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1、第四节第四节 离子晶体离子晶体学习目标学习目标1.了解离子晶体的结构特点。了解离子晶体的结构特点。2.能根据离子晶体的结构特点解释其物理性质。能根据离子晶体的结构特点解释其物理性质。3.了解晶格能的含义及其应用。了解晶格能的含义及其应用。一、离子键1、定义：阴阳离子之间通过静电作用而形成的化学键。、定义：阴阳离子之间通过静电作用而形成的化学键。成键微粒：阴、阳离子成键微粒：阴、阳离子 ；实质：静电作用。；实质：静电作用。2、存在：绝大多数盐（、存在：绝大多数盐（AlCl3、FeCl3除外除外）、强碱、金属）、强碱、金属氧化物、金属氢化物（氧化物、金属氢化物（NaH、KH）等离子化合物中。）等离
2、子化合物中。3、形成条件：一方具有较强的失电子能力，一方具有、形成条件：一方具有较强的失电子能力，一方具有 较强的得电子能力。较强的得电子能力。即两种元素的电负性之差大于即两种元素的电负性之差大于1.74、特点：、特点：(1)无饱和性和方向性无饱和性和方向性 影响离子键强弱的因素：阴、阳离子半径越小，电荷影响离子键强弱的因素：阴、阳离子半径越小，电荷数越多，离子键越强数越多，离子键越强二、离子晶体二、离子晶体1 1、离子晶体、离子晶体 概念：概念：由阳离子和阴离子通过离子键由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体叫做离子晶体结合而成的晶体叫做离子晶体 组成微粒：组成微粒：阴、阳离子阴、阳离子
3、粒子间作用力：粒子间作用力：离子键离子键 无分子式无分子式化学式表示离子最简整数比化学式表示离子最简整数比 注：离子晶体熔化时，破坏离子键。注：离子晶体熔化时，破坏离子键。3、配位数（缩写为、配位数（缩写为C.N.）一个离子周围最邻近的异电性离子的数目一个离子周围最邻近的异电性离子的数目 2 2、常见离子晶体、常见离子晶体 强碱、金属氧化物、强碱、金属氧化物、金属氢化物、金属氢化物、部分盐类部分盐类 4、离子晶体特点、离子晶体特点（1 1）离子晶体中无单个分子存在）离子晶体中无单个分子存在.(2 (2）熔沸点较）熔沸点较高高，硬度较，硬度较大大，难挥发难压缩。，难挥发难压缩。（3 3）晶体状态
4、晶体状态不导电，不导电，水溶液水溶液或者或者熔融状态熔融状态下均导电。下均导电。（4 4）大多数离子晶体易溶于极性溶剂水，难溶于非极性溶剂）大多数离子晶体易溶于极性溶剂水，难溶于非极性溶剂（1 1）NaCl NaCl 晶体晶体 5、离子晶体晶胞类型、离子晶体晶胞类型（1）钠离子和氯离子的位置：）钠离子和氯离子的位置：钠离子和氯离子位于小立方体的顶角上，并交错排列。钠离子和氯离子位于小立方体的顶角上，并交错排列。钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶点，或者钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶点，或者反之。反之。NaNa+采取采取面心立方最密面心立方最密堆积方式。堆积方式。（1 1）NaCl
5、NaCl 晶体晶体 2)每个晶胞中每个晶胞中ClCl有有 个个 NaNa +有有 个个 ；3)阴离子配位数阴离子配位数 ，阳离子配位数阳离子配位数 ；4)4)每个每个ClCl 周围最近且等距离的周围最近且等距离的ClCl有有 个个 ，每个每个NaNa+周围最近且等距离的周围最近且等距离的NaNa+有有 个；个；6 125、离子晶体晶胞类型、离子晶体晶胞类型4 4 6 12这几个Na+或Cl-在空间构成的几何构型为正八面体-Cl-Na+NaClNaCl的晶体结构模型的晶体结构模型（2 2）CsCl CsCl 晶体晶体 (1)位置：位置：Cs+Cs+位于小立方体的位于小立方体的顶角（或体心）顶角（
