表 7.4 第 3 周期中一些氯化物的性质
氯化物 |
NaCl |
MgCl2 |
AlCl3 |
SiCl4 |
---|---|---|---|---|
正离子 |
Na+ |
Mg2+ |
Al3+ |
Si4+ |
r+/nm |
0.095 |
0.065 |
0.050 |
0.041 |
熔点/℃ |
801 |
714 |
190(加压下) |
-70 |
沸点/℃ |
1413 |
1412 |
177.8(升华) |
57.57 |
摩尔电导率 (熔点时) |
大 |
尚大 |
很小 |
零 |
晶体类型 |
离子晶体 |
层状结构晶体 |
层状结构晶体 |
分子晶体 |
对于前述的第Ⅱ主族及 p 区、过渡金属的氯化物的熔点规律,可作如下解释。由于 Cl-负离子半径较大,有一定变形性,而第Ⅱ主族的 Sr2+、Ca2+、Mg2+、Be2+的离子半径比同周期的第Ⅰ主族金属离子的半径要小得多,且电荷数为+2。因而正离子的极化力随之有所增强。这就使得第Ⅱ主族金属的氯化物的晶体结构,随着极化作用的增强,自下而上,由 BaCl2 的离子晶体逐渐转变为 MgCl2 的层状结构晶体或 BeCl2 的链状结构晶体(气态 BeCl2 是电偶极矩为零的共价型分子)。BeCl2、MgCl2 可溶于不少有机溶剂,甚至 SrCl2 也颇溶于酒精。这些都说明第Ⅱ主族金属的氯化物由于极化作用已有逐渐向分子晶体过渡的趋向。许多过渡金属及 p 区金属的氯化物,由于正离子电荷数较多,外层电子又可为 9~17、或 18 等电子构型,而可具有较强的极化力,使这些氯化物往往具有自离子型向分子型转变的过渡型晶体的结构,所以大多熔点、沸点比离子晶体的要低。而且由于较高价态“离子”电荷数较多、半径较小,因而具有较强的极化力,就易使其氯化物带有更多的共价性(易偏向分子晶体)。所以高价态金属氯化物比低价态的熔点、沸点往往要低些,挥发性也要强些。
又如,AgCl、AgBr、AgI 颜色逐渐加深而在水中的溶解度却依次减少; 同种元素的硫化物的颜色常比相应的氧化物或氢氧化物的深等,都可从离子极化作用的增强得到解释。
- 氧化物
氧化物是指氧与电负性比氧的要小的元素所形成的二元化合物。人类在生产活动中大量地使用各种氧化物,地壳中除氧外丰度较大的硅、铝、铁就以多种氧化物存在于自然界,例如 SiO2(石英砂)、Al2O3(粘土的主要组分)、Fe2O3 和 Fe3O4 等。
表 7.5 中列出了一些氧化物的熔点。氧化物的沸点的变化规律基本和熔点的一致,数据不再列表;一些金属氧化物(包括 SiO2)的硬度见表 7.6。总的说来,与氯化物相类似,但也存在一些差异。金属性强的元素的氧化物如Na2O、BaO、CaO、MgO 等是离子晶体,熔点、沸点大都较高。大多数非金属元素的氧化物如 SO2、N2O5、CO2 等是共价型化合物,固态时是分子晶体(见图5.25),熔点、沸点低。但与所有的非金属氯化物都是分子晶体不同,非金属硅的氧化物 SiO2(方石英)是原子晶体(见图 5.24),熔点、沸点较高。大多数金属性不大强的元素的氧化物是过渡型化合物,其中一些较低价态金属的氧化物如 Cr2O3、Al2O3、Fe2O3、NiO、TiO2 等可以认为是离子晶体向原子晶体的
过渡,或者说介于离子晶体和原子晶体之间,熔点较高。而高价态金属的氧化物如 V2O5、CrO3、MoO3、Mn2O7 等,由于“金属离子”与“氧离子”相互极化作用强烈,偏向于共价型分子晶
IA |
||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
H2O |
||||||||||||
1 |
0.000 |
|||||||||||
IIA |
||||||||||||
2 |
Li2O >1700 |
BeO 2530 |
||||||||||
Na2O |
MgO |
|||||||||||
3 |
1275S Na2O7 |
|||||||||||
460d |
2852 |
IIIB |
IVB |
VB |
VIB |
VIIB |
VIII |
IB |
IIB |
|||
4 |
KO7 380 K2O 350d |
CaO 2614 |
TiO2 1840 |
V2O5 690 |
CrO3 196 Cr2O3 2266 |
Mn2O7 5.9 MnO2 535d |
Fe2O3 1565 FeO 1369 |
CoO 1795 |
NiO 1984 |
CuO 1326 Cu2O 1235 |
ZnO 1975 |
|
5 |
RbO2 432 Rb2O 400d |
SrCl2 875 |
Y2O3 2410 |
ZrO2 2715 |
Nb2O5 1520 |
MoO3 795 |
RuO4 25.5 |
Rh2O3 1125d |
PdO 870 |
Ag2O 230d |
CdO >1500 |
|
6 |
Cs2O2 400 Cs2O 400d |
BaO 1918 BaO2 450 |
La2O3 2307 |
HfO2 2758 |
Ta2O5 1872 |
WO3 1473 |
Re2O7 约 297 |
OsO4 40.6 |
IrO2 1100d |
PtO 550d |
Au2O3 160d |
HgO 500d Hg2O 100d |
注:摘自参考文献[3],第 4-41 ~ 119 页。
* 系在加压下。 d 表示分解。 s 表示升华。 P2O5 、 Br2O 、 I2O5 、 TiO2 、 Rh2O3 、 SeO2 的数据有一个温度范围,本表