晶体类型的判断(胡列扬)
(2016-04-05 09:54:12)分类: 物质结构疑难 |
各类晶体之间是相互联系的,并在一定条件下相互转化。若把离子晶体中的阴离子换成自由电子,适当缩短距离,离子晶体则转变为金属晶体;把金属晶体中的自由电子换成阴离子,那么金属晶体就成为离子晶体;如果把离子晶体中的反性离子去掉,用分子代替离子则为分子晶体。压缩分子间距离,分子晶体成为原子晶体。美国某大学曾在高压下把干冰转为原子晶体已获得成功。晶体类型的判断可以从以下方面入手:
1.依据物理性质判断 ①熔点低的绝不是原子晶体。②固体不导电,熔态导电基本是离子晶体,未必全是,如氧化铝。提供热能或化学能,共价键可以转化为离子键,如酸在水溶液中能导电,氧化铝熔态能导电。③熔点低能溶于有机溶液剂的晶体必是分子晶体。
2.利用电负性差判断。对于二元化合物而言,电负性差大于1.7为离子晶体的可能性很大,电负性差小于1.7基本是共价化合物。不尽然,反例不少。如HF是共价化合物,而MgI2是离子型化合物,氧化铝既有离子型,又有共价型。
3.依据元素活性判断。 典型活泼金属与典型活泼非金属之间形成的晶体多数是离子晶体。如碱金属与卤素,碱金属与ⅥA族元素,镁、钙、钡等与卤素、ⅥA族元素形成的晶体,是离子晶体。氟化铝是离子晶体,其他卤化铝都是分子晶体。
4.运用化合价判断。 二元化合物中,元素化合价高于2价(单核价和超过4)则无离子键,其晶体不是原子晶体,就是分子晶体。相同两种元素构成的二元金属化合物,往往是低价为离子化合物,高价为共价化合物。如FeCl2为离子晶体,FeCl3为分子晶体,MnO为离子晶体,MnO3为分子晶体,CrO离子型,Cr2O3原子型。过渡金属化合价等于或高于族序数的氧化物、硫化物、卤化物(氟化物除外)不可能是离子晶体。
5.运用实验判断。 测定晶体和熔化状态下是否导电,如果晶体熔点高,晶体不导电,熔化状态下能导电,该晶体可能是离子晶体(未必全是),晶体和熔态都能导电的是金属晶体,晶体和熔态都不导电的高熔点晶体必是原子晶体,低熔点溶解性好晶体的必是分子晶体。
孤立、静止的观点不可取。有些人认为共价化合物熔态是不导电的,这种思想渗透在一些命题中。如:设计一个实验证明氯化铝是离子化合物还是共价化合物(省编练习题)。而该省用的教材苏教版《化学与技术》模块专题2作业第7题[6]就有这样的表述:“电解熔融NaCl、MgCl2、AlCl3的混合可以制得金属铝,比电解氧化铝制铝节省28%电能。” 1887年德国就用电解氯化铝的方法制铝。氯化铝是共价化合物这是常识,用测定熔态是否导电不科学。常态下是共价化合物,并不能说在其他状态下还是共价的。许多共价化合物提供能量(热能或化学能)共价键可以转化为离子键。譬如BeCl2熔态,能够发生自偶电离: nBeCl2 BeCl++BeCl— 3+BeCl2— 4+BexClm- y……。氯化铝也如此:2 AlCl3 AlCl— 4+ AlCl+ 2。
7.选准参照物。 依据5往往有人会出现误判,如铝、氯都是活泼元素,两者之间形成的化学键却是共价键,氟的非金属性比氯强得多,所以AlF3是离子晶体。以AlCl3为参照物,由此推论:金属性比铝差的金属氯化物,溴化物、碘化物、硫化物、硒化物、碲化物,如AlBr3、AlI3、Al2S3,FeCl3、FeBr3、CuCl2、CuBr2等是共价化合物。
8.多途径并举。物质性质复杂多样,要多法并用,单一方法不可取,形而上学要不得。如果典型金属元素与非金属之间形成的二元化合物,两者电负性差又大于1.7,化合价又不高于2,那么该化合物必是离子化合物。