淺議共價(jià)鍵在晶體中扮演的角色

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在《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》的學(xué)習(xí)中，我們會(huì)學(xué)習(xí)到分子晶體、原子晶體，它們一般都是非金屬單質(zhì)或者由非金屬元素形成的共價(jià)化合物，并且都存在共價(jià)鍵(稀有氣體除外)。但共價(jià)鍵在分子晶體和原子晶體中扮演了不同的角色，要想搞清楚這一點(diǎn)，就要搞清楚晶體之間的作用力是范德華力還是共價(jià)鍵，晶體微粒是分子還是原子，即確定好是分子晶體還是原子晶體。

一般可以從物質(zhì)的分類加以判斷：分子晶體有部分非金屬單質(zhì)(如H2、Cl2等)、所有非金屬氫化物(如 NH3、H2O、HCl等)、部分非金屬氧化物(如 CO2、SO2、SO3等)、幾 乎 所 有 的 酸 (如 H2SO4、HNO3等)、大部分有機(jī)化合物(如烴、醇、醛等)。高中化學(xué)要求掌握的原子晶體種類較少，主要有金剛石、晶體硅、晶體硼、金剛砂、SiO2晶體等。分子晶體內(nèi)分子之間依靠范德華力或者氫鍵形成晶體，所以分子晶體的物理性質(zhì)(如熔、沸點(diǎn))和范德華力或者氫鍵有關(guān)，和分子內(nèi)的共價(jià)鍵無(wú)關(guān)，分子內(nèi)的共價(jià)鍵決定了分子的熱穩(wěn)定性。而在原子晶體中原子之間依靠共價(jià)鍵形成晶體，所以原子晶體內(nèi)的共價(jià)鍵決定了原子晶體的熔、沸點(diǎn)，通常共價(jià)鍵越強(qiáng)，原子晶體的熔、沸點(diǎn)越高。可見(jiàn)，共價(jià)鍵在不同晶體中扮演了不同的角色，下面舉例說(shuō)明。

例題下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律不正確的是( )。

A.H2O、H2S、H2Se、H2Te的熱穩(wěn)定性依次減弱

B.CF4、CCl4、CBr4、CI4的熔、沸點(diǎn)逐漸升高

C.金剛石、晶體硅、金剛砂的熔、沸點(diǎn)逐漸降低

D.熔點(diǎn)：K＜Na＜Mg＜Al

分析：H2O、H2S、H2Se、H2Te這些非金屬氫化物的熱穩(wěn)定性強(qiáng)弱取決于分子內(nèi)共價(jià)鍵的強(qiáng)弱，O、S、Se、Te的原子半徑依次增大，共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)依次增長(zhǎng)，鍵能依次減小，所以H2O、H2S、H2Se、H2Te的熱穩(wěn)定性依次減弱，A 項(xiàng)正確。CF4、CCl4、CBr4、CI4這些共價(jià)化合物都屬于分子晶體，熔、沸點(diǎn)的高低取決于范德華力的大小，對(duì)于結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點(diǎn)越高，B項(xiàng)正確。金剛石、晶體硅、金剛砂都屬于原子晶體，原子晶體熔、沸點(diǎn)的高低取決于共價(jià)鍵的強(qiáng)弱，金剛石中鍵的鍵長(zhǎng)＜金剛砂中鍵的鍵長(zhǎng)＜晶體硅中鍵的鍵長(zhǎng)，所以金剛石、金剛砂、晶體硅的鍵能依次減小，熔、沸點(diǎn)依次降低，C項(xiàng)錯(cuò)誤。K、Na、Mg、Al都屬于金屬晶體，金屬晶體的熔、沸點(diǎn)高低取決于金屬鍵的強(qiáng)弱，一般來(lái)說(shuō)，金屬陽(yáng)離子的半徑越小，離子所帶的電荷越多，金屬陽(yáng)離子和自由電子之間的作用力就越強(qiáng)，金屬鍵就越強(qiáng)，晶體的熔、沸點(diǎn)就越高，D項(xiàng)正確。答案為C。

總結(jié)：同學(xué)們一定要掌握同類晶體熔、沸點(diǎn)的比較思路。先判斷晶體類型→確定影響熔、沸點(diǎn)的原因→對(duì)影響因素進(jìn)行比較分析。如原子晶體→影響熔、沸點(diǎn)的是共價(jià)鍵鍵能→影響鍵能的是鍵長(zhǎng)→影響鍵長(zhǎng)的是原子半徑，規(guī)律是原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越牢固，原子晶體的熔、沸點(diǎn)越高。又如分子晶體(結(jié)構(gòu)相似)→影響熔、沸點(diǎn)的是范德華力→影響范德華力的是相對(duì)分子質(zhì)量，規(guī)律是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點(diǎn)越高。總之，共價(jià)鍵在原子晶體和分子晶體中都會(huì)存在，但是共價(jià)鍵在不同晶體中扮演的角色不同，只有搞清楚晶體類型，才能明確共價(jià)鍵影響的是分子的熱穩(wěn)定性還是晶體的熔、沸點(diǎn)。