你中有我,我中有你——也谈“氧化铝是离子化合物,还是共价化合物？”.doc

　你中有我，我中有你——也谈“氧化铝是离子化合物，还是共价化合物？”傍晚，《数字世界报e教育》的夏编辑来，说是请教个问题：“氧化铝是离子化合物，还是共价化合物？”　　　　“这不好说，氧化铝有三种晶型——” 我当时回道　　　　“按中学的知识该是啥？”他又问　　　　“是过渡型的吧，有离子化合物的成分，也有共价化合物的成分　　　　“那如果是高考题，该怎么答题？”他追问　　　　我说：“看题目信息吧，具体问题具体分析　　　　他听了很高兴，说：“就是您了，我想请你马上就这个问题写一篇文章，要结合高考的题目来分析　　　　原来，K12教学区化学论坛贴了张有意思的帖子，引起了热气腾腾的一场讨论——“氧化铝是离子化合物，还是共价化合物？”最终是公说公有理，婆说婆有理，落了个没结论敏锐的夏编辑一看是个好话题，便想让我来做个终结版　　　　我这才明白，自己惹上麻烦啦可刚应下来，不好打退堂鼓吧便硬着头皮向K12论坛而来一看，里边的讨论果然热乎，观点嘛分成了三大门派——　　　　第一门派是“离子门”，他们认定“氧化铝是离子化合物”，人数众多，气势最盛，一副不容置疑的样子，说出了三大理由：　　　　①     大多数的金属氧化物均属于离子化合物；　　　　②     氧化铝熔融电解制金属铝，可知它熔融时电离出铝离子、氧离子，非离子晶体莫属；　　　　③     查书、问老师，都说是“离子化合物”。

　　　　此外，还用了一些超过中学知识的理由——电负性的差很大；三方晶系，六方紧密堆积结构等虽说是一知半解，却可以看出该派人强马壮，弹药充足　　　　而且，他们更祭出了一招杀手锏——2000年上海高考题的标准答案　　　　第二门派是“原子门”，人数不多，弹药不足，更有个别人见势不妙，中途叛逃，他们提出的理由是：　　　　①从物理性质看：硬度仅仅次于金刚石，可用作手表的轴承,熔点也非常的高,非原子晶体莫属　　　　②用了类推的招：NaCl是离子化合物,Na2O是离子化合物：AlCl3是共价化合物 Al2O3 肯定是共价化合物了　　　　以上两派争得不可开交之际，“过渡门”的人来了，呵，他们的观点与老夫却有些相似（你们看过前文便知）主要代表物是江西的“bird”，他的帖子我转摘于下：　　　　氧化铝有多种变体,其中最为人们所熟悉的是α型氧化铝和γ型氧化铝，二者均为白色无定形粉末自然界存在的刚玉为α型氧化铝,该晶体属于六方紧密堆积构型,氧原子按六方紧密堆积方式排列,6个氧原子围成一个八面体,在整个晶体中有三分之二的八面体孔穴为铝原子所占据由于这种紧密堆积结构,再加上晶体中铝离子与氧离子之间的吸引力强,晶格能大,所以α型氧化铝的熔点(2288K)和硬度(8.8)都很高。

结论是：刚玉属于离子晶体　　　　γ型氧化铝只在低温条件下存在,强热至1273K可转化为α型氧化铝, γ氧化铝晶体属于立方面心紧密堆积构型,铝原子不规则地排列在由氧原子围成的八面体和四面体孔穴中还有一种为β型氧化铝,有离子传导能力(允许钠离子通过)　　　　金属铝表面的氧化铝薄膜为氧化铝的另外一种变体　　　　严格地说,氧化铝属于过渡型化合物,其主要为离子型而含部分共价型　　　　应该说：这位网友说得蛮完整的，诚如这位网友所言：“氧化铝属于过渡型化合物”，但主要表现为共价性还是离子性呢？却是众说纷纭，并没有形成定论——科学界向来提倡“百花齐放”，这是很正常的现象其实，铝在地壳中的含量相当高,主要以铝硅酸盐矿石存在，以铝-氧共价键为其特征这也正是氢氧化铝两性电离的原因　　　　限于中学知识，这问题很难说清楚不过，夏编辑盛情相邀，我也只好勉为其难了还好，我看到许多同学用了“电负性”、“三方晶系”、“密堆积”、“八面体空隙”等术语，知道有许多同学通过化学竞赛学了好多东西，对下面的讲解便觉得有些信心了　　　　有位“niutao989”网友的说法，不知大家注意到没有——其实共价、离子没有严格的界限,典型的离子晶体CsCl也只有92%的离子成分……；这便是问题的要害，共价键与离子键之间本并没有绝对的区别。

我曾看过外国的一些中学课本，里面对化学键的描述与我们的教科书完全不同——书中没有极性键的概念，用“含有30%的离子键成分”等说法来表述一般把“含有60%以上离子键成分”的化合物称为离子化合物还有一种理论则从另一角度来阐述这一问题——就是许多网友提到的“离子极化”，这一理论首先把化合物中的不同原子看成离子，然后阴、阳离子之间的互相作用使它们逐渐靠拢，甚至重叠为共价键所以，离子化合物与共价化合物之间常常是——你中有我，我中有你　　　　那么，一般情况下我们应该怎样判别呢？判别的方法不外乎以下两种：　　　　（1）根据晶体结构微观知识来确定：　　　　①理论推理：可以用一些网友提到的“电负性差”及“离子极化”等理论，不过，用的是大学知识，而且只是一些估测方法，缺乏严谨的定量体系　　　　②结构测定：晶体结构的测定（如：x射线衍射法等）近年来发展神速，测定方法与数据已形成一套完整的体系，具有重要参考价值，但涉及比较高深的内容，不说也罢　　　　（2）根据晶体的宏观性质来判断：就中学知识而言，这倒是一条捷径　　　　①     熔融导电问题：许多网友已提到这个问题；　　　　② 熔点高低问题：熔点较高的是离子晶体，熔点较低的是分子晶体，熔点非常高的往往是原子晶体。

