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1、第四节：离子晶体第四节：离子晶体 晶体晶体氯化钠氯化钠干冰干冰金刚石金刚石熔熔 点点（）801801-56.2-56.235503550材料：材料：材料：材料：思考：思考：为什么氯化钠的物理性质与为什么氯化钠的物理性质与干冰、金刚石如此不同？干冰、金刚石如此不同？1 1、定义、定义：由由阳离子和阴离子阳离子和阴离子通过通过离子键离子键结合而成的晶体。结合而成的晶体。组成粒子组成粒子粒子间的作用力粒子间的作用力一、离子晶体一、离子晶体 注意：注意：离子晶体中的化学键除离子键外还离子晶体中的化学键除离子键外还可能有共价键，但离子晶体微粒间的作用力可能有共价键，但离子晶体微粒间的作用力只能是离子键。
2、只能是离子键。-Cl-Na+与与Na+等距离且最近的等距离且最近的Cl有：有：6个个 （配位数）（配位数）1.NaCl1.NaCl晶胞晶胞晶胞类型晶胞类型：2.CsCl2.CsCl晶胞晶胞共同点：共同点：总结总结1：1.阴、阳离子的个数比为阴、阳离子的个数比为1：12.阴阴离子离子和阳离子的配位数相等和阳离子的配位数相等不同点：不同点：NaCl晶体：晶体：1.晶体中晶体中阴、阳离子配位数均为阴、阳离子配位数均为62.每个每个Na+周围最近的等距离的周围最近的等距离的Na+有有12个，每个，每个个Cl-周围最近的等距离的周围最近的等距离的Cl-有有12个个CsCl晶体：晶体：1.晶体中晶体中阴、
3、阳离子配位数均为阴、阳离子配位数均为82.Cs+最近的等距离的最近的等距离的Cs+有有6个，每个个，每个Cl-周围周围最近的等距离的最近的等距离的Cl-有有6个个科学探究科学探究：思考思考：离子键有无方向性和饱和性？离子键有无方向性和饱和性？你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？位数？利用表利用表3-53-5的数据进行计算，将结果填的数据进行计算，将结果填入表入表3-63-6并推测原因。并推测原因。3.3.CaFCaF2 2型晶胞型晶胞2 2 CaCa2+2+的配位数：的配位数：F F-的配位数：的配位数：1 1 一个一个CaFCaF2 2晶胞中
4、含：晶胞中含：4个个Ca2+和和8个个F84(2)(2)氟化钙晶胞的结构特点氟化钙晶胞的结构特点：8 8个个CaCa2+2+占据立方体占据立方体8 8个顶点，个顶点，6 6个个CaCa2+2+占据立方体的占据立方体的6 6个面心，个面心，8 8个个F F-在立方体内；在立方体内；CaCa2+2+的配位数为的配位数为8 8，F F-的配位数为的配位数为4 4；不存在单个的不存在单个的CaFCaF2 2 分子，每个晶胞平分子，每个晶胞平均含均含4 4个个CaCa2+2+和和8 8个个F F-。化学式。化学式CaFCaF2 2 仅表示该仅表示该离子晶体中阴、阳离子的个数比为离子晶体中阴、阳离子的个数
5、比为2:12:1总结总结2 2：决定离子晶体结构的因素决定离子晶体结构的因素（1）几何因素几何因素 晶体中正负离子的半径比晶体中正负离子的半径比（2）电荷因素电荷因素 晶体中正负离子的电荷比晶体中正负离子的电荷比（3）键性因素）键性因素 离子键的纯粹程度离子键的纯粹程度分析下表中数据，总结离子晶体的物理性质及分析下表中数据，总结离子晶体的物理性质及其规律其规律物质物质熔点熔点/硬度硬度NaFNaF9939933.23.2NaClNaCl8018012.52.5NaBrNaBr7477472.52.5NaINaI6616612.52.5MgOMgO285228526.56.5CaOCaO2614
