氧化鋁是離子化合物，還是共價(jià)化合物？

　　氧化鋁是離子化合物，還是共價(jià)化合物？”
　　
　　傍晚，《數(shù)字世界報(bào)e教育》的夏編輯來電話，說是請(qǐng)教個(gè)問題：“氧化鋁是離子化合物，還是共價(jià)化合物？”

　　“這不好說，氧化鋁有三種晶型——”我當(dāng)時(shí)回道。

　　“按中學(xué)的知識(shí)該是啥？”他又問。

　　“是過渡型的吧，有離子化合物的成分，也有共價(jià)化合物的成分。”

　　“那如果是高考題，該怎么答題？”他追問。

　　我說：“看題目信息吧，具體問題具體分析。”

　　他聽了很高興，說：“就是您了，我想請(qǐng)你馬上就這個(gè)問題寫一篇文章，要結(jié)合高考的題目來分析。”

　　原來，K12教學(xué)區(qū)化學(xué)論壇貼了張有意思的帖子，引起了熱氣騰騰的一場(chǎng)討論——“氧化鋁是離子化合物，還是共價(jià)化合物？”最終是公說公有理，婆說婆有理，落了個(gè)沒結(jié)論。敏銳的夏編輯一看是個(gè)好話題，便想讓我來做個(gè)終結(jié)版。

　　我這才明白，自己惹上麻煩啦。可剛應(yīng)下來，不好打退堂鼓吧。便硬著頭皮向K12論壇而來。一看，里邊的討論果然熱乎，觀點(diǎn)嘛分成了三大門派——

　　第一門派是“離子門”，他們認(rèn)定“氧化鋁是離子化合物”，人數(shù)眾多，氣勢(shì)最盛，一副不容置疑的樣子，說出了三大理由：

　　①大多數(shù)的金屬氧化物均屬于離子化合物；

　�、谘趸�鋁熔融電解制金屬鋁，可知它熔融時(shí)電離出鋁離子、氧離子，非離子晶體莫屬；

　�、鄄闀�、問老師，都說是“離子化合物”。

　　此外，還用了一些超過中學(xué)知識(shí)的理由——電負(fù)性的差很大；三方晶系，六方緊密堆積結(jié)構(gòu)等。雖說是一知半解，卻可以看出該派人強(qiáng)馬壯，彈藥充足。

　　而且，他們更祭出了一招殺手锏——2000年上海高考題的標(biāo)準(zhǔn)答案。

　　第二門派是“原子門”，人數(shù)不多，彈藥不足，更有個(gè)別人見勢(shì)不妙，中途叛逃，他們提出的理由是：

　　①從物理性質(zhì)看：硬度僅僅次于金剛石，可用作手表的軸承,熔點(diǎn)也非常的高,非原子晶體莫屬。

　�、谟昧祟愅频恼校篘aCl是離子化合物,Na2O是離子化合物：AlCl3是共價(jià)化合物Al2O3肯定是共價(jià)化合物了。

　　以上兩派爭(zhēng)得不可開交之際，“過渡門”的人來了，呵，他們的觀點(diǎn)與老夫卻有些相似（你們看過前文便知）。主要代表物是江西的“bird”，他的帖子我轉(zhuǎn)摘于下：

　　氧化鋁有多種變體,其中最為人們所熟悉的是α型氧化鋁和γ型氧化鋁，二者均為白色無定形粉末。自然界存在的剛玉為α型氧化鋁,該晶體屬于六方緊密堆積構(gòu)型,氧原子按六方緊密堆積方式排列,6個(gè)氧原子圍成一個(gè)八面體,在整個(gè)晶體中有三分之二的八面體孔穴為鋁原子所占據(jù)。由于這種緊密堆積結(jié)構(gòu),再加上晶體中鋁離子與氧離子之間的吸引力強(qiáng),晶格能大,所以α型氧化鋁的熔點(diǎn)(2288K)和硬度(8.8)都很高。結(jié)論是：剛玉屬于離子晶體。

　　γ型氧化鋁只在低溫條件下存在,強(qiáng)熱至1273K可轉(zhuǎn)化為α型氧化鋁,γ氧化鋁晶體屬于立方面心緊密堆積構(gòu)型,鋁原子不規(guī)則地排列在由氧原子圍成的八面體和四面體孔穴中。還有一種為β型氧化鋁,有離子傳導(dǎo)能力(允許鈉離子通過)

　　金屬鋁表面的氧化鋁薄膜為氧化鋁的另外一種變體。

　　嚴(yán)格地說,氧化鋁屬于過渡型化合物,其主要為離子型而含部分共價(jià)型。

　　應(yīng)該說：這位網(wǎng)友說得蠻完整的，誠(chéng)如這位網(wǎng)友所言：“氧化鋁屬于過渡型化合物”，但主要表現(xiàn)為共價(jià)性還是離子性呢？卻是眾說紛紜，并沒有形成定論——科學(xué)界向來提倡“百花齊放”，這是很正常的現(xiàn)象。其實(shí)，鋁在地殼中的含量相當(dāng)高,主要以鋁硅酸鹽礦石存在，以鋁-氧共價(jià)鍵為其特征。這也正是氫氧化鋁兩性電離的原因。