　　　　对于氧化铝，用以上两条根据一套，糟了，出现矛盾出现矛盾啥办？抓主要矛盾嘛：以上②的标准有人为规定之嫌（有的书规定“熔点200℃”为离子晶体与分子晶体的分界，有的书则规定的更高些），①一般视为更充分的理由——“离子门”之所以门徒众多，盖因此耳　　　　但是，且慢——氧化铝的的电解是真正意义上的“熔融电解”吗？其实，熔融的是冰晶石，氧化铝只是分散质，分散于液态的冰晶石中而已，熔液中的阴离子是复杂的原子团，并非简单氧离子查一查前几年的全国化学初赛的试题，有一题考的是“将氯化铝熔于氯化钠的熔融液中电解会生成铝”的知识点，能因此说：“氯化铝是离子化合物吗？”同样的，盐酸在水溶液中完全电离，能因此说氯化氢是离子化合物吗？答案显然是否定的　　　　那书上不是明明白白写着——“刚玉型结构的离子晶体”吗？“离子门”的众门徒很有底气地说：“随便翻开哪本书，看看去！”是的，你只要翻开大学《结构化学》课本，就可以找到这白纸黑字这又能说明什么呢？说明“刚玉就是离子晶体”？参加化学竞赛的同学都知道，离子晶体的四大典型晶体类型之一硫化锌型，所有的参考书都特别提示：硫化锌是共价化合物其实，硫化锌型的“离子晶体”绝大多数是共价化合物。

正应了张老师前面说过的一句话：你中有我，我中有你　　　　造化如此之奇妙，又岂是区区几种类型所能了之？　　　　说到这里，有同学发问了——张老师，你究竟是什么意思？　　　　呵，我的意思清楚得很——学化学，要掌握精髓，而不是死记硬背氧化铝是离子化合物，还是共价化合物？”这个问题，不该是中学讨论的问题，科学家尚且众说纷纭，一个中学生能搞懂吗？　　　　在科技高度发达的今天，以人为控制条件来实现晶体类型的转化，已不是一件难事——1985年，科学家通过激光汽化石墨，使之转化为富勒烯；1999年，在高压下把干冰转为原子晶体已获得成功；目前，科学家正在努力将分子晶体的氢转化为金属氢，金属氢是理想的高温超导材料和太空能源，这项成果一旦走出实验室，我们的生活面貌将会为之一新　　　　当前，化学教育中兴起ＳＴＳ（科学－技术－社会）理念之风，高考试卷体现出和生活、科学相联系的命题趋势为应对新课程改革下化学高考，必须拓宽学生的知识面，让学生学会去发现、观察、思索、探究化学原理，而不是死记硬背那些空洞的概念　　　　以下略举几例以飨读者——　　　　例1．下列物质属于原子晶体的化合物是：　　　　A.金刚石　　Ｂ.刚玉　　　Ｃ.二氧化硅　　Ｄ.干冰　　　　附注：本题为2000年的上海高考题第二小题，题目已注明“只有一个正确选项”。

　　　　注意了：它是单选题！所以，答案中只有Ｃ，没有Ｂ我想，任何同学都不会选错的氧化铝是有争议的，而二氧化硅却铁板钉钉是原子晶体高考总不会把这种有争议的选项拿去做多选题吧　　　　例2．已知有关物质的溶沸点数据如下表：　　　　MgO　　　　Al2O3　　　　MgCl2　　　　AlCl3　　　　熔点/℃　　　　2852　　　　2072　　　　714　　　　190（2.5×105Pa）　　　　沸点/℃　　　　3600　　　　2980　　　　1412　　　　18.72　　　　请参考上述数据填空和回答问题:　　　　（1）工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产铝为什么不用电解MgO的方法生产镁；也不用电解AlCl3的方法生产铝？　　　　（2）设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属的晶体类型，其实验方法是            　　　　点拨：本题涉及熔融电解，故解答本题时，应把Al2O3视为离子晶体方可正确作答　　　　答案：（1）因为MgO的熔点远高于MgCl2，故电解熔融MgO将需要更高的温度，不便于操作观察表中数据可知，AlCl3易升华，熔沸点低，故属于分子晶体，不存在离子，熔融时不能导电，不能被电解。

2）将两种晶体加热到熔化状态，MgCl2能导电，AlCl3不能导电，故证明MgCl2为离子晶体，AlCl3为分子晶体　　　　例3．Al2O3晶体类型存在争议，有人认为是离子晶体，有人认为是原子晶体　　　　（1）如果你是“离子晶体”论的支持者，请你举出你的论据：　　　　（2）如果你是“原子晶体”论的支持者，请你举出你的论据：　　　　点拨：近年来，这样的开放型题目多起来了，这些题目充分体现了科学探究的精神，十分符合新课改的趋势解答此类题的重点是抓住化学知识之精髓，死记硬背的人又怎能作答？至于本题的答案嘛，我想还是让同学们自己来做吧。