,單質(zhì)硅,SiO2,碳化硅等均為原子晶體。3.規(guī)律:原子晶體熔沸點(diǎn)的高低與共價(jià)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。一般來說,半徑越小形成共價(jià)鍵的鍵長越短,鍵能就越大,晶體的熔沸點(diǎn)也就越高。例如:金剛石(CC)>二氧化硅(SiO)>碳化硅(SiC)晶體硅(SiSi)金剛石、硅晶體、SiO2、SiC 離子晶體:由正、負(fù)離子或正、負(fù)離子集團(tuán)按一定比例通過離子鍵結(jié)合形成的晶體稱作離子晶體。離子晶體一般硬而脆,具有較
7、高的熔沸點(diǎn),熔融或溶解時(shí)可以導(dǎo)電。如強(qiáng)堿(NaOH、KOH、Ba(OH)2)、活潑金屬氧化物(Na2O、MgO、Na2O2)、大多數(shù)鹽類(BeCl、Pb(Ac)等除外)都是離子晶體。 分子晶體:性質(zhì):分子晶體是由分子組成,可以是極性分子,也可以是非極性分子。分子間的作用力很弱,分子晶體具有較低的熔、沸點(diǎn),硬度小、易揮發(fā),許多物質(zhì)在常溫下呈氣態(tài)或液態(tài),例如O2、CO2是氣體,乙醇、冰醋酸是液體。同類型分子的晶體,其熔、沸點(diǎn)隨分子量的增加而升高,例如鹵素單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)按F2、Cl2、Br2、I2順序遞增;非金屬元素的氫化物,按周期系同主族由上而下熔沸點(diǎn)升高;有機(jī)物的同系物隨碳原子數(shù)的增加
8、,熔沸點(diǎn)升高。但HF、H2O、NH3、CH3CH2OH等分子間,除存在范德華力外,還有氫鍵的作用力,它們的熔沸點(diǎn)較高。在固態(tài)和熔融狀態(tài)時(shí)都不導(dǎo)電。分子組成的物質(zhì),其溶解性遵守“相似相溶”原理,極性分子易溶于極性溶劑,非極性分子易溶于非極性的有機(jī)溶劑,例如NH3、HCl極易溶于水,難溶于CCl4和苯;而Br2、I2難溶于水,易溶于CCl4、苯等有機(jī)溶劑。根據(jù)此性質(zhì),可用CCl4、苯等溶劑將Br2和I2從它們的水溶液中萃取、分離出來。分類:所有非金屬氫化物大部分非金屬單質(zhì),如:稀有氣體、鹵素(X2)、氧氣、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等(金剛石,和單晶硅等是原子晶體)1部分非金屬氧
9、化物,如:CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等(如SiO2是原子晶體)幾乎所有的酸絕大多數(shù)有機(jī)化合物,如:苯、乙酸、乙醇、葡萄糖等所有常溫下呈氣態(tài)的物質(zhì)、常溫下呈液態(tài)的物質(zhì)(除汞外)、易揮發(fā)的固態(tài)物質(zhì) 熔沸點(diǎn)規(guī)律分子間作用力越強(qiáng),熔沸點(diǎn)越高組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,一般相對分子質(zhì)量越大,分子間作用力越強(qiáng),熔沸點(diǎn)越高。例如:元素周期表中第A族的元素單質(zhì)其熔沸點(diǎn)變化規(guī)律為:At2>I2 > Br2 > Cl2>F2 。若分子間有氫鍵,則分子間作用力比結(jié)構(gòu)相似的同類晶體大,故熔沸點(diǎn)較高。例如:HF &g
