同素異形體
外觀
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同素異形體,是指由相同的化學元素組成,而結構形態卻不相同的單質。同素異形體由於結構不同,物理性質與化學性質上也有差異。同素異形體這一術語針對的是單質,而非化合物,更一般的術語是同質異形體,用於晶體材料。[1]
例如磷的兩種同素異形體,紅磷和白磷,它們的燃點分別是攝氏240 °C(464 °F)和40 °C(104 °F),充分燃燒之後的產物都是五氧化二磷;白磷(P4)有劇毒,可溶於二硫化碳,紅磷(Pn)無毒,卻不溶於二硫化碳。同素異形體之間在一定條件下可以相互轉化,這種轉化是一種化學變化。
生活中常見的有,碳的同素異形體石墨、金剛石(即鑽石)、無定形碳等,磷的同素異形體白磷和紅磷,氧元素的同素異形體氧氣和臭氧。
同素異形體列表
[編輯]非金屬
[編輯]元素 | 同素異形體 | 性質 |
---|---|---|
碳(C) | ||
鑽石 | 立體結構,等軸晶系,硬度高,透明,導電性弱,導熱性強。 | |
石墨 | 平面結構,柔軟,可導電 | |
藍絲黛爾石 | 是一種六方晶系的金剛石 | |
無定形碳 | 又稱非晶質碳 | |
奈米碳管 | 結構呈管狀由六邊形組成的蜂窩狀結構 | |
碳60 富勒烯 | 60個碳原子組成截角正二十面體 | |
磷(P) | ||
白磷(黃磷) | 標準狀況下為白色或淡黃色固體,溶於二硫化碳。室溫下在空氣中冒煙,易自燃。有劇毒。化學性質比紅磷活潑。 | |
紅磷(赤磷) | 紅色粉末狀,較安定,不會自燃,無毒 | |
黑磷(灰磷) | 有金屬光澤,又稱金屬磷,是高聚的不溶性固體,最安定,可導電 | |
紫磷 | 又稱希托夫磷,單斜晶系 | |
氧(O) | ||
氧氣(O2) | 標準狀況下為強氧化性的氣體,無色無味,溫度將至-182.97℃變成淡藍色液體,-222.80℃變成淡藍色雪花狀固體。 | |
臭氧(O3) | 氧化性比氧氣還要強的淡藍色氣體,有特殊的腥味,常溫下能將銀、硫化鉛等物質氧化。氧氣在放電下轉化為臭氧,而臭氧受熱即可變回氧氣。 | |
氧4(四聚氧)(O4) | 亞穩態存在,存在時間很短。 | |
氧8(紅氧)(O8) | 深紅色固體,由氧氣在室溫下於10GPa轉變而成(壓力繼續增大會逐漸變成黑色)。O8表現出單斜晶系的C2/m對稱。 | |
金屬氧 | 由ε相的O8在96GPa以上轉變為ζ相的金屬氧,金屬氧在低溫下表現出超導性。 | |
氮(N) | ||
氮氣(N2) | 標準狀況下為氣體,無色無味,溫度將至-196℃變成無色液體,-210℃變成無色固體。 | |
氮3(N3) | 可能是環狀或直綫狀的分子,極不穩定。 | |
氮4(N4) | 性質不穩定,容易分解成氮氣,同時釋放能量。 | |
氮8(N8),又名八氮立方烷 | 還未發現,是一種假想的單質。預計擁有22.9 MJ/kg的能量密度。 | |
氮6 | 還未發現 | |
硫(S) | ||
彈性硫 | ||
單斜硫(S8) | 淺黃色固體,熔點119℃。 | |
斜方硫(S8) | 黃色固體,熔點112.8℃。 | |
硒(Se) | ||
灰硒 | 灰硒是半導體,具有可觀的光電導性 | |
紅硒 | ||
黑硒 | 脆性,有光澤,結構不規則和複雜 | |
硼(B) | ||
無定形硼 | ||
結晶硼 | ||
矽(Si) | ||
晶體矽 | 金剛石立方結構 | |
無定形矽 | 比晶體矽熔點低,密度和硬度也低。 | |
砷(As) | ||
黃砷 | 分子晶體,由四個As原子組成。 | |
灰砷 | 最安定,有金屬光澤,又稱金屬砷 | |
黑砷 | 加熱分解三氧化二砷製得 | |
氫(H) | ||
氫氣(H2) | 由兩個氫原子以共價鍵結合,是最輕的氣體。易燃。 | |
氫3(H3) | 不穩定,只能以激發態存在 | |
金屬氫 |
金屬
[編輯]元素 | 同素異形體 | 性質 |
---|---|---|
鍺(Ge) | ||
α-鍺 | ||
β-鍺 | 高壓下形成。 | |
銻(Sb) | ||
金屬銻 | 銻的最穩定的同素異形體。 | |
黑銻 | ||
錫(Sn) | ||
α-錫(灰錫) | ||
β-錫(白錫) | 金屬錫。 | |
γ-錫(斜方錫) | ||
σ-錫 | 高壓下形成[2] | |
鐵(Fe) | ||
α-鐵(肥粒鐵) | 鐵的同素異形體 | |
β-鐵 | ||
ε-鐵 | ||
γ-鐵(沃斯田鐵) | ||
δ-鐵(Delta ferrite) |
- ^ 國際純化學和應用化學聯合會,化學術語概略,第二版。(金皮書)(1997)。在線校正版: (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.