同素异形体

相同元素不同形态的单质
(重定向自同素異構體

同素异形体,是指由相同的化学元素组成,而结构形态却不相同的單质。同素异形体由于结构不同,物理性質与化學性質上也有差異。同素异形体这一术语针对的是单质,而非化合物,更一般的术语是同质异形体,用于晶体材料。[1]

碳的其中兩種同素異形體,分別是鑽石(左)及石墨(右)

例如磷的兩種同素異形體,紅磷白磷,它們的燃点分別是攝氏240 °C(464 °F)和40 °C(104 °F),充分燃燒之後的產物都是五氧化二磷;白磷(P4)有劇毒,可溶於二硫化碳,紅磷(Pn)無毒,卻不溶於二硫化碳。同素異形體之間在一定條件下可以相互轉化,這種轉化是一種化學變化。

生活中常见的有,碳的同素异形体石墨金刚石(即钻石)、无定形碳等,磷的同素异形体白磷和红磷,元素的同素异形体氧气臭氧

同素异形体列表

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非金属

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元素 同素异形体 性质
(C)
钻石 立體結構,等軸晶系,硬度高,透明,导电性弱,导热性强。
石墨 平面結構,柔軟,可導電
藍絲黛爾石 是一種六方晶系的金剛石
无定形碳 又稱非晶質碳
奈米碳管 結構呈管狀由六邊形組成的蜂窩狀結構
碳60 富勒烯 60個碳原子組成截角正二十面体
(P)
白磷(黄磷) 标准状况下为白色或淡黄色固体,溶于二硫化碳。室温下在空气中冒烟,易自燃。有剧毒。化学性质比红磷活泼。
红磷(赤磷) 紅色粉末狀,較安定,不會自燃,無毒
黑磷(灰磷) 有金屬光澤,又稱金屬磷,是高聚的不溶性固體,最安定,可導電
紫磷 又稱希托夫磷,單斜晶系
(O)
氧气(O2) 标准状况下为强氧化性的气体,无色无味,温度将至-182.97℃变成淡蓝色液体,-222.80℃变成淡蓝色雪花状固体。
臭氧(O3) 氧化性比氧气还要强的淡蓝色气体,有特殊的腥味,常温下能将硫化铅等物质氧化。氧气在放电下转化为臭氧,而臭氧受热即可变回氧气。
氧4(四聚氧)(O4) 亚稳态存在,存在时间很短。
氧8(红氧)(O8) 深红色固体,由氧气在室温下于10GPa转变而成(压强继续增大会逐渐变成黑色)。O8表现出单斜晶系的C2/m对称。
金属氧 由ε相的O8在96GPa以上转变为ζ相的金属氧,金属氧在低温下表现出超导性
(N)
氮气(N2) 标准状况下为气体,无色无味,温度将至-196℃变成无色液体,-210℃变成无色固体。
氮3(N3) 可能是環狀或直綫狀的分子,極不穩定。
氮4(N4) 性質不穩定,容易分解成氮氣,同時釋放能量。
氮8(N8),又名八氮立方烷 还未发现,是一種假想的單質。預計擁有22.9 MJ/kg的能量密度。
氮6 还未发现
(S)
弹性硫
单斜硫(S8) 浅黄色固体,熔点119℃。
斜方硫(S8) 黄色固体,熔点112.8℃。
(Se)
灰硒 灰硒是半導體,具有可觀的光電導性
红硒
黑硒 脆性,有光澤,結構不規則和複雜
(B)
無定形硼
結晶硼
(Si)
晶体矽 金剛石立方結構
无定形矽 比晶体硅熔点低,密度和硬度也低。
(As)
黄砷 分子晶体,由四个As原子组成。
灰砷 最安定,有金屬光澤,又稱金屬砷
黑砷 加熱分解三氧化二砷製得
(H)
氢气(H2) 由兩個氫原子以共價鍵結合,是最輕的氣體。易燃。
氢3(H3) 不穩定,只能以激發態存在
金属氢

金属

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A~Z
元素 同素异形体 性质
(Ge)
α-锗
β-锗 高压下形成。
(Sb)
金属锑 锑的最稳定的同素异形体。
黑锑
(Sn)
α-锡(灰锡)
β-锡(白锡) 金属锡。
γ-锡(斜方锡)
σ-锡 高压下形成[2]
(Fe)
α-鐵(肥粒鐵 鐵的同素異形體
β-鐵
ε-鐵英语Hexaferrum
γ-鐵(奥氏体
δ-鐵日语デルタフェライト(Delta ferrite)
  1. ^ 國際純化學和應用化學聯合會化學術語概略,第二版。(金皮書)(1997)。在線校正版: (2006–) "Allotrope"。doi:10.1351/goldbook.A00243
  2. ^ Molodets, A. M.; Nabatov, S. S. Thermodynamic Potentials, Diagram of State, and Phase Transitions of Tin on Shock Compression. High Temperature. 2000, 38 (5): 715–721. S2CID 120417927. doi:10.1007/BF02755923.