6、26144.54.5SrOSrO243024303.53.5BaOBaO191819183.33.3H H2 2OO0 0很小很小 （1 1）熔沸点较高，熔沸点较高，难挥发；随着离子电难挥发；随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，熔点升高。荷的增加，核间距离的缩短，熔点升高。（2 2）硬度较大硬度较大，且脆。，且脆。（3 3）一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。）一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。（4 4）固态不导电，水溶液或者熔融状态下能）固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。导电。3 3、离子晶体的物理性质：、离子晶体的物理性质：科学视野：科学视野：离子晶体碳酸盐的分解离子晶体碳酸盐的分解
7、可见，金属阳离子半径越小，与氧离子间可见，金属阳离子半径越小，与氧离子间的离子键越强，其碳酸盐的分解温度越低的离子键越强，其碳酸盐的分解温度越低 如何说明离子晶体的稳定性呢？如何说明离子晶体的稳定性呢？二、晶格能二、晶格能1、定义：、定义：气态离子形成单位物质的量的离子气态离子形成单位物质的量的离子晶体时释放的能量。通常取晶体时释放的能量。通常取正值正值。单位：单位：kJ/mol 仔细阅读课本仔细阅读课本仔细阅读课本仔细阅读课本P P P P80808080表表表表38383838及下表，分析晶格及下表，分析晶格及下表，分析晶格及下表，分析晶格能的大小与离子晶体的熔点有什么关系？离子能的大小与
8、离子晶体的熔点有什么关系？离子能的大小与离子晶体的熔点有什么关系？离子能的大小与离子晶体的熔点有什么关系？离子晶体的晶格能与哪些因素有关？晶体的晶格能与哪些因素有关？晶体的晶格能与哪些因素有关？晶体的晶格能与哪些因素有关？氟化物氟化物氟化物氟化物晶格能晶格能晶格能晶格能/kJmol/kJmol-1 1NaFNaF923923MgFMgF2 229572957AlFAlF3 3549254922、晶格能的大小的影响因素、晶格能的大小的影响因素 离子半径越小，所带电荷越多，晶格能越大离子半径越小，所带电荷越多，晶格能越大F-Cl-Br-I-Li+1036853807757Na+9237867477
9、04K+821715682649Rb+785689660630Cs+740659631604结论结论：阴、阳离子的半径和越大，晶格能越小：阴、阳离子的半径和越大，晶格能越小某些离子晶体的晶格能（某些离子晶体的晶格能（kJ/mol）2、晶格能的大小的影响因素、晶格能的大小的影响因素 离子电荷越多，阴、阳离子半径越小，离子电荷越多，阴、阳离子半径越小，即即离子键越强，则晶格能越大离子键越强，则晶格能越大。简言之。简言之,晶格能的大小与离子所带电荷成正比晶格能的大小与离子所带电荷成正比,与与离子半径成反比离子半径成反比.分析下表中数据，总结晶格能大小与离子晶体分析下表中数据，总结晶格能大小与离子晶体
10、物理性质间的关系物理性质间的关系ABAB型型离子离子晶体晶体离子离子电荷电荷晶格能晶格能/(KJ/mol)(KJ/mol)熔点熔点/硬度硬度NaFNaF1 19239239939933.23.2NaClNaCl1 17867868018012.52.5NaBrNaBr1 17477477477472.52.5NaINaI1 17047046616612.52.5MgOMgO2 237913791285228526.56.5CaOCaO2 234013401261426144.54.5SrOSrO2 232233223243024303.53.5BaOBaO2 23054305419181918
11、3.33.3晶格能越大晶格能越大 ,离子键越强离子键越强（1 1）形成的离子晶体越稳定；）形成的离子晶体越稳定；（2 2）熔点越高；）熔点越高；（3 3）硬度越大。）硬度越大。3、晶格能对离子晶体性质的影响、晶格能对离子晶体性质的影响:科学视野：岩浆晶出规则与晶格能科学视野：岩浆晶出规则与晶格能 岩浆冷却时析出晶体按晶格能从高到低岩浆冷却时析出晶体按晶格能从高到低的顺序依次晶出。即晶格能高的晶体熔点较的顺序依次晶出。即晶格能高的晶体熔点较高，更容易在岩浆冷却过程中先结晶高，更容易在岩浆冷却过程中先结晶岩岩浆晶出规则。浆晶出规则。石英总是在各种硅酸盐析出后才晶出，主石英总是在各种硅酸盐析出后才晶
