化学精彩问答--中国数字科技馆

Q

为什么有些元素可以呈现许多化合价？比如氯元素就可以呈现－1，＋1，＋5和＋7价态，它们之间有什么不同吗？

A

　　其实大多数元素都是可以有许多化合价的。这是和它们与其它元素形成化学键的数量、得失电子的情况相关的。元素表现不同化合价时的化学性质是不同的，比如-1价的氯原子一般不再具有氧化性，+7价的氯原子一般不再具有还原性，而处于中间价态的原子一般既具有氧化性也具有还原性。生活中，我们每天都要吃的食盐中氯元素是-1价的，而漂白粉中也含有氯元素——你知道它是几价的吗？

　　（李阔北京高压科学研究中心）

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Q

118号以后的元素，如果不稳定，极易发生衰变，有实用价值吗，找出来对人类生产生活有什么帮助？

A

　　在目前也许没有“实用”价值，然而能不能“用”更多的是取决于科技发展水平。两千年前，现在元素周期表中大多数元素是没有“用”的，甚至根本不为人所知。那么两千年后呢？人类终有一天会深入理解、影响原子核内部的变化。在现在，更多的是“无用之用”，就像哥伦布远航时看到的美洲的第一块礁石，第一个岛屿，后面可能是一片新天地。

　　（李阔北京高压科学研究中心）

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Q

为什么人工合成的元素半衰期比较短？

A

　　人工合成元素，在化学中是指自然界中不存在，只有通过人工方法才能制造出来的化学元素。一般通过将两种元素以高速撞击，增大自然存在的元素原子核质子的个数，达到增大原子序数，制造出新的元素。至今已有20多种人工合成元素被合成出来，它们均是不稳定的放射性元素，半衰期从几年到仅仅只有数毫秒。另外，还有十几种元素最初是通过人工合成的方式发现，但是后来在自然界中，也发现有痕迹量的存在。人工合成元素的产生方式有核聚变和中子俘获。至于半衰期短的原因，主要是因为原子核自发裂变的几率大，相对于α衰变来说，自发裂变是很快的过程，所以半衰期很短。因此，严格来说，是由于原子核质量较大，元素不稳定，半衰期短，在自然界中并不存在，所以才需要通过人工合成的方法去制造。

　　目前，利用核裂变和核聚变技术，人工可以合成各种不同元素，既包括稳定的元素，也包括不稳定的放射性元素。但目前“人工合成元素”往往指的是自然界中不存在的元素，例如第七周期中的超重元素，这些元素原子核结构不稳定，易发生衰变反应，因此寿命普遍较短。

　　（张如范清华大学/胡憾石清华大学/徐超清华大学）

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Q

形成配位键的化合物中的配体在水溶液中能电离出来吗？

A

　　水溶液中的配位化合物也存在着配位-离解平衡，因此一部分配体能在水溶液中电离出来。由于配位化合物的种类以及溶液化学环境的不同，配体在水中电离的程度也有所区别。

　　配位化合物包含由中心原子或离子与几个配体分子或离子以配位键相结合而形成的复杂分子或离子，通常称为“配位单元”。形成配位键的化合物中的配体在水溶液中是可以解离的，因此也有稳定性这一说法。配位化合物的稳定性主要指热稳定性和配合物在溶液中是否容易电离出其组分（中心原子和配位体）。配位本体在溶液中可以微弱地离解出极少量的中心原子（离子）和配位体，这个过程与弱电解质的电离平衡很相似，也有其离解平衡常数，称为配合物的稳定常数K。K越大，配合物越稳定，即在水溶液中离解程度小。影响配合物稳定常数的影响因素包括：螯合效应、金属离子类别、离子半径的影响等。

　　（胡憾石清华大学/张如范清华大学）

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Q

离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体的区别是什么？

A

　　首先需要明确四者的定义。离子晶体是阴离子和阳离子间以离子键键合形成的晶体。原子晶体的定义为原子间以共价键相结合而形成的空间网状结构的晶体。分子晶体的定义为由分子构成，相邻分子靠分子间作用力相互吸引构成的的晶体。金属晶体是由金属原子以金属键堆垛排列形成的晶体。

　　主要区别在于：原子晶体内的各个原子间都含有共价键，内部并不含有分子结构；分子晶体只是分子内部含有共价键，而分子间是范德华力（即分子间作用力）。因此原子晶体的特点是熔沸点高，硬度大，难溶于一般溶剂，而分子晶体的特点是低熔点，易升华，硬度很小等。原子呈短程有序排列的通常都是固态的晶体。离子晶体的特点是：晶体中无单个分子存在；熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩；水溶液或者熔融状态下均导电。金属晶体的特点是：在晶体中，不存在单个分子；阳离子被自由电子所包围；较高的导电性、导热性、延展性，有金属光泽。

　　（张如范清华大学）

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