氧化铝是离子化合物,还是共价化合物

编辑: 逍遥路 关键词: 高中化学 来源: 高中学习网


  傍晚,《数字世界报e教育》的夏编辑来电话,说是请教个问题:“氧化铝是离子化合物,还是共价化合物?”
  
  “这不好说,氧化铝有三种晶型——”我当时回道。
  
  “按中学的知识该是啥?”他又问。
  
  “是过渡型的吧,有离子化合物的成分,也有共价化合物的成分。”
  
  “那如果是高考题,该怎么答题?”他追问。
  
  我说:“看题目信息吧,具体问题具体分析。”
  
  他听了很高兴,说:“就是您了,我想请你马上就这个问题写一篇文章,要结合高考的题目来分析。”
  
  原来,K12教学区化学论坛贴了张有意思的帖子,引起了热气腾腾的一场讨论——“氧化铝是离子化合物,还是共价化合物?”最终是公说公有理,婆说婆有理,落了个没结论。敏锐的夏编辑一看是个好话题,便想让我来做个终结版。
  
  我这才明白,自己惹上麻烦啦。可刚应下来,不好打退堂鼓吧。便硬着头皮向K12论坛而来。一看,里边的讨论果然热乎,观点嘛分成了三大门派——
  
  第一门派是“离子门”,他们认定“氧化铝是离子化合物”,人数众多,气势最盛,一副不容置疑的样子,说出了三大理由:
  
  ①大多数的金属氧化物均属于离子化合物;
  
  ②氧化铝熔融电解制金属铝,可知它熔融时电离出铝离子、氧离子,非离子晶体莫属;
  
  ③查书、问老师,都说是“离子化合物”。
  
  此外,还用了一些超过中学知识的理由——电负性的差很大;三方晶系,六方紧密堆积结构等。虽说是一知半解,却可以看出该派人强马壮,弹药充足。
  
  而且,他们更祭出了一招杀手锏——2000年上海高考题的标准答案。
  
  第二门派是“原子门”,人数不多,弹药不足,更有个别人见势不妙,中途叛逃,他们提出的理由是:
  
  ①从物理性质看:硬度仅仅次于金刚石,可用作手表的轴承,熔点也非常的高,非原子晶体莫属。
  
  ②用了类推的招:NaCl是离子化合物,Na2O是离子化合物:AlCl3是共价化合物Al2O3肯定是共价化合物了。
  
  以上两派争得不可开交之际,“过渡门”的人来了,呵,他们的观点与老夫却有些相似(你们看过前文便知)。主要代表物是江西的“bird”,他的帖子我转摘于下:
  
  氧化铝有多种变体,其中最为人们所熟悉的是α型氧化铝和γ型氧化铝,二者均为白色无定形粉末。自然界存在的刚玉为α型氧化铝,该晶体属于六方紧密堆积构型,氧原子按六方紧密堆积方式排列,6个氧原子围成一个八面体,在整个晶体中有三分之二的八面体孔穴为铝原子所占据。由于这种紧密堆积结构,再加上晶体中铝离子与氧离子之间的吸引力强,晶格能大,所以α型氧化铝的熔点(2288K)和硬度(8.8)都很高。结论是:刚玉属于离子晶体。
  
  γ型氧化铝只在低温条件下存在,强热至1273K可转化为α型氧化铝,γ氧化铝晶体属于立方面心紧密堆积构型,铝原子不规则地排列在由氧原子围成的八面体和四面体孔穴中。还有一种为β型氧化铝,有离子传导能力(允许钠离子通过)
  
  金属铝表面的氧化铝薄膜为氧化铝的另外一种变体。
  
  严格地说,氧化铝属于过渡型化合物,其主要为离子型而含部分共价型。
  
  应该说:这位网友说得蛮完整的,诚如这位网友所言:“氧化铝属于过渡型化合物”,但主要表现为共价性还是离子性呢?却是众说纷纭,并没有形成定论——科学界向来提倡“百花齐放”,这是很正常的现象。其实,铝在地壳中的含量相当高,主要以铝硅酸盐矿石存在,以铝-氧共价键为其特征。这也正是氢氧化铝两性电离的原因。
  
  限于中学知识,这问题很难说清楚。不过,夏编辑盛情相邀,我也只好勉为其难了。还好,我看到许多同学用了“电负性”、“三方晶系”、“密堆积”、“八面体空隙”等术语,知道有许多同学通过化学竞赛学了好多东西,对下面的讲解便觉得有些信心了。
  
  有位“niutao989”网友的说法,不知大家注意到没有——其实共价、离子没有严格的界限,典型的离子晶体CsCl也只有92%的离子成分……;这便是问题的要害,共价键与离子键之间本并没有绝对的区别。我曾看过外国的一些中学课本,里面对化学键的描述与我们的教科书完全不同——书中没有极性键的概念,用“含有30%的离子键成分”等说法来表述。一般把“含有60%以上离子键成分”的化合物称为离子化合物。还有一种理论则从另一角度来阐述这一问题——就是许多网友提到的“离子极化”,这一理论首先把化合物中的不同原子看成离子,然后阴、阳离子之间的互相作用使它们逐渐靠拢,甚至重叠为共价键。所以,离子化合物与共价化合物之间常常是——你中有我,我中有你。

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