同位素和同素异形体辨析

同位素和同素异形体辨析

同位素和同素异形是物质分类中的两个不同概念，由于都有“同”和“素”字，所以常常造成混淆，以至于有的学生提出H2和D2是不是同素异形体的问题.下面围绕这两个概念进行深入探讨.

一、同位素

1.元素、核素、同位素概念的相互关系

元素是具有相同核电荷数（质子数）的同一类原子的总称.

质子数决定了元素的种类，质子数相同时中子数可以不同.我们把具有一定数目质子和一定数目中子

的原子叫做核素.这样，同一元素可能存在几种核素，这几种核素之间互称同位素，意思是在元素周期表中占有同一位置.同位素是同一元素的核素之间的称谓，但习惯上我们常把某核素说成是该元素的同位素，例如126C是碳的一种同位素.

2.同位素的分类

同位素可以分为两类，一类是自然界存在的，叫做天然同位素；另一类是在人工核反应中产生的人造同位素.一般来讲天然同位素都比较稳定，而人造同位

素大都是有放射性.已知Na、Al、Ne、F等20种元素都只有一种天然同位素，它们的人造同位素都已被制得.各元素的同位素数目不等，例如：H、C、O各有3种，Sn的天然同位素最多，共有10种.从另一角度来分，我们又可以把只存在一种天然同位素的元素称单一核素元素，有多种天然同位素的元素称多核素元素.

3.怎样理解同位素的化学性质基本相同

元素的性质包括物理性质和化学性质，同位素之间中子数不同，相对原子质量不同，由同位素组成的单质或化合物的相对分子质量也不同，导致D2密度是H2的2倍.，重水密度也明显高于普通水，所以同位素构成的物质物理性质还是有明显差异的.下表列出重水和普通水的性质差异：

1H2O1D2O相对原子质量11812025℃密度

/gcm-310.94711.0108熔点℃10.0013.79沸点℃1100.001101.41蒸发热/kJ?mol-1 140.67141.625℃

Kw11.01×10-1411.35×10-15元素的化学性质决定于核外电子排布，其中主要是价电子数.同位素的质子数相同，核电荷数相同，原子的电子层结构完全相同，所以化学性质基本相同，但中子数不同对元素的化学性质也会造成微弱的影响，从表中可以看到H2O和D2O的离子积不同，D2O是比H2O更弱的电解质，

金属Na与D2O的反应比与H2O反应慢得多，若以重水代替水做溶剂，则化学反应速率下降10%～20%，重水的电解速率是普通水的1/5，利用这一差异可以从水中富集重水.

二、同素异形体

同一元素形成性质不同的单质叫这种元素的同素异形体，近20多年人们对同素异形体的研究进展迅速，制得了意想不到的的同素异形体.例如C60、N5、碳纳米管、单层石墨片等.这些同素异形体往往具有优良的理化性质，有的已经成为材料科学新成员，在科研和生产中有着广泛的应用前景.

1. 哪些元素可形成同素异形体

化学元素大致可分为非金属和金属元素两大类，非金属中的稀有气体元素具有稳定的电子层结构，其单质由单原子直接构成，不可能形成同素异形体.氢和卤素只差1个电子就达到稳定结构，通过共用电子对形成1个共价单键，即可达到饱和，所以氢和卤素都是双原子分子，也不可能以其他形式构成分子，至今也尚未发现其同素异形体.判断，MnO-4溶液是紫红色的，Fe2+溶液是浅绿色的，Fe3+溶液是棕黄色的；另外还有沉淀物颜色之分，CaCO3是白色，Cu（OH）2是蓝色，Fe（OH）3是红褐色的.除此之外，还可以根

据物质反应条件找出突破口、进行判断，例如点燃的话，一定要有氧气的参加；以元素之最找出解题突破口……老师在进行指导时，不妨将这些典型的现象特征归纳起来，让学生能够整体把握，进行区分.

（三）注重锻炼学生考试心理素质

在平时和同学的交流中，多多注意帮助学生缓解考生紧张情绪，告诉他们，考试过程中，人的心理历程就是一个大脑渐渐兴奋的过程，考试应注重全局，如果碰到很难的题目，完全没有头绪，不妨先放下，由易到难，保证简单的题目不出现失误，等到思维被完全激活后，再着手解决比较难的题目.

做化学实验题时，不妨把自己想象成出题人，从而得出题目想要考查的东西.现在高考试题中有很多实验细节，平时注重回归课本，对于基本常识性的问题达到熟练程度；化学答题最好是有一个程序，在个人的头脑中形成一个虚拟而成的实验室，逐步对应地去做；化学的语言表达，尽可能避免那些或者主次错位、或者遗漏要点的错误，老师在课堂中要多给学生表达的机会，训练学生从问题切入点回答问题，另外还可以借助往年考过的经典高考化学经典实验题强化学生书面表达，在不断的评议以及探究过程中，形成规范，建立起科学的全面的准确的语言表达模式.

总之，教师在进行高考化学实验题解题指导中，一定要注重依托教材，把握教材中的基础知识，针对同学常犯的错误，进行强调，同时补充拓展相关的知识，通过创新生成考点.一方面培养学生良好的应试素质，以及解题习惯，另一方面还要多对知识进行总的归纳，传授一般的解题方法，帮助学生取得好成绩.