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物質的穩定性與熔點有關嗎?

物質的穩定性與熔點無關。

物質的化學穩定性是與其制備、使用和儲存有關的重要性質,也是化學教學中經常涉及的問題。

但由於涉及到大量的化學知識和理論,化學教材中“物質的化學穩定性”問題很難用壹章來討論。

這就需要教師進行更加嚴謹的歸納和梳理。

首先,關於物質穩定性的壹些概念

物質的化學穩定性與物理學中的不同。

1.化學穩定性的定義和理論分類

化學穩定性是表示物質化學性質的另壹種方式。

是化學反應是否容易發生的同義詞。

因此,這是壹個非常廣泛的化學概念。

通常的定義是,當壹種化學物質在壹定的環境條件下,如果明顯不隨時間發生任何化學變化。

它的這種性質可以稱為化學穩定性。

另壹方面,如果這種物質本身或體系中的另壹種物質之間有明顯的化學反應。

可以說這種物質化學性質不穩定。

根據分析這些問題所用的化學理論,物質的化學穩定性可分為熱力學穩定性和動力學穩定性。

化學熱力學穩定性是指在某個系統中,不存在可以自發進行的物質的可想象的化學反應。

化學動力學穩定性是指該物質至少有壹個可以想象的化學反應可以在某個系統中自發發生,但這個反應是以壹種不可觀察的、極其緩慢的速度進行的。

所以宏觀上可以認為是“這個化學反應沒有發生”。

判斷壹個物質在壹個系統中的化學熱力學穩定性並不是壹件很復雜的工作。

只要列出物質本身與體系中其他物質可能發生的反應,就可以計算出每個反應的標準自由能變化δδrGo。

如果這些反應的rGo很正,說明這種物質和其他物質反應的平衡常數很小,只會有可以忽略不計的平衡產物。

當物質之間沒有明顯的化學反應時,它們在熱力學上是穩定的。

反之,只要有其中壹個反應,δδrGo就不是很正。

是指反應趨於自發進行,達到化學平衡時會出現相當多的平衡產物,也就是說該物質是熱力學不穩定的。

化學動力學穩定性是指壹種物質雖然具有熱力學不穩定性,但能自發地與自身或與體系中的壹種物質發生反應,但由於其活化能較高,反應速度極慢,相當於反應還沒有進行。

由於壹個反應可以經歷很多過程,過渡態壽命短,化學動力學研究的廣度和深度還不夠(相對於熱力學穩定性)。

也就是說,動態穩定性理論還遠未完善。

這樣,通常對化學物質穩定性的研究就局限於化學熱力學穩定性的範圍。

2.化學不穩定性的相對性和相關性

化學不穩定性和化學穩定性是兩個對立的概念。

它們實際上是能夠有某種反應和不能有某種反應的同義詞。

例如,金屬鈉對水不穩定。

即與水接觸會發生“2Na+2H2O=2NaOH+H2”的反應。

而金屬銅對水穩定。

也就是說,在正常情況下,金屬銅不會與水發生化學反應。

從這個角度來看,人們在使用化學穩定性這個概念的時候,其實更關註的是它的不穩定性。

試想比較壹下,在常溫下不與水反應也不直接與氧反應的銅和能與水和氧反應的鈉,哪個更需要我們重視?當然是後者。

讓學生掌握金屬鈉對水和氧的不穩定性,同時知道其反應產物,這是化學教學中比較關心的。

(1)化學穩定性概念的相對性

像許多其他成對出現的概念壹樣,化學穩定性和化學不穩定性的概念是相對的。

化學穩定性概念的相對性可以從反應極限的要求、反應時間的長短以及其他反應條件的變化來體現。

從反應的極限來說,由於大部分化學反應都是可逆反應,如果壹種物質與另壹種物質之間的可逆反應很少進行,那麽反應現象和產物是察覺不到的,可以完全忽略不計。

