无机化学学习中重要的一般规律总结

1无机化学学习中重要的一般规律1.各种类型的晶体的熔沸点变化规律表1物质熔沸点变化规律类型变化规律特殊情况和解释同一主族金属单质越向下熔点渐低ⅣA族的锡熔点比铅低，还有ⅢA族的镓熔点比铟、铊低；非金属单质越向下熔点、沸点渐高碳族元素特殊，即C，Si，Ge，Sn越向下，熔点越低，与金属族相似；同周期高熔点单质非金属元素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℃）。低熔点单质非金属元素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，金属元素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。原子晶体熔、沸点高于离子晶体，又高于分子晶体原子半径推导出键长、键能再比较。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离子晶体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。离子极化和离子相互极化理论分子晶体分子间作用力而定，分子晶体分子间作用力越大物质的熔沸点越高，反之越低。氢键的分子晶体，熔沸点反常地高，如：H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S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。CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4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。CO＞N2，CH3OH＞CH3—CH3在高级脂肪酸形成的油脂中，不饱和程度越大，熔沸点越低。C17H35COOH（硬脂酸）＞C17H33COOH（油酸）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。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。金属晶体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。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。铝硅合金＜纯铝（或纯硅22.无机化合物颜色的变化规律表2无机化合物颜色的变化规律类别变化规律规律解释实例同周期元素最高价态氧化物颜色依次加深第四周期元素的阳离子从K+到Mn2+的价电子虽然具有相同的电子构型s2p6，但所带的电荷数不同,故此离子的极化能力也不同，从K+，Mn2+的离子极化力是依次增大的,由于离子的相互极化与极化力成正比,所以它们氧化物的颜色是依次加深的。表2.1同种元素同一价态的氢氧化物、氧化物及硫化物的颜色依次加深离子间的相互极化作用与变形性成正比,相互极化作用越强，物质的颜色则越深，离子的变形性为:OH-O2-S2-,所以,同种元素同一价态的氢氧化物、氧化物及硫化物的颜色是依次加深的。表2.2特殊情况有些化合物的颜色随温度的升高而加深温度升高时,离子振动的振幅将加大,阴阳离子间的距离随振幅的增大而缩短,离子间相互极化作用加剧,使电子能级发生改变，基态和激发态能差减小,电子激发所需能量降低,造成颜色随着温度升高而加深.也可以这样理解,加热导致温度升高使阳离子极化力增大,阴离子的极化率增大,两者共同作用使得离子的极化作用增强,物质的颜色变深。表2.3表2.1第四周期元素的氧化物颜色变化规律与极化力的关系化合物K2OCaOSc2O3TiO2V2O5CrO2Mn2O7颜色白色白色白色白色橙色暗红色黑绿色极化力3.69.72.1342.79.7148225表2.2同种元素同一价态的氢氧化物氧化物及硫化物的颜色变化规律氢氧化物颜色氧化物颜色硫化物颜色Fe(OH)2白色FeO黑色FeS黑色Co(OH)2白色CoO灰绿色CoS黑色Sn(OH)2白色SnO灰色SnS棕黄色3表2.3某些化合物的颜色变化与温度的关系化合物SnO2AgIPbI2K2Cr2O7AlCl3BiCl3室温白色黄色橙黄橙黄白色黄色加热黄色洋红红黄暗红黄色红色3.化合物溶解度的变化规律物质的溶解度是一个复杂的问题，它与晶格能、水化能、键能等因素有关，但离子的极化往往起很重要的作用。一般说来，由于偶极水分子的吸引，离子化合物是可溶于水的，而共价型的无机晶体却难溶于水。因为水的介电常数（约为80）大，离子化合物中阳、阴离子间的吸引力在水中可以减少80倍，容易受热运动及其它力量冲击而分离溶解。如果离子间相互极化强烈，离子间吸引力很大，甚至于键型变化，由离子键向共价键过渡，无疑会增加溶解的难度。因此说，随着无机物中离子间相互极化作用的增强，共价程度增强，其溶解度下降。表3化合物溶解度的变化规律类型变化规律实例和解释金属卤化物金属卤化物IA族比IB族的溶解度大NaCl的溶解度为36g,CuCl的溶解度为1.52g。