AP化學|5分鐘搞定AP化學之熔沸點的比較


來源:   時間:2019-11-20 11:29:19

熔沸點的比較歷年來都是AP化學的重要考點之一,本文將對離子晶體(ionic solid), 原子晶體(covalent network) , 和分子晶體(molecular solid)的熔沸點考點進行總結。
  

離子晶體(ionic solid)

電負性差異較大的原子相互接近會發生電子得失,形成陰陽離子,陰陽離子之間因為庫侖力(coulombic force)形成的化學鍵即為離子鍵(ionic bond)。由離子鍵形成的的晶體叫離子晶體。離子晶體不存在單個的分子,其陰陽離子緊密堆積,向空間無限延伸,是故要使其熔化或者沸騰,需要克服離子鍵,因此離子鍵越強的晶體,也具有較高的熔沸點。
 
離子鍵的強弱受兩個因素的影響:第一個因素是電荷,電荷越大,離子鍵越強;第二個因素是半徑:半徑越小,離子鍵越強。在AP化學考試中優先比較電荷,只有當電荷相同的時候,再去比較半徑。下圖是一個例子:
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解題思路:
從題干本身來看,我們會發現MgO的陰陽離子電荷高于NaF,所以其沸點也遠高于NaF。從問題來看,NaCl和NaF相比,它們電荷數相同,Cl離子半徑大于F離子半徑,所以NaCl的沸點低于NaF沸點,所以該題選A.
 

分子晶體 (molecular solid)

分子晶體是由分子間作用力構成的晶體,要使其熔化或者沸騰,只需要克服分子間作用力即可。分子間作用力越強的分子晶體,其熔沸點也越高。分子間作用力從強到弱分為氫鍵(hydrogen bond),偶極力( dipole-dipole force) 和倫敦色散力(london dispersion force).氫鍵是O,N, F的氫化物之間的作用力,偶極力是極性分子之間的作用力,倫敦色散力是非極性分子之間的作用力。而對非極性分子而言,如果電荷數越多,則電荷運動過程中越容易發生不均勻分布(即更為polarizable),倫敦力越強,熔沸點越高,這也是為什么在常溫下鹵族元素中F和Cl形成的單質為氣體,Br2為液體,I2為固體。以一道真題舉例:
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解題思路:
I2和Br2是非極性分子,分子間是倫敦色散力,I2具有更多的電子,更加polarizable,所以倫敦力更強,表現為沸點更高。選C.
 
再來看一道考題:
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解題思路:
由于氫鍵>偶極力>倫敦力,所以1-propanol的沸點最高,acetone第二,butane最低,選B.
  

原子晶體

原子晶體(covalent network)是由共價鍵連接而成的無限延展的網狀結構,要使其熔化或者沸騰,必須破壞共價鍵,由于原子間相互結合的共價鍵非常強,所以原子晶體熔沸點也非常高。所以AP化學考試中,在不同晶體間進行熔沸點比較的時候,原子晶體>離子晶體>分子晶體。常見的原子晶體有金剛石晶體,單質硅,SiO2等。舉例而言:
 
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解題思路:
因為SiO2是原子晶體,所以熔沸點最高,所以選C.
 
以上便是AP化學熔沸點比較部分的考點你掌握了嗎?
 
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