那麽就可以認為這個反應沒有發生,這個物質對另壹個物質是穩定的。

像稀硫酸中的金屬銅,根據物理化學知識,總會有少量的銅離子進入溶液,在金屬表面形成雙電層。

然而,進入溶液的銅離子很少,可以認為金屬銅沒有溶解。

因此,可以說金屬銅對稀硫酸是穩定的。

化學穩定性與化學反應條件和時間要求的相關性,

化學穩定性概念的相關性包含兩層含義。

壹方面,因為化學反應壹般在壹定條件下發生,所以化學穩定性也是有條件的。

和物質的熱穩定性壹樣,它其實是壹種和溫度有關的化學性質。

比如HgO受熱分解的性質,可以描述為“熱不穩定性”。

另壹方面,物質的化學不穩定性總是與壹個反應或多個化學反應有關,這就要求人們從反應的對象來描述和定義物質的穩定性。

比如金屬鈉能與水反應,所以說金屬鈉“對水不穩定”。

對於金屬鈉不與煤油反應的性質,可以說金屬鈉“對煤油穩定”。

二、物質化學穩定性的分類

因為化學穩定性與物質所處的外部環境(條件)有關,所以與接觸的物質種類有關。

所以物質的化學穩定性也可以按照這個思路來分類。

1.穩定性與環境的物理條件有關

根據不同的物理環境和條件,產生以下不同的穩定性。

(1)熱穩定性

壹般來說,這種物質在壹定溫度以下是穩定的。

當溫度高於壹定溫度時,物質會自發發生化學反應(多為分解反應)。

在很高的溫度下不分解,說明該材料具有良好的熱穩定性。

溫度較低時會發生化學反應,說明其熱穩定性差。

這種例子在化學中比比皆是。

這裏就不重復了。

(2)對光不穩定

以物質在光照條件下能否發生化學反應來區分。

壹些所謂的感光物質對光不穩定。

即使是壹些常見的化學試劑,非感光材料,由於其光不穩定性小,也要存放在棕色試劑瓶中。

如硝酸、高錳酸鉀、硝酸銀溶液等。

(3)振動的不穩定性

這是壹種在靜置條件下可以穩定存在的性質,但在強烈的機械作用下會發生化學反應。

如長期存在的銀氨溶液中的氯化汞和Ag3N(主要產物)在受到強烈振動時可能發生劇烈的爆炸反應,都是化學穩定性極差的物質。

2.物質的穩定性

因為壹種物質在正常條件下能與某些物質發生反應,就說它對這些物質不穩定;它可能不與其他物質反應,但據說對其他物質穩定。

所以穩定和不穩定通常可以從涉及的對象來定義。

這產生了以下概念:

(1)對水的穩定性和不穩定性

可以通過物質在常溫下能否與水反應,或者能否與沸水反應,甚至在赤熱條件下能否與水蒸氣反應來區分。

例如,金屬鐵不能與沸水反應,但可以在赤熱的條件下與水蒸氣反應。

鐵的這種性質可以概括為:金屬鐵對水有壹定的穩定性。

(2)對氧氣和空氣的穩定性和不穩定性

氧的穩定性要以物質在壹定溫度和氧分壓下能否與氧發生反應來區分。

對於空氣來說,因為它含有壹定量的氧氣。

所以對氧不穩定的物質壹般對空氣也不穩定。

因為空氣中通常含有不確定量的水蒸氣和二氧化碳。

所以,能與水蒸氣或二氧化碳發生反應的物質,在空氣中也會表現出不穩定性。

壹些有固定結晶水的鹽,在空氣中水蒸氣分壓低於壹定值時,會失去結晶水(部分或全部),改變其化學成分,這種現象稱為“風化”。

鹽的風化也是其不穩定性的表現。

(3)對其他簡單物質的不穩定性

所謂氣態氫化物的穩定性,是指它們分解釋放H2的難易程度。

所謂氯化物穩定性的壹個方面是它們分解和釋放Cl2的難易程度。

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