同素异形体
相同元素不同形态的单质
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同素异形体,是指由相同的化学元素组成,而结构形态却不相同的单质。同素异形体由于结构不同,物理性质与化学性质上也有差异。同素异形体这一术语针对的是单质,而非化合物,更一般的术语是同质异形体,用于晶体材料。[1]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f9/Diamond_and_graphite.jpg/300px-Diamond_and_graphite.jpg)
例如磷的两种同素异形体,红磷和白磷,它们的燃点分别是摄氏240 °C(464 °F)和40 °C(104 °F),充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷;白磷(P4)有剧毒,可溶于二硫化碳,红磷(Pn)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。
生活中常见的有,碳的同素异形体石墨、金刚石(即钻石)、无定形碳等,磷的同素异形体白磷和红磷,氧元素的同素异形体氧气和臭氧。
同素异形体列表
编辑非金属
编辑元素 | 同素异形体 | 性质 |
---|---|---|
碳(C) | ||
钻石 | 立体结构,等轴晶系,硬度高,透明,导电性弱,导热性强。 | |
石墨 | 平面结构,柔软,可导电 | |
蓝丝黛尔石 | 是一种六方晶系的金刚石 | |
无定形碳 | 又称非晶质碳 | |
奈米碳管 | 结构呈管状由六边形组成的蜂窝状结构 | |
碳60 富勒烯 | 60个碳原子组成截角正二十面体 | |
磷(P) | ||
白磷(黄磷) | 标准状况下为白色或淡黄色固体,溶于二硫化碳。室温下在空气中冒烟,易自燃。有剧毒。化学性质比红磷活泼。 | |
红磷(赤磷) | 红色粉末状,较安定,不会自燃,无毒 | |
黑磷(灰磷) | 有金属光泽,又称金属磷,是高聚的不溶性固体,最安定,可导电 | |
紫磷 | 又称希托夫磷,单斜晶系 | |
氧(O) | ||
氧气(O2) | 标准状况下为强氧化性的气体,无色无味,温度将至-182.97℃变成淡蓝色液体,-222.80℃变成淡蓝色雪花状固体。 | |
臭氧(O3) | 氧化性比氧气还要强的淡蓝色气体,有特殊的腥味,常温下能将银、硫化铅等物质氧化。氧气在放电下转化为臭氧,而臭氧受热即可变回氧气。 | |
氧4(四聚氧)(O4) | 亚稳态存在,存在时间很短。 | |
氧8(红氧)(O8) | 深红色固体,由氧气在室温下于10GPa转变而成(压强继续增大会逐渐变成黑色)。O8表现出单斜晶系的C2/m对称。 | |
金属氧 | 由ε相的O8在96GPa以上转变为ζ相的金属氧,金属氧在低温下表现出超导性。 | |
氮(N) | ||
氮气(N2) | 标准状况下为气体,无色无味,温度将至-196℃变成无色液体,-210℃变成无色固体。 | |
氮3(N3) | 可能是环状或直线状的分子,极不稳定。 | |
氮4(N4) | 性质不稳定,容易分解成氮气,同时释放能量。 | |
氮8(N8),又名八氮立方烷 | 还未发现,是一种假想的单质。预计拥有22.9 MJ/kg的能量密度。 | |
氮6 | 还未发现 | |
硫(S) | ||
弹性硫 | ||
单斜硫(S8) | 浅黄色固体,熔点119℃。 | |
斜方硫(S8) | 黄色固体,熔点112.8℃。 | |
硒(Se) | ||
灰硒 | 灰硒是半导体,具有可观的光电导性 | |
红硒 | ||
黑硒 | 脆性,有光泽,结构不规则和复杂 | |
硼(B) | ||
无定形硼 | ||
结晶硼 | ||
硅(Si) | ||
晶体硅 | 金刚石立方结构 | |
无定形硅 | 比晶体硅熔点低,密度和硬度也低。 | |
砷(As) | ||
黄砷 | 分子晶体,由四个As原子组成。 | |
灰砷 | 最安定,有金属光泽,又称金属砷 | |
黑砷 | 加热分解三氧化二砷制得 | |
氢(H) | ||
氢气(H2) | 由两个氢原子以共价键结合,是最轻的气体。易燃。 | |
氢3(H3) | 不稳定,只能以激发态存在 | |
金属氢 |
金属
编辑元素 | 同素异形体 | 性质 |
---|---|---|
锗(Ge) | ||
α-锗 | ||
β-锗 | 高压下形成。 | |
锑(Sb) | ||
金属锑 | 锑的最稳定的同素异形体。 | |
黑锑 | ||
锡(Sn) | ||
α-锡(灰锡) | ||
β-锡(白锡) | 金属锡。 | |
γ-锡(斜方锡) | ||
σ-锡 | 高压下形成[2] | |
铁(Fe) | ||
α-铁(铁素体) | 铁的同素异形体 | |
β-铁 | ||
ε-铁 | ||
γ-铁(奥氏体) | ||
δ-铁(Delta ferrite) |
- ^ 国际纯化学和应用化学联合会,化学术语概略,第二版。(金皮书)(1997)。在线校正版: (2006–) "Allotrope"。doi:10.1351/goldbook.A00243
- ^ Molodets, A. M.; Nabatov, S. S. Thermodynamic Potentials, Diagram of State, and Phase Transitions of Tin on Shock Compression. High Temperature. 2000, 38 (5): 715–721. S2CID 120417927. doi:10.1007/BF02755923.