10、t; HI > HBr > HCl。H2O> H2Se> H2S。 NH3> PH3組成和結(jié)構(gòu)不相似的物質(zhì),分子極性越大,其熔沸點(diǎn)越高,例如:CO>N2在有機(jī)物的同分異構(gòu)體中,一般來說,支鏈越多,熔沸點(diǎn)越低,例如:正戊烷>異戊烷>新戊烷互為同分異構(gòu)體的芳香烴及其衍生物中,熔沸點(diǎn)順序?yàn)椋亨徫换衔?gt;間位化合物>對位化合物金屬晶體:根據(jù)中學(xué)階段所學(xué)的知識(shí)。金屬晶體都是金屬單質(zhì),構(gòu)成金屬晶體的微粒是金屬陽離子和自由電子(金屬陽離子所帶電荷越高,半徑越小,金屬鍵越強(qiáng),熔沸點(diǎn)越高,硬度也是如此。例如第3周期金屬單質(zhì):Al > Mg >
11、; Na,再如元素周期表中第A族元素單質(zhì):Li > Na > K > Rb > Cs。硬度最大的金屬是鉻,熔點(diǎn)最高的金屬是鎢)因?yàn)槿鄯悬c(diǎn)遞變在周期表中并不是完全有規(guī)律的,所以希望不要一味追求結(jié)論,理解才是最重要的,一旦理解了判斷的原理,元素周期表自然就掌握好了。首先,判斷元素單質(zhì)的熔沸點(diǎn)要先判斷其單質(zhì)的晶體類型,晶體類型不同,決定其熔沸點(diǎn)的作用也不同。金屬的熔沸點(diǎn)由金屬鍵鍵能大小決定;分子晶體由分子間作用力的大小決定;離子晶體由離子鍵鍵能的大小決定;原子晶體由共價(jià)鍵鍵能的大小決定。所以第一主族的堿金屬熔沸點(diǎn)是由金屬鍵鍵能決定,在所帶電荷相同的情況下,原子半徑越小,金屬鍵
12、鍵能越大,所以堿金屬的熔沸點(diǎn)遞變規(guī)律是:從上到下熔沸點(diǎn)依次降低。第七主族的鹵素,其單質(zhì)是分子晶體,故熔沸點(diǎn)由分子間作用力決定,在分子構(gòu)成相似的情況下,相對分子質(zhì)量越大,分子間作用力也越大,所以鹵素的熔沸點(diǎn)遞變規(guī)律是:從上到下熔沸點(diǎn)依次升高。用這樣的方法去判斷同主族元素的熔沸點(diǎn)遞變規(guī)律就行了,因?yàn)槔斫獠攀亲钪匾?。同周期的話,不太好說了。通常會(huì)比較同一類型的元素單質(zhì)熔沸點(diǎn),比如說比較Na、Mg、Al的熔沸點(diǎn),則由金屬鍵鍵能決定,Al所帶電荷最多,原子半徑最小,所以金屬鍵最強(qiáng),故熔沸點(diǎn)是:Na<Mg<Al。非金屬元素一般不會(huì)比較它們單質(zhì)之間的熔沸點(diǎn),一般比較他們的氫化物的熔沸點(diǎn)。比較時(shí)
13、要注意CH4、NH3、H2O、HF他們的分子間除分子間作用力外,還有氫鍵,所以同主族氫化物熔沸點(diǎn)他們是最高的,其余的按分子間作用力大小排列。如氧族元素氫化物的熔沸點(diǎn)是:H2O>H2Te>H2Se>H2S;鹵素:HF>HI>HBr>HCl。同周期比較的話,是從左至右熔沸點(diǎn)依次升高,因?yàn)闅鈶B(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性是這樣遞變的。另外有時(shí)還要注意物質(zhì)的類型,比如讓你比較金剛石、鈣、氯化氫的熔沸點(diǎn),只要知道金剛石是原子晶體,熔沸點(diǎn)最高,其次是金屬鈣,最后是分子晶體氯化氫。還有原子晶體的:比較金剛石、晶體硅、碳化硅的熔沸點(diǎn),那就要看共價(jià)鍵了,原子半徑越小,共價(jià)鍵鍵能越大,故熔
