同素异形体
碳的其中兩種同素異形體,分別是鑽石(左)及石墨(右)
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同素异形体,是指由同一种化学元素构成,而结构形态却不相同的單质。同素异形体由于结构不同,物理性質与化學性質上也有差異。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。
例如磷的兩種同素異形體,紅磷和白磷,它們的燃点分別是攝氏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
非金属
| 元素 | 同素异形体 | 性质 |
|---|---|---|
碳(C) | ||
| 钻石 | 立體結構,等軸晶系,硬度高,透明,导电性弱,导热性强。 | |
| 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 | |
| 无定形碳 | 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個碳原子組成球形32面體 | |
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) | 紅色粉末狀,較安定,不會自燃,無毒 | |
| 黑磷 | 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。 | |
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 | ||
| 红硒 | ||
| 黑硒 | ||
硼(B) | ||
矽(Si) | ||
| 晶体矽 | 金剛石立方結構 | |
| 无定形矽 | 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,有金屬光澤,又稱金屬砷 | |
| 黑砷 | 加熱分解三氧化二砷製得 | |
氢(H) | ||
氢气(H2) | ||
氢3(H3) | 不穩定,只能以激發態存在 | |
| 金属氢 |
金属
| 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。 | |
| 黄锑 | 元素符号Sb4,分子晶体。 | |
| 黑锑 | ||
| 无定形锑 (爆炸性锑) | 电解卤化锑溶液得到。 | |
锡(Sn) | ||
| α-锡(灰锡) | ||
| β-锡(白锡) | 金属锡。 | |
| γ-锡(斜方锡) | ||
鐵(Fe) | ||
| α-鐵(肥粒鐵) | 鐵的同素異形體 | |
| β-鐵 | ||
| ε-鐵 | ||
| γ-鐵(奥氏体) | ||
δ-鐵(Delta ferrite) |
|

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