为什么镓的熔点很低而沸点很高

2019-01-21 21:42

问题补充:能不能用元素周期律解释?

问题补充:
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B
Al
Ga
In
Tl

这族元素都很特殊。究其原因是因为其外层价电子只有3个。作为非金属的B,无论形成什么共价化合物,外层电子不饱和,3个键,共6个电子,容易接受孤对电子配位达到稳定的8电子规则(octet)。

铝也是个比较奇怪的元素。这里就不多述了。

镓,外层也是3个电子,作为金属,它是个弱金属性的金属,作为非金属它有硼的问题,外层电子数少。

晶体熔点高低取决于固体原子在晶格之间的作用力。由于镓只有3个外层电子,彼此之间形成金属键的电子比较少,所以金属键很弱,而且原子之间更难形成网络结构。再加上其相对的原子半径比较小(相对于同过度系的K),又显得比较大(相对于同族同样多的外层价电子的Al),所以很难形成完美的最紧密堆积的金属晶体。这些缺陷导致了其晶体的熔点低。熔化需要克服的是原子间的晶格能。稍微加热,晶格受到破坏“崩溃”为液体。

当镓成为液体的时候,可以说是金属的延展性超级的好,跟捏橡皮泥一样。原子之间的距离变大了,原子之间的作用因为有空轨道和电子之间的作用而很普遍。如果要气化镓液体为原子态的气体,就得克服镓原子之间的这种互相吸引的作用力,镓原子之间对对方电子的吸引力显得大很多(形象地说,因为镓原子缺电子,原子核希望从对方多吸引点电子)。所以沸点显得异常的高。另外也可以这么理解要气化Ga原子,这个超级活泼的原子,需要提供很大能量去克服原子之间上述所具有的互相作用。