在《物質結構與性質》的學習中,我們會學習到分子晶體、原子晶體,它們一般都是非金屬單質或者由非金屬元素形成的共價化合物,并且都存在共價鍵(稀有氣體除外)。但共價鍵在分子晶體和原子晶體中扮演了不同的角色,要想搞清楚這一點,就要搞清楚晶體之間的作用力是范德華力還是共價鍵,晶體微粒是分子還是原子,即確定好是分子晶體還是原子晶體。
一般可以從物質的分類加以判斷:分子晶體有部分非金屬單質(如H2、Cl2等)、所有非金屬氫化物(如NH3、H2O、HCl等)、部分非金屬氧化物(如CO2、SO2、SO3等)、幾乎所有的酸(如H2SO4 、HNO3等)、大部分有機化合物(如烴、醇、醛等)。高中化學要求掌握的原子晶體種類較少,主要有金剛石、晶體硅、晶體硼、金剛砂、SiO2晶體等。分子晶體內分子之間依靠范德華力或者氫鍵形成晶體,所以分子晶體的物理性質(如熔、沸點)和范德華力或者氫鍵有關,和分子內的共價鍵無關,分子內的共價鍵決定了分子的熱穩(wěn)定性。而在原子晶體中原子之間依靠共價鍵形成晶體,所以原子晶體內的共價鍵決定了原子晶體的熔、沸點,通常共價鍵越強,原子晶體的熔、沸點越高。可見,共價鍵在不同晶體中扮演了不同的角色,下面舉例說明。
例題 下列物質性質的變化規(guī)律不正確的是()。
A.H2O、H2S、H2Se、HZTe的熱穩(wěn)定性依次減弱
B.CF4 、CCl4 、CBr4 、CI4的熔、沸點逐漸升高
C.金剛石、晶體硅、金剛砂的熔、沸點逐漸降低
D.熔點:K 分析:H2O、H2S、H2Se、H2Te這些非金屬氫化物的熱穩(wěn)定性強弱取決于分子內共價鍵的強弱,O、S、Se、Te的原子半徑依次增大,共價鍵的鍵長依次增長,鍵能依次減小,所以H2O、H2S、H2Se、HZTe的熱穩(wěn)定性依次減弱,A項正確。CF4、CCl4、CBr4、CI4這些共價化合物都屬于分子晶體,熔、沸點的高低取決于范德華力的大小,對于結構相似的分子晶體,相對分子質量越大,范德華力越大,熔、沸點越高、B項正確。金剛石、晶體硅、金剛砂都屬于原子晶體,原子晶體熔、沸點的高低取決于共價鍵的強弱,金剛石中C—C鍵的鍵長<金剛砂中Si-C鍵的鍵長<晶體硅中Si-Si鍵的鍵長,所以金剛石、金剛砂、晶體硅的鍵能依次減小,熔、沸點依次降低、C項錯誤。K、Na、Mg、Al都屬于金屬晶體,金屬晶體的熔、沸點高低取決于金屬鍵的強弱,一般來說,金屬陽離子的半徑越小,離子所帶的電荷越多,金屬陽離子和自由電子之間的作用力就越強,金屬鍵就越強,晶體的熔、沸點就越高,D項正確。答案為C。 總結:同學們一定要掌握同類晶體熔、沸點的比較思路。先判斷晶體類型→確定影響熔、沸點的原因→對影響因素進行比較分析。如原子晶體→影響熔、沸點的是共價鍵鍵能→影響鍵能的是鍵長→影響鍵長的是原子半徑,規(guī)律是原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,共價鍵越牢固,原子晶體的熔、沸點越高。又如分子晶體(結構相似)→影響熔、沸點的是范德華力→影響范德華力的是相對分子質量,規(guī)律是結構相似的分子晶體,相對分子質量越大,范德華力越大,熔、沸點越高??傊?,共價鍵在原子晶體和分子晶體中都會存在,但是共價鍵在不同晶體中扮演的角色不同,只有搞清楚晶體類型,才能明確共價鍵影響的是分子的熱穩(wěn)定性還是晶體的熔、沸點。 作者單位:安徽省臨泉第一中學