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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同素異形體 」2016年3月18日的修訂版本錄製的,以
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同素異形體 ,是指由相同的化學元素 組成,而結構形態卻不相同的單質 。同素異形體由於結構不同,物理性質與化學性質上也有差異。同素異形體這一術語針對的是單質,而非化合物,更一般的術語是同質異形體 ,用於晶體材料。[1]
例如磷的兩種同素異形體,紅磷 和白磷 ,它們的燃點 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。
生活中常見的有,碳的同素異形體 石墨 、金剛石 (即鑽石)、無定形碳 等,磷的同素異形體 白磷和紅磷,氧 元素的同素異形體氧氣 和臭氧 。
同素異形體列表
非金屬
元素
同素異形體
性質
碳 (C)
鑽石
立體結構,等軸晶系,硬度高,透明,導電性弱,導熱性強。
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
無定形碳
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個碳原子組成截角正二十面體
磷 (P)
白磷 (黃磷)
標準狀況下為白色或淡黃色固體,溶於二硫化碳 。室溫下在空氣中冒煙,易自燃。有劇毒。化學性質比紅磷活潑。
紅磷 (赤磷)
紅色粉末狀,較安定,不會自燃,無毒
黑磷 (灰磷)
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)
氧氣 (O2 )
標準狀況下為強氧化性的氣體,無色無味,溫度將至-182.97℃變成淡藍色液體,-222.80℃變成淡藍色雪花狀固體。
臭氧 (O3 )
氧化性比氧氣還要強的淡藍色氣體,有特殊的腥味,常溫下能將銀 、硫化鉛 等物質氧化。氧氣在放電下轉化為臭氧,而臭氧受熱即可變回氧氣。
氧4 (四聚氧)(O4 )
亞穩態存在,存在時間很短。
氧8 (紅氧)(O8 )
深紅色固體,由氧氣在室溫下於10GPa轉變而成(壓強繼續增大會逐漸變成黑色)。O8 表現出單斜晶系的C2/m對稱。
金屬氧
由ε相的O8 在96GPa以上轉變為ζ相的金屬氧,金屬氧在低溫下表現出超導性 。
氮 (N)
氮氣 (N2 )
標準狀況下為氣體,無色無味,溫度將至-196℃變成無色液體,-210℃變成無色固體。
氮3 (N3 )
可能是環狀或直綫狀的分子,極不穩定。
氮4 (N4 )
性質不穩定,容易分解成氮氣,同時釋放能量。
氮8 (N8 ),又名八氮立方烷
還未發現,是一種假想的單質。預計擁有22.9 MJ/kg的能量密度。
氮6
還未發現
硫 (S)
彈性硫
單斜硫 (S8 )
淺黃色固體,熔點119℃。
斜方硫 (S8 )
黃色固體,熔點112.8℃。
硒 (Se)
灰硒
灰硒是半導體,具有可觀的光電導性
紅硒
黑硒
脆性,有光澤,結構不規則和複雜
硼 (B)
無定形硼
結晶硼
矽 (Si)
晶體矽
金剛石立方結構
無定形矽
比晶體矽熔點低,密度和硬度也低。
砷 (As)
黃砷
分子晶體,由四個As原子組成。
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
氫 (H)
氫氣 (H2 )
由兩個氫原子以共價鍵結合,是最輕的氣體。易燃。
氫3 (H3 )
不穩定,只能以激發態存在
金屬氫
金屬
A~Z
元素
同素異形體
性質
鍺 (Ge)
α-鍺
β-鍺
高壓下形成。
銻 (Sb)
金屬銻
銻的最穩定的同素異形體。
黑銻
錫 (Sn)
α-錫(灰錫)
β-錫(白錫)
金屬錫。
γ-錫(斜方錫)
σ-錫
高壓下形成[2]
鐵 (Fe)
α-鐵(肥粒鐵 )
鐵的同素異形體
β-鐵
ε-鐵
γ-鐵(沃斯田鐵 )
δ-鐵 (Delta ferrite)
^ 國際純化學和應用化學聯合會 ,化學術語概略 ,第二版。(金皮書)(1997)。在線校正版: (2006–) "Allotrope "。doi :10.1351/goldbook.A00243
^ Molodets, A. M.; Nabatov, S. S. Thermodynamic Potentials, Diagram of State, and Phase Transitions of Tin on Shock Compression. High Temperature. 2000, 38 (5): 715–721. S2CID 120417927 . doi:10.1007/BF02755923 .