物质熔、沸点高低的规律小结
熔点是固体将其物态由固态转变(熔化)为液态的温度。熔点是一种物质的一个物理性质,物质的熔点并不是固定不变的,有两个因素对熔点影响很大,一是压强,平时所说的物质的熔点,通常是指一个大气压时的情况,如果压强变化,熔点也要发生变化;另一个就是物质中的杂质,我们平时所说的物质的熔点,通常是指纯净的物质。沸点指液体饱和蒸气压与外界压强相同时的温度。外压力为标准压(1.01×105Pa)时,称正常沸点。外界压强越低,沸点也越低,因此减压可降低沸点。沸点时呈气、液平衡状态。
在近年的高考试题及高考模拟题中我们常遇到这样的题目:
下列物质按熔沸点由低到高的顺序排列的是,
A、二氧化硅,氢氧化钠,萘 B、钠、钾、铯
C、干冰,氧化镁, 磷酸 D、C2H6,C(CH3)4,CH3(CH2)3CH3
在我们现行的教科书中并没有完整总结物质的熔沸点的文字,在中学阶段的解题过程中,具体比较物质的熔点、沸点的规律主要有如下:
- 根据物质在相同条件下的状态不同
一般熔、沸点:固>液>气,如:碘单质>汞>CO2
2. 由周期表看主族单质的熔、沸点
同一主族单质的熔点基本上是越向下金属熔点渐低;而非金属单质熔点、沸点渐高。但碳族元素特殊,即C,Si,Ge,Sn越向下,熔点越低,与金属族相似;还有ⅢA族的镓熔点比铟、铊低;ⅣA族的锡熔点比铅低。
3. 同周期中的几个区域的熔点规律
① 高熔点单质 C,Si,B三角形小区域,因其为原子晶体,故熔点高,金刚石和石墨的熔点最高大于3550℃。金属元素的高熔点区在过渡元素的中部和中下部,其最高熔点为钨(3410℃)。
② 低熔点单质 非金属低熔点单质集中于周期表的右和右上方,另有IA的氢气。其中稀有气体熔、沸点均为同周期的最低者,如氦的熔点(-272.2℃,26×105Pa)、沸点(268.9℃)最低。
金属的低熔点区有两处:IA、ⅡB族Zn,Cd,Hg及ⅢA族中Al,Ge,Th;ⅣA族的Sn,Pb;ⅤA族的Sb,Bi,呈三角形分布。最低熔点是Hg(-38.87℃),近常温呈液态的镓(29.78℃)铯(28.4℃),体温即能使其熔化。
4. 从晶体类型看熔、沸点规律
晶体纯物质有固定熔点;不纯物质凝固点与成分有关(凝固点不固定)。
非晶体物质,如玻璃、水泥、石蜡、塑料等,受热变软,渐变流动性(软化过程)直至液体,没有熔点。
① 原子晶体的熔、沸点高于离子晶体,又高于分子晶体。
在原子晶体中成键元素之间共价键越短的键能越大,则熔点越高。判断时可由原子半径推导出键长、键能再比较。如
键长: 金刚石(C—C)>碳化硅(Si—C)>晶体硅 (Si—Si)。
熔点:金刚石>碳化硅>晶体硅
②在离子晶体中,化学式与结构相似时,阴阳离子半径之和越小,离子键越强,熔沸点越高。反之越低。
如KF>KCl>KBr>KI,CaO>KCl。
③ 分子晶体的熔沸点由分子间作用力而定,分子晶体分子间作用力越大物质的熔沸点越高,反之越低。(具有氢键的分子晶体,熔沸点 反常地高,如:H2O>H2Te>H2Se>H2S,C2H5OH>CH3—O—CH3)。对于分子晶体而言又与极性大小有关,其判断思路大体是:
ⅰ 组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,物质的熔沸点越高。如:CH4<SiH4<GeH4<SnH4。
ⅱ 组成和结构不相似的物质(相对分子质量相近),分子极性越大,其熔沸点就越高。如: CO>N2,CH3OH>CH3—CH3。
ⅲ 在高级脂肪酸形成的油脂中,不饱和程度越大,熔沸点越低。如: C17H35COOH(硬脂酸)>C17H33COOH(油酸);
ⅳ 烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随着分子里碳原子数增加,熔沸点升高,如C2H6>CH4, C2H5Cl>CH3Cl,CH3COOH>HCOOH。
ⅴ 同分异构体:链烃及其衍生物的同分异构体随着支链增多,熔沸点降低。如:CH3(CH2)3CH3 (正)>CH3CH2CH(CH3)2(异)>(CH3)4C(新)。芳香烃的异构体有两个取代基时,熔点按对、邻、 间位降低。(沸点按邻、间、对位降低)
④ 金属晶体:金属单质和合金属于金属晶体,其中熔、沸点高的比例数很大,如钨、铂等(但也有低的如汞、铯等)。在金属晶体中金属原子的价电子数越多,原子半径越小,金属阳离子与自由电子静电作用越强,金属键越强,熔沸点越高,反之越低。如:Na<Mg<Al。
合金的熔沸点一般说比它各组份纯金属的熔沸点低。如铝硅合金<纯铝(或纯硅)。
5. 某些物质熔沸点高、低的规律性
① 同周期主族(短周期)金属熔点。如 Li<Be,Na<Mg<Al
② 碱土金属氧化物的熔点均在2000℃以上,比其他族氧化物显著高,所以氧化镁、氧化铝是常用的耐火材料。
③ 卤化钠(离子型卤化物)熔点随卤素的非金属性渐弱而降低。如NaF>NaCl>NaBr>NaI。
通过查阅资料我们发现影响物质熔沸点的有关因素有:①化学键,分子间力(范德华力)、氢键 ;②晶体结构,有晶体类型、三维结构等,好象石墨跟金刚石就有点不一样 ;③晶体成分,例如分子筛的桂铝比 ;④杂质影响:一般纯物质的熔点等都比较高。但是,分子间力又与取向力、诱导力、色散力有关,所以物质的熔沸点的高低不是一句话可以讲清的。我们在中学阶段只需掌握以上的比较规律。
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