在涨知识!自然界好玩的三态变化一文中,我们介绍过固体分为晶体和非晶体两类,它们最主要的区别是每种晶体有固定的熔点,在熔化的过程中温度保持不变;而非晶体没有固定的熔点,有可能一边熔化一边温度升高。严格说来,非晶体是一种黏性很大的液体,比如玻璃、沥青等。
晶体内部的分子呈现有规则的排列,开始熔化时,吸收的热量用来破坏这种规则排列,克服分子间的吸引力而做功,从而增大分子间距离。晶体熔化时吸收的热量全部转化为分子的势能,分子的动能并没有改变,得出温度保持不变。
俗话说“真金不怕火炼”,金的熔点高达℃。但已知的熔点最高的物质是铪合金(Ta4HfC5),熔点高达℃,金刚石(钻石)的熔点也有为℃。当然,熔点和压强也有一定的关系。
溶解度受温度影响较小的固体物质,一般是用蒸发溶剂的方法来得到晶体;溶解度受温度影响变化比较大的固体物质,一般是采用冷却热的饱和溶液的方法来得到晶体。
这些物质在从溶液中析出形成晶体时,会结合一定数目的水分子,形成结晶水合物。
以下介绍一些常见的结晶水合物,其中以硫酸盐居多,一般把含有结晶水的硫酸盐叫做矾,矾中都有S,H,O三种元素。
胆矾蓝矾铜矾
五水合硫酸铜
CuSO4·5H2O
胆矾是一种蓝色晶体,初中化学考题里的常客,分子的式量为.医学上具有催吐、解毒等疗效。
历史悠久的农药/杀菌剂波尔多液是由约克的硫酸铜、克的熟石灰和50千克的水配制成的天蓝色胶状悬浊液。其有效成分的化学组成是CuSO4·xCu(OH)2·yCa(OH)2·zH2O
绿矾
七水合硫酸亚铁
FSO4·7H2O
浅蓝绿色,常用作净水剂、除草剂,制造墨水、颜料等,医学上用作补血剂。
明矾、白矾、钾矾、钾铝矾、钾明矾
十二水合硫酸铝钾
KAl(SO4)2·12H2O
明矾是一种无色透明晶体,
明矾在水中可以电离出钾和铝两种金属离子,
Al3+容易水解,生成氢氧化铝胶体:
氢氧化铝胶体具有很强的的吸附能力,可以吸附水中悬浮的杂质,并形成沉淀。所以民间常把明矾用作净水剂。
明矾常常用在油炸食品,比如油条、麻花等。这种油炸食品看起来颜色亮、味道好,但是由于明矾中的铝在人体内代谢较慢,油条吃多了容易形成老年痴呆症。所以最好吃无铝油条。
皓矾、锌矾
七水合硫酸锌
ZnSO4·7H2O
皓矾是一种无色有毒的晶体,可用于造纸工业漂白剂,还用于医药、人造纤维、电镀、农药等。
除了上述介绍的各种常见的矾,还有铬钾矾(十二水硫酸铬钾,KCr(SO4)2·12H2O)、铁铵矾(十二水硫酸铁铵,NH4F(SO4)2·12H2O)等等。
另外有一些硫酸盐水合物没有以矾来命名,比如芒硝(十水合硫酸钠,Na2SO4·10H2O),泻盐(七水合硫酸镁,MgSO4·7H2O),顾名思义,硫酸镁可以作为一种泻药。
没有以矾来命名的还有石膏,包括生石膏和熟石膏。
生石膏,水石膏、软石膏
二水合硫酸钙
CaSO4·2H2O
医学上用作清热泻火,多为内服。
生石膏加热到°转化为熟石膏,再加热到°转化为无水石膏。
熟石膏
一水合二硫酸钙
2CaSO4·H2O
熟石膏是将生石膏锻制而成,作为药物时常为外用起到收湿敛疮生肌的作用。我国南方用熟石膏来做豆腐。
熟石膏加水后调制成的浆状物会逐渐凝固重新回到生石膏,这一过程相当于2CaSO4?H2O转化为CaSO4?2H2O的反应,期间放出大量热,这种膨胀作用使石膏用于制造模型,雕塑和石膏绷带等。石膏还是制造水泥的原料以及降低土壤的碱性。
最后值得一提的是,除了硫酸盐水合物外,Na2CO3也有多种水合物,包括Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O和Na2CO3·10H2O.碳酸钠被称之为纯碱、苏打,在化学上是一种盐,但是碳酸钠水溶液具有很强的碱性,这是因为,碳酸钠在水溶液中水解,电离出的碳酸根离子与水中氢离子结合成碳酸氢根离子,导致溶液中氢离子减少,剩下电离的氢氧根离子,溶液呈碱性。
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