　　限于中學(xué)知識(shí)，這問題很難說清楚。不過，夏編輯盛情相邀，我也只好勉為其難了。還好，我看到許多同學(xué)用了“電負(fù)性”、“三方晶系”、“密堆積”、“八面體空隙”等術(shù)語，知道有許多同學(xué)通過化學(xué)競(jìng)賽學(xué)了好多東西，對(duì)下面的講解便覺得有些信心了。

　　有位“niutao989”網(wǎng)友的說法，不知大家注意到?jīng)]有——其實(shí)共價(jià)、離子沒有嚴(yán)格的界限,典型的離子晶體CsCl也只有92%的離子成分……；這便是問題的要害，共價(jià)鍵與離子鍵之間本并沒有絕對(duì)的區(qū)別。我曾看過外國(guó)的一些中學(xué)課本，里面對(duì)化學(xué)鍵的描述與我們的教科書完全不同——書中沒有極性鍵的概念，用“含有30%的離子鍵成分”等說法來表述。一般把“含有60%以上離子鍵成分”的化合物稱為離子化合物。還有一種理論則從另一角度來闡述這一問題——就是許多網(wǎng)友提到的“離子極化”，這一理論首先把化合物中的不同原子看成離子，然后陰、陽離子之間的互相作用使它們逐漸靠攏，甚至重疊為共價(jià)鍵。所以，離子化合物與共價(jià)化合物之間常常是——你中有我，我中有你。

　　那么，一般情況下我們應(yīng)該怎樣判別呢？判別的方法不外乎以下兩種：

　　（1）根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)微觀知識(shí)來確定：

　�、倮碚撏评恚嚎梢杂靡恍┚W(wǎng)友提到的“電負(fù)性差”及“離子極化”等理論，不過，用的是大學(xué)知識(shí)，而且只是一些估測(cè)方法，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩�量體系。

　�、诮Y(jié)構(gòu)測(cè)定：晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定（如：x射線衍射法等）近年來發(fā)展神速，測(cè)定方法與數(shù)據(jù)已形成一套完整的體系，具有重要參考價(jià)值，但涉及比較高深的內(nèi)容，不說也罷。

　　（2）根據(jù)晶體的宏觀性質(zhì)來判斷：就中學(xué)知識(shí)而言，這倒是一條捷徑。

　�、偃廴趯�(dǎo)電問題：許多網(wǎng)友已提到這個(gè)問題；

　　②熔點(diǎn)高低問題：熔點(diǎn)較高的是離子晶體，熔點(diǎn)較低的是分子晶體，熔點(diǎn)非常高的往往是原子晶體。

　　對(duì)于氧化鋁，用以上兩條根據(jù)一套，糟了，出現(xiàn)矛盾。出現(xiàn)矛盾啥辦？抓主要矛盾嘛：以上②的標(biāo)準(zhǔn)有人為規(guī)定之嫌（有的書規(guī)定“熔點(diǎn)200℃”為離子晶體與分子晶體的分界，有的書則規(guī)定的更高些），①一般視為更充分的理由——“離子門”之所以門徒眾多，蓋因此耳。

　　但是，且慢——氧化鋁的的電解是真正意義上的“熔融電解”嗎？其實(shí)，熔融的是冰晶石，氧化鋁只是分散質(zhì)，分散于液態(tài)的冰晶石中而已，熔液中的陰離子是復(fù)雜的原子團(tuán)，并非簡(jiǎn)單氧離子。查一查前幾年的全國(guó)化學(xué)初賽的試題，有一題考的是“將氯化鋁熔于氯化鈉的熔融液中電解會(huì)生成鋁”的知識(shí)點(diǎn)，能因此說：“氯化鋁是離子化合物嗎？”同樣的，鹽酸在水溶液中完全電離，能因此說氯化氫是離子化合物嗎？答案顯然是否定的。

　　那書上不是明明白白寫著——“剛玉型結(jié)構(gòu)的離子晶體”嗎？“離子門”的眾門徒很有底氣地說：“隨便翻開哪本書，看看去！”是的，你只要翻開大學(xué)《結(jié)構(gòu)化學(xué)》課本，就可以找到這白紙黑字。這又能說明什么呢？說明“剛玉就是離子晶體”？參加化學(xué)競(jìng)賽的同學(xué)都知道，離子晶體的四大典型晶體類型之一硫化鋅型，所有的參考書都特別提示：硫化鋅是共價(jià)化合物。其實(shí)，硫化鋅型的“離子晶體”絕大多數(shù)是共價(jià)化合物。正應(yīng)了張老師前面說過的一句話：你中有我，我中有你。

