2011年12月26日星期一

物質結構的基礎-c


1.6 離子化合物和共價化合物


12.以氯化鈉、乾冰、蠟和石英為例, 描述離子化合物和共價化合物硬度、熔點、沸點、溶解度和導電性上的分別。

      離子化合物通常較為堅硬,熔點和沸點亦較共價化合物高,例如氯化鈉是離子化合物,其硬度、熔點和沸點高於簡單分子結構的乾冰和蠟。但是,要熔解具有巨型網狀共價結構的化合物,例如石英,必須把原子間的共價鍵破壞,這需要很大的能量。因此,石英具有高熔點和高沸點,亦非常堅硬。

      氯化鈉可溶於水,其水溶液或熔融狀態時可導電,但乾冰、蠟和石英則難溶於水,而且不導電;這是離子化合物和共價化合物的顯著分別了。





13.石英的熔點為1610 , 碘的熔點則是114℃。根據石英和碘的不同結構, 解釋為何它們熔點有這樣大的差異。                     

石英是巨型共價結構,每個矽原子均與四個氧原子結合,每個氧原子又與矽原子結合,成為巨型網狀共價結構。要熔解石英,必須把原子間的共價鍵破壞,這需要很大的能量。因此,石英具有高熔點。

碘是由獨立的分子組成,是簡單分子結構。分子中的碘原子是以強大的共價鍵聯繫,而分子間則由微弱的范德華引力聯繫,因此,分子受熱容易分開,故碘的熔點很低。



14.「鑽石及碘的熔點相差甚遠。」就它們的不同結構,討論及解釋兩者在熔點上的分別。     

鑽石是碳的一種同素異形體,它擁有巨型共價結構。在鑽石中,每個碳原子均與四個碳原子結合成正四面體結構。要熔解鑽石,必須把原子間的共價鍵破壞,這需要很大的能量。因此,鑽石具有高熔點。

碘是由獨立的分子組成,是簡單分子結構。分子中的碘原子是以強大的共價鍵聯繫,而分子間則由微弱的范德華引力聯繫,因此,分子受熱容易分開,故碘的熔點很低。




15.下圖是一個電燈泡的構造, 燈泡內有氬氣:
討論電燈泡各部分有什麼特質,令其適合製造燈泡的一部分?   

鎢的電阻大,通電後發熱發光,鎢的熔點很高,不易熔斷。鋼的熔點很高,不易熔斷,抗張強度高,可支撐鎢絲。

氬是惰性氣體,不會與鎢反應,可減慢鎢絲蒸發,延長燈泡的壽命。

      玻璃透明透光;它熔點高,可抵受高溫;又夠堅硬,可支持燈泡內的壓力變化。

16.試根據二氧化矽、聚乙烯和二氧化碳的結構解釋它們有不同熔點之原因。

二氧化矽是巨型共價結構,每個矽原子均與四個氧原子結合,每個氧原子又與矽原子結合,成為巨型網狀共價結構。要熔解二氧化矽,必須把原子間的共價鍵破壞,這需要很大的能量。因此,二氧化矽具有很高熔點。

二氧化碳是簡單分子結構。分子間由微弱的范德華引力聯繫,因此,分子受熱容易分開,故二氧化碳的熔點很低,在室溫時是氣體。

聚乙烯是巨大分子,分子間的范德華引力較強,分子互相纏結,因此,分子受熱亦不易分開,故熔點較高,在室溫時是固體。

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