同素异形体
| 同素异形体 |
同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，因排列方式不同，而具有不同性质的单质。同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有着活性的差异。例如磷的两种同素异形体，红磷和白磷，它们的着火点分别是240和40摄氏度，但是充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷；白磷有剧毒，可溶于二硫化碳，红磷无毒，却不溶于二硫化碳。同素异形体之间在一定条件下可以相互转化，这种转化是一种化学变化。同素异形体的存在不是个别的孤立的现象，而是非金属元素（也包括周期表上对角线附近的少数金属）的最外层电子数较多，成键方式多样的宏观反映。稀有气体元素由于原子结构的稳定性，氢及卤素由于成键方式的单一性，都难以形成同素异形体。生活中最常见的，有碳的同素异形体：金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯和石墨炔；磷的同素异形体：白磷和红磷；氧的同素异形体：氧气、臭氧、四聚氧和红氧。
目录
简介
同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，性质差异的原因是结构不同。同素异形体之间的转化属于化学变化，但不属于氧化还原反应。例如氧气是没有颜色、没有气味的气体，而臭氧是淡蓝色、有鱼腥味的气体；氧气的沸点为-183℃，而臭氧的沸点为-112.4℃。同素异形体的化学性质相似。以熟知的金刚石与石墨为例，金刚石每个碳原子与相邻的四个碳原子以共价键连接，形成四面体结构，是一种原子晶体。而石墨中，碳原子呈层状排列，每一层的碳原子以共价键连接形成平面六边形，因此相对稳定，但层与层只见仅依靠微弱的分子间作用力连接，易发生相对滑动，因此石墨的化学性质与金刚石相比更为活泼，物理性质差异更加明显，金刚石是无色透明的晶体，熔点与硬度远大于石墨。而石墨是深灰色、质软、不透明，易导电的片状固体。
评价
在大气平流层的25km处，存在一厚度为20km臭氧层，臭氧浓度可达10ppm。在臭氧层中，存在O2和O3相互转化的动态平衡：O2⇌O3。在转化过程中吸收了大量的紫外线，所以，臭氧层是地球上生物免遭紫外线伤害的自然屏障。 .早在上个世纪30年代，就已经开始有石墨转化为金刚石的工业生产。目前，制得的金刚石虽达不到宝石级，但满足工业生产的要求还是绰绰有余的。90年代后，由石墨制得C60等球状分子和碳纳米管及其化合物C60H60、C60F60及笼形的金属化合物。2004年英国科学家又成功地从石墨晶体中剥离出单层的石墨片，这种世界上最薄的材料具有优异的导电导热性和其他特殊的性质，必将在社会生产的各种领域大有作为。同素异形体的相互转化有时也会给人类带来危害。最典型的例子是白锡在13.2℃时开始转化为灰锡，低温或已有少量灰锡时，这种转变加速。由于白锡是金属晶体，密度较大，而灰锡是金刚石型的原子晶体，密度较小，所以白锡在低温转化为灰锡时体积迅速膨胀，生成的灰锡呈粉末状，造成锡制品的损坏。在不明真相的年代，这种现象被称为“锡瘟”。1873年英国的斯科特率领的南极探险队由于用锡焊制的油桶在低温下发生“锡瘟”致使燃油泄漏而遇难。 [1]