12、出，主要原因是它的晶格能较小，次要原因是只有各要原因是它的晶格能较小，次要原因是只有各种金属离子以硅酸盐析出后，石英的浓度才达种金属离子以硅酸盐析出后，石英的浓度才达饱和。饱和。小结小结1：四种晶体的比较：四种晶体的比较晶体类晶体类晶体类晶体类型型型型 离子晶体离子晶体离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体 金属晶体金属晶体金属晶体金属晶体 晶体粒晶体粒晶体粒晶体粒子子子子原子原子原子原子 分子分子分子分子 金属阳离子、金属阳离子、金属阳离子、金属阳离子、自由电子自由电子自由电子自由电子 粒子间粒子间粒子间粒子间作用力作用力作用力作用力 共价键共价
13、键共价键共价键 分子间作用分子间作用分子间作用分子间作用力力力力金属键金属键金属键金属键熔沸点熔沸点熔沸点熔沸点 硬度硬度硬度硬度 很高很高很高很高 很硬很硬很硬很硬 较低较低较低较低 一般较软一般较软一般较软一般较软 一般较高，少一般较高，少一般较高，少一般较高，少部分低部分低部分低部分低 ,一般较一般较一般较一般较硬，少部分软硬，少部分软硬，少部分软硬，少部分软 溶解性溶解性溶解性溶解性 难溶解难溶解难溶解难溶解相似相溶相似相溶相似相溶相似相溶难溶难溶难溶难溶导电情导电情导电情导电情况况况况 不导电不导电不导电不导电（除硅）（除硅）（除硅）（除硅）一般不导电一般不导电一般不导电一般不导电
14、，部分溶于，部分溶于，部分溶于，部分溶于水导电水导电水导电水导电良导体良导体良导体良导体 阴、阳离子阴、阳离子阴、阳离子阴、阳离子 离子键离子键离子键离子键较高较高较高较高较硬较硬较硬较硬 溶于水，难溶溶于水，难溶溶于水，难溶溶于水，难溶于非极性溶剂于非极性溶剂于非极性溶剂于非极性溶剂固体不导电，固体不导电，固体不导电，固体不导电，熔化或溶于水熔化或溶于水熔化或溶于水熔化或溶于水导电导电导电导电 离子晶体离子晶体离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体原子晶体原子晶体 分子晶体分子晶体分子晶体分子晶体 1.1.活泼金属活泼金属活泼金属活泼金属氧化物氧化物氧化物氧化物（K K2 2OO、NaNa2 2
15、OO2 2）2.2.强碱强碱强碱强碱（NaOHNaOH、KOHKOH、Ba(OH)Ba(OH)2 23.3.绝大多数绝大多数绝大多数绝大多数的盐类的盐类的盐类的盐类 1.1.金刚石、金刚石、金刚石、金刚石、晶体硅、晶晶体硅、晶晶体硅、晶晶体硅、晶体硼体硼体硼体硼 2.2.SiC 、SiO2SiO2晶体晶体、BN晶体晶体1.1.大多数非金属单质大多数非金属单质大多数非金属单质大多数非金属单质:X X2 2,O,O2 2,H,H2 2,S,S8 8,P,P4 4,C,C6060（除金（除金（除金（除金刚石、石墨、晶体硅、晶体刚石、石墨、晶体硅、晶体刚石、石墨、晶体硅、晶体刚石、石墨、晶体硅、晶体硼
16、外）硼外）硼外）硼外）2.2.气态氢化物气态氢化物气态氢化物气态氢化物:H H2 2O,NHO,NH3 3,CH,CH4 4,HX,HX3.3.非金属氧化物非金属氧化物非金属氧化物非金属氧化物:CO:CO2 2,SO,SO2 2,NONO2 2（除（除（除（除SiO2SiO2外）外）外）外）4.4.酸酸酸酸:H:H2 2SOSO4 4,HNO,HNO3 35.5.大多数有机物大多数有机物大多数有机物大多数有机物:乙醇，蔗糖乙醇，蔗糖乙醇，蔗糖乙醇，蔗糖（除有机盐）（除有机盐）（除有机盐）（除有机盐）小结小结2：典型的晶体类别典型的晶体类别小结小结3：晶体熔沸点高低的判断晶体熔沸点高低的判断 不
17、同晶体类型的熔沸点比较不同晶体类型的熔沸点比较不同晶体类型的熔沸点比较不同晶体类型的熔沸点比较 一般：原子晶体一般：原子晶体一般：原子晶体一般：原子晶体 离子晶体离子晶体离子晶体离子晶体 分子晶体（有例外）分子晶体（有例外）分子晶体（有例外）分子晶体（有例外）金属晶体熔点差异性太大，一般不纳入比较金属晶体熔点差异性太大，一般不纳入比较 同种晶体类型物质的熔沸点比较同种晶体类型物质的熔沸点比较同种晶体类型物质的熔沸点比较同种晶体类型物质的熔沸点比较 离子晶体：离子晶体：离子晶体：离子晶体：阴、阳离子阴、阳离子阴、阳离子阴、阳离子电荷数越大，半径越小电荷数越大，半径越小熔沸点越高熔沸点越高 原子晶