6、或体心）上时上时ClCl-位位 于小立方体的于小立方体的体心（或顶角）上。体心（或顶角）上。(2)(2)每个晶胞中每个晶胞中ClCl有有 1 1 个个 NaNa +有有 1 1 个个 ；(3)(3)阴离子配位数阴离子配位数 8 ，阳离子配位数，阳离子配位数 8 ；(4)(4)每个每个ClCl 周围最近且等距离的周围最近且等距离的ClCl有有 6 6 个个 ，每个每个NaNa+周围最近且等距离的周围最近且等距离的NaNa+有有 6 6 个；个；（3 3）CaF2晶胞晶胞Ca2+在顶点和面心，在顶点和面心，F-在体内（将晶在体内（将晶胞平分成胞平分成8个小立方体，个小立方体，F-位于位于小立方体小
7、立方体的体心）的体心）每个晶胞中每个晶胞中F有有 8个个 Ca2+有有 4个个阴离子配位数阴离子配位数 4 ，阳离子配位数阳离子配位数 8 ；每个每个F 周围最近且等距离的周围最近且等距离的F有有6 个个 每个每个Ca2+周围最近且等距离的周围最近且等距离的Ca2+有有 12个个 Zn2+在顶点和面心，在顶点和面心，S2-在体内在体内(体对角线的体对角线的1/4处处)结构类似于金刚石！结构类似于金刚石！或或将晶胞平分成将晶胞平分成8个小立方体，个小立方体，S2-交错出现在小立交错出现在小立方体的体心。方体的体心。每个晶胞中每个晶胞中Zn2+有有 4个个 S2-有有 4个个阴离子配位数阴离子配位
8、数 4 ，阳离子配位数，阳离子配位数 4 ；每个每个Zn2+周围最近且等距离的周围最近且等距离的F有有12个个 每个每个S2-周围最近且等距离的周围最近且等距离的Ca2+有有 12个个(4)ZnS(4)ZnS型晶胞型晶胞6.6.影响离子晶体配位数的因素影响离子晶体配位数的因素 几何因素：晶体中正负离子的半径比几何因素：晶体中正负离子的半径比 电荷因素：正负离子的电荷比电荷因素：正负离子的电荷比 阴阳离子电荷数之比阴阳离子电荷数之比=其配位数之比其配位数之比=其个数的反比！其个数的反比！键性因素：离子键的纯粹程度键性因素：离子键的纯粹程度 想一想：同为离子晶体，为什么配位数不同？想一想：同为离子
9、晶体，为什么配位数不同？影响离子晶体配位数的因素有哪些？影响离子晶体配位数的因素有哪些？科学视野科学视野阅读思考阅读思考 碳酸盐热分解的实质是什么？碳酸盐热分解的实质是什么？表表3-7的有关数值说明了什么？的有关数值说明了什么？组成碳酸盐中阳离子的金属的金属组成碳酸盐中阳离子的金属的金属性越弱，金属阳离子的半径越小，碳酸性越弱，金属阳离子的半径越小，碳酸盐的热稳定性越差，反之越好。盐的热稳定性越差，反之越好。三、晶格能三、晶格能 1 1、定义：、定义：单位：单位：KJ/molKJ/mol气态离子形成气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量摩离子晶体时释放的能量 2 2、晶格能的大小的影响因素、晶格
10、能的大小的影响因素 电荷、离子半径电荷、离子半径 离子所带电荷数越多，晶格能越大；离子所带电荷数越多，晶格能越大；离子半径越大，离子半径越大，晶格能越小。晶格能越小。3、作用：晶格能越大，离子晶体越稳定，、作用：晶格能越大，离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大熔点越高，硬度越大 仔细阅读仔细阅读表表3 38 8，分析，分析晶格能的大小与离子晶晶格能的大小与离子晶体的熔点有什么关系？体的熔点有什么关系？离子晶体的晶格能与哪离子晶体的晶格能与哪些因素有关？些因素有关？科学视野科学视野阅读思考阅读思考 岩浆晶出规则与晶格能岩浆晶出规则与晶格能 晶格能越大，熔点越高，越先晶出！晶格能越大，熔点越高，越先
