浅议共价键在晶体中扮演的角色

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在《物质结构与性质》的学习中，我们会学习到分子晶体、原子晶体，它们一般都是非金属单质或者由非金属元素形成的共价化合物，并且都存在共价键(稀有气体除外)。但共价键在分子晶体和原子晶体中扮演了不同的角色，要想搞清楚这一点，就要搞清楚晶体之间的作用力是范德华力还是共价键，晶体微粒是分子还是原子，即确定好是分子晶体还是原子晶体。

一般可以从物质的分类加以判断：分子晶体有部分非金属单质(如H2、Cl2等)、所有非金属氢化物(如 NH3、H2O、HCl等)、部分非金属氧化物(如 CO2、SO2、SO3等)、几 乎 所 有 的 酸 (如 H2SO4、HNO3等)、大部分有机化合物(如烃、醇、醛等)。高中化学要求掌握的原子晶体种类较少，主要有金刚石、晶体硅、晶体硼、金刚砂、SiO2晶体等。分子晶体内分子之间依靠范德华力或者氢键形成晶体，所以分子晶体的物理性质(如熔、沸点)和范德华力或者氢键有关，和分子内的共价键无关，分子内的共价键决定了分子的热稳定性。而在原子晶体中原子之间依靠共价键形成晶体，所以原子晶体内的共价键决定了原子晶体的熔、沸点，通常共价键越强，原子晶体的熔、沸点越高。可见，共价键在不同晶体中扮演了不同的角色，下面举例说明。

例题下列物质性质的变化规律不正确的是( )。

A.H2O、H2S、H2Se、H2Te的热稳定性依次减弱

B.CF4、CCl4、CBr4、CI4的熔、沸点逐渐升高

C.金刚石、晶体硅、金刚砂的熔、沸点逐渐降低

D.熔点：K＜Na＜Mg＜Al

分析：H2O、H2S、H2Se、H2Te这些非金属氢化物的热稳定性强弱取决于分子内共价键的强弱，O、S、Se、Te的原子半径依次增大，共价键的键长依次增长，键能依次减小，所以H2O、H2S、H2Se、H2Te的热稳定性依次减弱，A 项正确。CF4、CCl4、CBr4、CI4这些共价化合物都属于分子晶体，熔、沸点的高低取决于范德华力的大小，对于结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，B项正确。金刚石、晶体硅、金刚砂都属于原子晶体，原子晶体熔、沸点的高低取决于共价键的强弱，金刚石中键的键长＜金刚砂中键的键长＜晶体硅中键的键长，所以金刚石、金刚砂、晶体硅的键能依次减小，熔、沸点依次降低，C项错误。K、Na、Mg、Al都属于金属晶体，金属晶体的熔、沸点高低取决于金属键的强弱，一般来说，金属阳离子的半径越小，离子所带的电荷越多，金属阳离子和自由电子之间的作用力就越强，金属键就越强，晶体的熔、沸点就越高，D项正确。答案为C。

总结：同学们一定要掌握同类晶体熔、沸点的比较思路。先判断晶体类型→确定影响熔、沸点的原因→对影响因素进行比较分析。如原子晶体→影响熔、沸点的是共价键键能→影响键能的是键长→影响键长的是原子半径，规律是原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越牢固，原子晶体的熔、沸点越高。又如分子晶体(结构相似)→影响熔、沸点的是范德华力→影响范德华力的是相对分子质量，规律是结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。总之，共价键在原子晶体和分子晶体中都会存在，但是共价键在不同晶体中扮演的角色不同，只有搞清楚晶体类型，才能明确共价键影响的是分子的热稳定性还是晶体的熔、沸点。