18、体：原子晶体：原子晶体：原子晶体：原子半径越小原子半径越小原子半径越小原子半径越小键长越短键长越短键长越短键长越短键能越大键能越大键能越大键能越大熔沸点越高熔沸点越高 分子晶体：分子晶体：分子晶体：分子晶体：相对分子质量越大，相对分子质量越大，相对分子质量越大，相对分子质量越大，分子的极性越大分子的极性越大熔沸点越高熔沸点越高 金属晶体：金属晶体：金属晶体：金属晶体：金属阳离子电荷数越多，半径越小金属阳离子电荷数越多，半径越小金属阳离子电荷数越多，半径越小金属阳离子电荷数越多，半径越小熔沸点越高熔沸点越高 小结小结4 4：判断晶体类型的方法：判断晶体类型的方法1 1 1 1）依据组成晶体的）依
19、据组成晶体的）依据组成晶体的）依据组成晶体的微粒微粒微粒微粒和微粒间的和微粒间的和微粒间的和微粒间的作用力作用力作用力作用力判断：判断：判断：判断：构成离子晶体的微粒是离子，作用力是离子键；构成离子晶体的微粒是离子，作用力是离子键；构成离子晶体的微粒是离子，作用力是离子键；构成离子晶体的微粒是离子，作用力是离子键；构成原子晶体的微粒是原子，作用力是共价键；构构成原子晶体的微粒是原子，作用力是共价键；构构成原子晶体的微粒是原子，作用力是共价键；构构成原子晶体的微粒是原子，作用力是共价键；构成分子晶体的微粒是分子，作用力是分子间作用力。成分子晶体的微粒是分子，作用力是分子间作用力。成分子晶体的微粒
20、是分子，作用力是分子间作用力。成分子晶体的微粒是分子，作用力是分子间作用力。2 2）依据）依据）依据）依据物质的分类物质的分类物质的分类物质的分类判断：判断：判断：判断：离子化合物是离子晶体；大多数非金属单质及其离子化合物是离子晶体；大多数非金属单质及其离子化合物是离子晶体；大多数非金属单质及其离子化合物是离子晶体；大多数非金属单质及其氢化物、氧化物、含氧酸、有机物是分子晶体；几氢化物、氧化物、含氧酸、有机物是分子晶体；几氢化物、氧化物、含氧酸、有机物是分子晶体；几氢化物、氧化物、含氧酸、有机物是分子晶体；几种特殊的非金属单质、氧化物、互化物为原子晶体种特殊的非金属单质、氧化物、互化物为原子晶
21、体种特殊的非金属单质、氧化物、互化物为原子晶体种特殊的非金属单质、氧化物、互化物为原子晶体3 3）依据晶体的）依据晶体的）依据晶体的）依据晶体的熔点熔点熔点熔点判断：判断：判断：判断：小结小结4：判断晶体类型的方法：判断晶体类型的方法 原子晶体硬度大，离子晶体硬度介于原子晶体原子晶体硬度大，离子晶体硬度介于原子晶体原子晶体硬度大，离子晶体硬度介于原子晶体原子晶体硬度大，离子晶体硬度介于原子晶体和分子晶体之间且脆，分子晶体硬度小和分子晶体之间且脆，分子晶体硬度小和分子晶体之间且脆，分子晶体硬度小和分子晶体之间且脆，分子晶体硬度小5 5）依据）依据）依据）依据硬度硬度硬度硬度和机械性能判断：和机械
22、性能判断：和机械性能判断：和机械性能判断：离子晶体熔融态均导电、溶于水导电；分子离子晶体熔融态均导电、溶于水导电；分子离子晶体熔融态均导电、溶于水导电；分子离子晶体熔融态均导电、溶于水导电；分子晶体为非导体，部分分子溶于水能导电，原子晶体为非导体，部分分子溶于水能导电，原子晶体为非导体，部分分子溶于水能导电，原子晶体为非导体，部分分子溶于水能导电，原子晶体多为非导体，有些为半导体，如：硅、锗晶体多为非导体，有些为半导体，如：硅、锗晶体多为非导体，有些为半导体，如：硅、锗晶体多为非导体，有些为半导体，如：硅、锗4 4）依据）依据）依据）依据导电性导电性导电性导电性判断：判断：判断：判断：原子晶体的熔点高，一般在原子晶体的熔点高，一般在原子晶体的熔点高，一般在原子晶体的熔点高，一般在10001000以上；离以上；离以上；离以上；离子晶体的熔点较高；分子晶体的熔点低，常在子晶体的熔点较高；分子晶体的熔点低，常在子晶体的熔点较高；分子晶体的熔点低，常在子晶体的熔点较高；分子晶体的熔点低，常在几百度以下甚至更低几百度以下甚至更低几百度以下甚至更低几百度以下甚至更低