小議同素異形體現象

侯前進

【中圖分類號】G718.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）6-0174-01

同素異形體是一常見的化學現象，如磷元素具有紅磷白磷兩種形式的不同單質；碳元素具有無定型碳、石墨、鉆石不同形式的碳單質；硫有彈性硫、斜方硫、單斜硫不同的硫單質等。

1.定義

同素異形體是指同素異形體，是指由同樣的單一化學元素構成，但性質卻不相同的單質。

2.性質

（1）物理性質

同素異形體物理性質彼此之間差異比較顯著，如氧氣（O2）在標準狀況下熔點-218℃；沸點-183℃，密度為1.429克/升；不易溶于水；而臭氧（O3） 在標準狀況下熔點——251.4℃；沸點-112.4℃，液體密度為1.473克/升。再比如紅磷與白磷的物理性質的比較：紅磷外觀與性狀 紫紅色無定形粉末，無臭，具有金屬光澤，暗處不發光；蒸汽壓4357kPa（590℃）、熔 點 590℃（4357kPa）溶解性 不溶于水及二硫化碳，微溶于無水乙醇，溶于堿液；相對密度2.20；而白磷白磷又叫黃磷，為白色至黃色蠟性固體，熔點44.1°C，沸點280°C，密度1.82克/厘米3。

（2）化學性質上也有著活性的差異。例如磷的兩種同素異形體，紅磷和白磷，它們的著火點分別是240和40攝氏度，充分燃燒之后的產物都是五氧化二磷；白磷（P4）有劇毒，可溶于二硫化碳，紅磷（Pn）無毒，卻不溶于二硫化碳。同素異形體之間在一定條件下可以相互轉化。例如在高壓下，白磷可轉變為黑磷，或者將紅磷隔絕空氣加熱使其升華而后冷卻，即可轉化為白磷。從表面上看，該轉化過程中沒有新的元素形成，似乎是物理變化，其實這種轉化是一種化學變化。原因很簡單：白磷與紅磷的化學性質有差異。即紅磷經過上述過程變成了另外一種新的物質。如碳的同素異形體有石墨、金剛石以及C-60（又稱芙，或巴克球）；硫的同素異形體有彈性硫、斜方硫、單斜硫。將溶化的硫驟然冷卻成固體（如傾入冷水中），即得彈性硫。久置于室溫時，又變回為斜方硫。彈性硫僅部分溶于二硫化碳，可認為是同素異形體λ-硫與μ-硫所組成。λ-硫溶于二硫化碳，μ-硫不溶于二硫化碳。

3.應用

同素異形體之間的相互轉化具有重要的實驗室研究價值，另外，在工業應用上也極具重要價值，如將石墨在高溫高壓下處理，可生成硬度極高的金剛石，可應用于磨蝕料；如條件控制得當、石墨足夠純凈，可將石墨轉化為更高價值的珠寶級鉆石，可謂點石成金。