11、晶出！各类型离子晶体晶胞的比较各类型离子晶体晶胞的比较晶体晶体类型类型晶胞晶胞类型类型晶胞结构晶胞结构示意图示意图配位数配位数距离最近距离最近且相等的且相等的相反离子相反离子每个晶每个晶胞含有胞含有离子数离子数实例实例NaCl型型 ABCsCl型型ZnS型型AB2CaF2型型Na+：6Cl-：6Cs+：Cl-：88Zn2+：S2-：44Ca2+：F-：48Na+：Cl-：Cs+：Cl-：Zn2+：S2-：Ca2+：F-：Na+：Cl-：Cs+：Cl-：Zn2+：S2-：Ca2+：F-：6688444844114484KBr AgCl、MgO、CaS、BaSeZnS、AgI、BeOCsCl、Cs
12、Br、CsI、TlCl碱土金属卤化碱土金属卤化物、碱金属氧物、碱金属氧化物。化物。物质的熔点与晶体类型的关系物质的熔点与晶体类型的关系1、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体离子晶体、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体离子晶体分子晶体。分子晶体。2、若晶体类型相同，则有：、若晶体类型相同，则有：离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子电荷越高，离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子电荷越高，晶格能越大，离子键就越强，熔点就越高。晶格能越大，离子键就越强，熔点就越高。原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价键键长越原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价键键长越短，键能越大，熔点越高
13、。短，键能越大，熔点越高。分子晶体中（不含氢键时），分子组成和结构相似时，相分子晶体中（不含氢键时），分子组成和结构相似时，相对分子质量越大，范德华力就越强，熔点就越高。对分子质量越大，范德华力就越强，熔点就越高。金属晶体中，原子半径越小，价电子越多，金属键就越强，金属晶体中，原子半径越小，价电子越多，金属键就越强，熔点就越高。合金的熔点比它的各成分金属的熔点低。熔点就越高。合金的熔点比它的各成分金属的熔点低。晶体类型晶体类型晶体类型晶体类型 离子晶体离子晶体离子晶体离子晶体分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体原子晶体原子晶体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体金属晶体金属晶体 组成晶体组成晶体组成晶
14、体组成晶体 的微粒的微粒的微粒的微粒 组成晶体微粒组成晶体微粒组成晶体微粒组成晶体微粒间的相互作用间的相互作用间的相互作用间的相互作用 典型实例典型实例典型实例典型实例晶晶晶晶体体体体的的的的物物物物理理理理特特特特性性性性熔点熔点熔点熔点沸点沸点沸点沸点硬度硬度硬度硬度导电性导电性导电性导电性导热性导热性导热性导热性机械加机械加机械加机械加工性能工性能工性能工性能阴阳离子阴阳离子分分 子子原原 子子金属离子和金属离子和自由电子自由电子离子键离子键范德华力（有的范德华力（有的有氢键）有氢键）共价键共价键NaCl、CsCl金刚石、金刚石、二氧化硅二氧化硅干冰、冰干冰、冰较较 高高低低高高硬度较大硬度较大硬度较小硬度较小硬度大硬度大固态不导电，固态不导电，熔融状态或水熔融状态或水溶液中导电溶液中导电固态和熔融状固态和熔融状态下不导电态下不导电一般导电性差一般导电性差 (有的导电有的导电)不不 良良不不 良良不不 良良金属键金属键金、银、金、银、铜、铁铜、铁相差幅度大相差幅度大好好好好不不 良良不不 良良不不 良良较较 好好相差幅度大相差幅度大