Cu+是18e-构型的子,屏蔽效应小于8e-构型的，离子间相互极化作用是CuCl大于NaCl，导致CuCl成为共价型分子,难溶于水。AgX的溶解度随F-、Cl-、Br-、I-的次序递减。阴离子极化率增大,变形性增大,它们的化学键从离子键向共价键过渡,AgCl、AgBr为过渡型,AgI为共价键。含氧酸盐溶解度金属碳酸盐ⅠA族比ⅡA族易溶M+与M2+的电子构型相同,衡量极化力只从Z2/r考虑即可,ⅠA族比ⅡA族金属离子的Z2/r小,同种金属的硝酸盐溶解度大于碳酸盐Ca(NO3)2易溶于水,这要从阴离子变形性的角度分析.对于NO3-、CO32-这类复杂的阴离子,其变形性的大小随中心原子的氧化数增加而减小,变形性NO3-CO32-,阴阳离子间相互极化作用是Ca(CO3)2Ca(NO3)2,所以,溶解度是Ca(CO3)2Ca(NO3)2。44.无机化合物的热稳定性在离子化合物中，如果阳离子极化力强，阴离子变形性大，受热时则因相互作用强烈，阴离子的价电子振动剧烈，可越过阳离子外壳电子斥力进入阳离子的原子轨道，为阳离子所有，从而使化合物分解。在二元化合物中，对于同一阴离子，若阳离子极化力越大，则化合物越不稳定。例如，KBr的稳定性远远大于AgBr的稳定性。对于同一阳离子来说，阴离子的变形性越大，电子越易靠拢阳离子上，化合物就越不稳定，越容易分解。表4无机化合物的热稳定性类别变化规律规律解释实例金属卤化物金属无机化合物的热稳定性按F-→I-的顺序递减金属卤化物在受热的情况下,分子中价电子振动加剧,电子云的偏向程度随阴离子的变形性增大而增强,当阴离子变形性足够大时，它的一个价电子就可以越过阳离子外层电子斥力而进入阳离子的轨道,归阳离子所有，此时,金属卤化物将发生分解。卤化铜的分解温度将随着阴离子变形性的增大而降低,所以,热分解温度CuF2比CuI2高。同一金属卤化物低价态比高价态热稳定性高原因是高价金属离子Z2/r值大,极化力强于低价离子,受热后阴阳离子间极化作用大于低价离子,分解所需温度则低，热稳定性就差。PbCl2对热比较稳定,PbCl4在105℃发生爆炸而分解,含氧酸盐过渡金属碳酸盐比碱土金属碳酸盐易分解,碱土金属碳酸盐比碱金属碳酸盐易分解对含氧酸盐的热分解要从含氧酸根的结构分析,例,CO32-是一个复杂的阴离子,CO32-中的三O2-可以看成是先被C4+所极化,极化的结果使O2-产生偶极，同时,金属离子对O2-也产生极化,极化效应与C4+相反,称之为金属离子的反极化,这种作用力的大小与金属离子的极化力成正比，含氧酸盐的热分解与金属离子的反极化能力有关,当金属离子的反极化作用超过C4+的极化作用时,O2-的偶极将改变方向,它的正极与C4+相斥,引起C—O键的削弱,最后断裂,使碳酸盐分解为金属氧化物和二氧化碳。反极化能力是过渡金属离子ⅡA族离子IA族,所以,碳酸盐的热稳定性是过渡金属碳酸盐低于ⅡA族、ⅡA族低于IA族。同一金属的正盐比酸式盐热稳定性高酸式盐分子中含有一个H+质子,它是体积最小的一个阳离子，对CO32-的反极化作用最强,能钻入O2-的电子云中去,从而降低O2-的负电荷,削弱C—O键使其断裂,所以,酸式盐不如正盐稳定。55.含氧酸的酸性变化规律表5含氧酸的酸性变化规律类型项目变化规律变化规律解释含氢的二元化合物同一周期随着中心原子原子序数的增加，氢化物的酸性均增强；中心原子的氧化数由-3变成-2，再变成-1，原子所带的负电荷数减少，因而中心原子的电子密度越来越小，对于H+的束缚能力降低，所以氢化物给出H+的能力即酸性增强。同一族随着中心原子原子序数的增加，氢化物的酸性均增强；随着原子序数增加，它们的原子半径增大，使得这些原子的电子密度逐渐变小，氢化物的酸性依次增强。含氢且含氧的三元化合物同一周期同种类型的含氧酸，从左至右，酸性一次增强；如在H4SiO4、H3PO4、H2SO4、HClO4系列中，从左向右中心原子A的半径逐渐减小，元素电负性增大，氧化数变大，因此使得氧原子的电子密度降低，于是对氢的束缚减弱，而表现出越来越强的酸性。同一族相同类型的含氧酸，从上到下酸性依次减弱;如HClO、HBrO、HIO，从上到下酸性依次减弱。主要是由于电负性逐渐降低，中心原子A的半径逐渐增大，对氧原子上的电子吸引越来越小，导致氧上的电子密度逐渐增大，故对氢的束缚逐渐增强。同一元素不同价态的含氧酸，一般来说价态高的酸性强;如HClO4HClO3HClO2HClO6.含氧酸的氧化性的规律表6含氧酸的氧化性的规律类别变化规律实例同一周期主族元素含氧酸的氧化性从左到右增强，EӨ值显著升高。H4SiO4H3PO4H2SO4HClO4副族元素含酸的氧化性从左到右也有所增强EӨ(VO2+/VO2+)EӨ(Cr2O72-/Cr3+)EӨ(MnO4-/Mn2+)同一主族元素含氧酸的氧化性从上向下呈现波浪式变化第2、4、6周期的EӨ值较高，第3、5周期的EӨ值较低。同一元素稀酸的条件下，低价态的酸比高价态的酸氧化性强HCIO＞HClO3，H2SO3＞稀H2SO4，HNO2＞稀HNO3。同一种含氧酸及其盐浓酸氧化性大于稀酸，含氧酸氧化性大于含氧酸盐浓HNO3＞稀HNO3＞硝酸盐。