一、根据作用力类型和大小比较熔沸点
1、不同晶体类型的物质
(1)、一般情况下,原子晶体>离子晶体>分子晶体,而金属晶体的熔沸点
差异较大,有的很高(钨),有的很低(汞)。
(2)、对于有明显状态差异的物质,根据常温下状态进行判断。如
NaCl>Hg>CO2
2、同种晶体类型
(1)、同属原子晶体:原子间通过共价键形成原子晶体,原子晶体的熔沸
点取决于共价键的强弱。一般,原子半径越大,共价键越长,共价键就越弱,熔
沸点越低。如:金刚石(C—C)>碳化硅(C—Si)>晶体硅(Si—Si)
(2)、同属离子晶体:阴阳离子通过离子键形成离子晶体,离子晶体的熔
沸点取决于离子键的强弱,离子所带电荷越多,离子半径越小,则离子键越强,
熔沸点越高。如:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl
(3)、同属金属晶体:金属阳离子和自由电子通过金属键形成金属晶体,
金属阳离子带的电荷越多,半径越小,金属键越强,熔沸点越高。如:Al>Mg>Na
(4)、分子晶体
分子之间通过分子间作用力形成分子晶体,分子晶体熔沸点比较复杂,有许
多具体情况需要分别讨论。
1、组成和结构相似的分子晶体,一般相对分子质量越大,分子间作用力
越强,熔沸点越高,如I2>Br2>Cl2>F2;CH4
2、组成和结构不相似的物质,分子的极性越大,熔沸点越高,如CO>N2
3、同分异构体之间
a.一般支链越多,熔沸点越低。如沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷
b.结构越对称,熔沸点越低。如沸点:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯
4、若分子间存在氢键,则熔沸点会反常高,通常含有氢键的物质有氨、
冰、干冰,乙醇。如HF>HI>HBr>HCl
二、熔沸点的应用
1、理解与熔沸点相关的物理性质——液化、挥发和升华
物质的沸点相对较高者,则该物质较易被液化。如SO2(沸点-10℃)、NH3
(-33.35℃)、Cl2(-34.5℃)被液化由易到难的顺序是SO2、NH3、Cl2。物质
的沸点越低,则越容易挥发(汽化),如液溴(58.78℃)、苯(80.1℃)易挥
发,浓硫酸(338℃)难挥发等。如果某物质熔沸点接近,如氯化铝(熔点190.70°
C沸点180.53°C)碘(熔点113.5°C沸点184.35°C),则容易升华。
2、根据物质的沸点不同对混合物进行分离
工业上制备氮气,通常是利用氮气的沸点(-195.8 ℃)比氧气的沸点(-183 ℃)
低而蒸馏液态空气而得;石油工业中利用石油中各组分的沸点不同,通过控制加热的温度来
进行分馏得到各种馏分;工业利用酒精的沸点(78 ℃)比水的沸点(100 ℃)低而采用吸
水蒸馏的方法制取无水酒精等。
3、利用物质的沸点控制反应的进行
①高沸点的酸制备低沸点的酸。如用高沸点的H2SO4制备低沸点的HCl、HF、
HNO3等;用高沸点的H3PO4制备低沸点的HBr、HI等。
②控制反应温度使一些特殊反应得以发生。如:Na+KClK↑+NaCl,已知
钠的沸点(882.9 ℃)高于钾的沸点(774 ℃),故可以通过控制温度(800 ℃
左右)使钾呈气态,钠呈液态,应用化学平衡移动原理,不断使钾的蒸气脱离反
应体系,平衡向右移动,反应得以发生。
4、解释某些化学反应
①如工业上利用电解法冶炼Mg时,为什么不选择MgO为原料而是选择MgCl2为原料?