14、沸點(diǎn):金剛石>碳化硅>晶體硅。 熔沸點(diǎn)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系很復(fù)雜。因?yàn)楦髟貑钨|(zhì)的晶體類型不同,首先要看相應(yīng)的晶體類型才能下結(jié)論。通常只有相同類型,相似結(jié)構(gòu)的晶體之間才有可比性。對于分子晶體來說,影響熔沸點(diǎn)的是分子間作用力的大小,以及可能出現(xiàn)的氫鍵。對于離子晶體來說,影響熔沸點(diǎn)的則是離子鍵的強(qiáng)度。對于原子晶體來說,影響熔沸點(diǎn)的則是原子間共價(jià)鍵的強(qiáng)度。對于金屬晶體來說,影響熔沸點(diǎn)的則是金屬鍵的強(qiáng)度。對于分子晶體來說,原子結(jié)構(gòu)不能直接影響單質(zhì)的熔沸點(diǎn),必須要看形成的分子的結(jié)構(gòu)。通常有極性的分子,分子量大的分子,分子間作用力會(huì)大些,熔沸點(diǎn)會(huì)高些。如果有氫鍵,則會(huì)大大提高熔沸點(diǎn)。對于
15、原子晶體來說,主要看共價(jià)鍵的強(qiáng)度。通常短程、小個(gè)原子之間共價(jià)鍵很強(qiáng),相應(yīng)晶體熔沸點(diǎn)高。由于共價(jià)鍵本來就是相對很強(qiáng)的作用力,所以原子晶體的熔沸點(diǎn)一般都相當(dāng)高。對于離子晶體來說,主要看離子鍵的強(qiáng)度。穩(wěn)定性強(qiáng)的離子,小個(gè)的離子,其離子鍵強(qiáng)度高,相對來說熔沸點(diǎn)就高。金屬晶體的情況最復(fù)雜。因?yàn)榻饘兕愋投?,外層電子排布各異,金屬鍵的本質(zhì)雖然類似,但是具體情況懸殊。熔點(diǎn)從汞的低于零度,到鎢的3000度以上都有。對于堿金屬來說,外層都只有一個(gè)電子,是金屬晶體。隨著原子量增加,外層電子受到的約束越來越小,原子間的金屬鍵越來越松散,因此熔點(diǎn)越來越小。鹵素則都是雙原子的分子晶體,鹵素原子序數(shù)越大氧化性是越弱,因?yàn)樵?/p>
16、子半徑增大,原子核對電子的束縛越弱,越不容易得到電子,反而有的會(huì)失去電子成為陽離子。鹵素氧化性是隨著序數(shù)的增大而降低,即還原性是升高的。熔沸點(diǎn)的高低取決于分子間作用力,而與化學(xué)性質(zhì)(氧化性或還原性)無關(guān),化學(xué)性質(zhì)是最外層電子決定的。汞是常溫下唯一的呈液態(tài)的金屬,它具有金屬光澤,具導(dǎo)電能力,有很大的密度,具有很強(qiáng)的還原性,能發(fā)生顏色反應(yīng)等很多金屬獨(dú)有的性質(zhì),對了,不可以和金屬形成化合物,和非金屬間是由離子鍵相連的氫鍵的問題:NH3,HF,H2O的熔沸點(diǎn)依次升高是因?yàn)闅滏I,NH3中氫鍵強(qiáng)度小數(shù)量少(1),水中氫鍵強(qiáng)度居中但是可以形成的氫鍵數(shù)量多(2),HF氫鍵強(qiáng)度大但是數(shù)量少主要類型:1、與N、O、F相連的H,與N、O、F之間形成氫鍵,所以兩兩組合,常規(guī)的有9種。出現(xiàn)在NH3分子之間,H2O分子之間,HF分子之間,NH3和H2O分子之間,HF與H2O分子之間,有機(jī)物中的低級醇分子之間,醇與H2O之間,低級羧酸分子之間,羧酸與H2O之間,氨基酸分子之間,氨基酸分子與水分子之間,等等。2、可以有分子間氫鍵,也可以有分子內(nèi)氫鍵。如HNO3存在分子內(nèi)氫
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