化学里如何比较熔沸点高低?

Question

化学里如何比较熔沸点高低?

Answer 1

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.
在近年的高考试题及高考模拟题中我们常遇到这样的题目：
下列物质按熔沸点由低到高的顺序排列的是,
A、二氧化硅,氢氧化钠,萘 B、钠、钾、铯
C、干冰,氧化镁, 磷酸 D、C2H6,C(CH3)4,CH3(CH2)3CH3
在我们现行的教科书中并没有完整总结物质的熔沸点的文字,在中学阶段的解题过程中,具体比较物质的熔点、沸点的规律主要有如下：
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 LiNaI.
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.