　　造化如此之奇妙，又豈是區(qū)區(qū)幾種類型所能了之？

　　說到這里，有同學(xué)發(fā)問了——張老師，你究竟是什么意思？

　　呵，我的意思清楚得很——學(xué)化學(xué)，要掌握精髓，而不是死記硬背。“氧化鋁是離子化合物，還是共價(jià)化合物？”這個(gè)問題，不該是中學(xué)討論的問題，科學(xué)家尚且眾說紛紜，一個(gè)中學(xué)生能搞懂嗎？

　　在科技高度發(fā)達(dá)的今天，以人為控制條件來實(shí)現(xiàn)晶體類型的轉(zhuǎn)化，已不是一件難事——1985年，科學(xué)家通過激光汽化石墨，使之轉(zhuǎn)化為富勒烯；1999年，在高壓下把干冰轉(zhuǎn)為原子晶體已獲得成功；目前，科學(xué)家正在努力將分子晶體的氫轉(zhuǎn)化為金屬氫，金屬氫是理想的高溫超導(dǎo)材料和太空能源，這項(xiàng)成果一旦走出實(shí)驗(yàn)室，我們的生活面貌將會(huì)為之一新。

　　當(dāng)前，化學(xué)教育中興起ＳＴＳ（科學(xué)－技術(shù)－社會(huì)）理念之風(fēng)，高考試卷體現(xiàn)出和生活、科學(xué)相聯(lián)系的命題趨勢(shì)。為應(yīng)對(duì)新課程改革下化學(xué)高考，必須拓寬學(xué)生的知識(shí)面，讓學(xué)生學(xué)會(huì)去發(fā)現(xiàn)、觀察、思索、探究化學(xué)原理，而不是死記硬背那些空洞的概念。

　　以下略舉幾例以饗讀者——

　　例1．下列物質(zhì)屬于原子晶體的化合物是：

　　A.金剛石Ｂ.剛玉Ｃ.二氧化硅Ｄ.干冰

　　附注：本題為2000年的上海高考題第二小題，題目已注明“只有一個(gè)正確選項(xiàng)”。

　　注意了：它是單選題！所以，答案中只有Ｃ，沒有Ｂ。我想，任何同學(xué)都不會(huì)選錯(cuò)的。氧化鋁是有爭(zhēng)議的，而二氧化硅卻鐵板釘釘是原子晶體。高考總不會(huì)把這種有爭(zhēng)議的選項(xiàng)拿去做多選題吧。

　　例2．已知有關(guān)物質(zhì)的溶沸點(diǎn)數(shù)據(jù)如下表：

　　MgO

　　Al2O3

　　MgCl2

　　AlCl3

　　熔點(diǎn)/℃

　　2852

　　2072

　　714

　　190（2.5×105Pa）

　　沸點(diǎn)/℃

　　3600

　　2980

　　1412

　　18.72

　　請(qǐng)參考上述數(shù)據(jù)填空和回答問題:

　�。�1）工業(yè)上常用電解熔融MgCl2的方法生產(chǎn)金屬鎂，電解Al2O3與冰晶石熔融混合物的方法生產(chǎn)鋁。為什么不用電解MgO的方法生產(chǎn)鎂；也不用電解AlCl3的方法生產(chǎn)鋁？

　　（2）設(shè)計(jì)可靠的實(shí)驗(yàn)證明MgCl2、AlCl3所屬的晶體類型，其實(shí)驗(yàn)方法是。

　　點(diǎn)撥：本題涉及熔融電解，故解答本題時(shí)，應(yīng)把Al2O3視為離子晶體方可正確作答。

　　答案：（1）因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)遠(yuǎn)高于MgCl2，故電解熔融MgO將需要更高的溫度，不便于操作。觀察表中數(shù)據(jù)可知，AlCl3易升華，熔沸點(diǎn)低，故屬于分子晶體，不存在離子，熔融時(shí)不能導(dǎo)電，不能被電解。（2）將兩種晶體加熱到熔化狀態(tài)，MgCl2能導(dǎo)電，AlCl3不能導(dǎo)電，故證明MgCl2為離子晶體，AlCl3為分子晶體。

　　例3．Al2O3晶體類型存在爭(zhēng)議，有人認(rèn)為是離子晶體，有人認(rèn)為是原子晶體。

　�。�1）如果你是“離子晶體”論的支持者，請(qǐng)你舉出你的論據(jù)：

　�。�2）如果你是“原子晶體”論的支持者，請(qǐng)你舉出你的論據(jù)：

　　點(diǎn)撥：近年來，這樣的開放型題目多起來了，這些題目充分體現(xiàn)了科學(xué)探究的精神，十分符合新課改的趨勢(shì)。解答此類題的重點(diǎn)是抓住化學(xué)知識(shí)之精髓，死記硬背的人又怎能作答？至于本題的答案嘛，我想還是讓同學(xué)們自己來做吧。