这是因为MgO的熔点太高(2 800 ℃),耗能多,而MgCl2的熔点低(712 ℃),消耗能量
少。
②工业上用Al2O3为原料通过电解法冶炼Al时,为什么要加入冰晶石?这是因为Al2O3
的熔点高(2 045 ℃),而加入冰晶石后可以使Al2O3在1 000 ℃左右溶解在冰晶石中。
如果需要100 ℃以下的温度,可选择水浴加热;如果需要100~200 ℃的温度,可选择油浴加热,沸点不同使然。
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。
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
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
一、根据作用力类型和大小比较熔沸点
1、不同晶体类型的物质
(1)、一般情况下,原子晶体>离子晶体>分子晶体,而金属晶体的熔沸点
差异较大,有的很高(钨),有的很低(汞)。
(2)、对于有明显状态差异的物质,根据常温下状态进行判断。如
NaCl>Hg>CO2
2、同种晶体类型
(1)、同属原子晶体:原子间通过共价键形成原子晶体,原子晶体的熔沸
点取决于共价键的强弱。一般,原子半径越大,共价键越长,共价键就越弱,熔
沸点越低。如:金刚石(C—C)>碳化硅(C—Si)>晶体硅(Si—Si)
(2)、同属离子晶体:阴阳离子通过离子键形成离子晶体,离子晶体的熔
沸点取决于离子键的强弱,离子所带电荷越多,离子半径越小,则离子键越强,
熔沸点越高。如:MgO>MgCl2>NaCl>CsCl
(3)、同属金属晶体:金属阳离子和自由电子通过金属键形成金属晶体,
金属阳离子带的电荷越多,半径越小,金属键越强,熔沸点越高。如:Al>Mg>Na
(4)、分子晶体
分子之间通过分子间作用力形成分子晶体,分子晶体熔沸点比较复杂,有许
多具体情况需要分别讨论。
1、组成和结构相似的分子晶体,一般相对分子质量越大,分子间作用力
越强,熔沸点越高,如I2>Br2>Cl2>F2;CH4
2、组成和结构不相似的物质,分子的极性越大,熔沸点越高,如CO>N2
3、同分异构体之间
a.一般支链越多,熔沸点越低。如沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷
b.结构越对称,熔沸点越低。如沸点:邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯
4、若分子间存在氢键,则熔沸点会反常高,通常含有氢键的物质有氨、
冰、干冰,乙醇。如HF>HI>HBr>HCl
二、熔沸点的应用
1、理解与熔沸点相关的物理性质——液化、挥发和升华
物质的沸点相对较高者,则该物质较易被液化。如SO2(沸点-10℃)、NH3
(-33.35℃)、Cl2(-34.5℃)被液化由易到难的顺序是SO2、NH3、Cl2。物质
的沸点越低,则越容易挥发(汽化),如液溴(58.78℃)、苯(80.1℃)易挥
发,浓硫酸(338℃)难挥发等。如果某物质熔沸点接近,如氯化铝(熔点190.70°
C沸点180.53°C)碘(熔点113.5°C沸点184.35°C),则容易升华。
2、根据物质的沸点不同对混合物进行分离
工业上制备氮气,通常是利用氮气的沸点(-195.8 ℃)比氧气的沸点(-183 ℃)
低而蒸馏液态空气而得;石油工业中利用石油中各组分的沸点不同,通过控制加热的温度来
进行分馏得到各种馏分;工业利用酒精的沸点(78 ℃)比水的沸点(100 ℃)低而采用吸
水蒸馏的方法制取无水酒精等。
3、利用物质的沸点控制反应的进行
①高沸点的酸制备低沸点的酸。如用高沸点的H2SO4制备低沸点的HCl、HF、
HNO3等;用高沸点的H3PO4制备低沸点的HBr、HI等。
②控制反应温度使一些特殊反应得以发生。如:Na+KClK↑+NaCl,已知
钠的沸点(882.9 ℃)高于钾的沸点(774 ℃),故可以通过控制温度(800 ℃
左右)使钾呈气态,钠呈液态,应用化学平衡移动原理,不断使钾的蒸气脱离反
应体系,平衡向右移动,反应得以发生。
4、解释某些化学反应
①如工业上利用电解法冶炼Mg时,为什么不选择MgO为原料而是选择MgCl2为原料?
这是因为MgO的熔点太高(2 800 ℃),耗能多,而MgCl2的熔点低(712 ℃),消耗能量
少。
②工业上用Al2O3为原料通过电解法冶炼Al时,为什么要加入冰晶石?这是因为Al2O3
的熔点高(2 045 ℃),而加入冰晶石后可以使Al2O3在1 000 ℃左右溶解在冰晶石中。
如果需要100 ℃以下的温度,可选择水浴加热;如果需要100~200 ℃的温度,可选择油浴加热,沸点不同使然。
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。
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
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