第四節(jié)離子晶體

1、復(fù)習(xí)：三種晶體類型與性質(zhì)的比較復(fù)習(xí)：三種晶體類型與性質(zhì)的比較晶體類型晶體類型原子晶體原子晶體分子晶體分子晶體金屬晶體金屬晶體概念概念相鄰原子之間以共價相鄰原子之間以共價鍵相結(jié)合而成具有空鍵相結(jié)合而成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體分子間以范德分子間以范德華力相結(jié)合而華力相結(jié)合而成的晶體成的晶體通過金屬鍵形成的通過金屬鍵形成的晶體晶體作用力作用力共價鍵共價鍵范德華力范德華力金屬鍵金屬鍵構(gòu)成微粒構(gòu)成微粒原子原子分子分子金屬陽離子和金屬陽離子和“電電子氣子氣”自由電子自由電子物物理理性性質(zhì)質(zhì)熔沸點熔沸點很高很高很低很低差別較大差別較大硬度硬度很大很大很小很小差別較大差別較大導(dǎo)電性導(dǎo)電性無（硅為

2、半導(dǎo)體）無（硅為半導(dǎo)體）無無導(dǎo)體導(dǎo)體實例實例金剛石、二氧化硅、金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅晶體硅、碳化硅 Ar、S等等Au、Fe、Cu、鋼、鋼鐵等鐵等晶體晶體氯化鈉氯化鈉干冰干冰金剛石金剛石熔熔 點點（）801801-56.2-56.235503550 思考：思考：為什么氯化鈉的性質(zhì)與干冰、金為什么氯化鈉的性質(zhì)與干冰、金剛石的不同？剛石的不同？陰、陽離子通過離子鍵形成離子晶體陰、陽離子通過離子鍵形成離子晶體1、離子晶體定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵、離子晶體定義：由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體結(jié)合而成的晶體注：注：（1）結(jié)構(gòu)微粒：陰、陽離子）結(jié)構(gòu)微粒：陰、陽離子（2）相互作用：

3、離子鍵）相互作用：離子鍵,離子所帶的電荷越多，離離子所帶的電荷越多，離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，離子晶體的熔沸點越子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，離子晶體的熔沸點越高。高。（3）種類繁多：含離子鍵的化合物晶體：強(qiáng)堿、）種類繁多：含離子鍵的化合物晶體：強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物、絕大多數(shù)鹽活潑金屬氧化物、絕大多數(shù)鹽（4）理論上，結(jié)構(gòu)粒子可向空間無限擴(kuò)展）理論上，結(jié)構(gòu)粒子可向空間無限擴(kuò)展 下列物質(zhì)中哪些是離子化合物？哪些是只含下列物質(zhì)中哪些是離子化合物？哪些是只含離子鍵的離子化合物？離子鍵的離子化合物？Na2O、NH4Cl、O2、Na2SO4、NaCl、CsCl、CaF2AlCl3、CaH2離子化合物離子化合物:

4、 Na2O、NH4Cl、Na2SO4、NaCl、 CsCl、CaF2 、 CaH2只含離子鍵的離子化合物只含離子鍵的離子化合物: Na2O、NaCl、CsCl、 CaF2 CaH2NaClNaCl晶體結(jié)構(gòu)模型晶體結(jié)構(gòu)模型(1)(1)每個晶胞含鈉離子、氯離子的個數(shù)每個晶胞含鈉離子、氯離子的個數(shù)頂點占頂點占1/81/8；棱占棱占1/41/4；面心占面心占1/21/2；體心占體心占1 1 氯離子：氯離子：4鈉離子：鈉離子：4晶晶體體的的微微觀觀結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)NaClNaCl計計算算方方法法小結(jié)小結(jié): :在在NaClNaCl晶體中晶體中, , ( (填存在或不存在填存在或不存在) )分子分子, ,存存在許多

5、在許多 離子和離子和 離子離子, ,以以 鍵相結(jié)合鍵相結(jié)合, ,陰陽離陰陽離子的個數(shù)比為子的個數(shù)比為 ，因此，因此NaClNaCl表示的含義表示的含義是是 . .NaClNaCl晶體結(jié)構(gòu)模型晶體結(jié)構(gòu)模型1.1.根據(jù)小球大小判斷哪種代根據(jù)小球大小判斷哪種代表表NaNa+ +,Cl,Cl- -? ?2.2.該結(jié)構(gòu)中該結(jié)構(gòu)中,Na,Na+ +與與ClCl- -排列有排列有什么規(guī)律什么規(guī)律? ?3.3.每個每個NaNa+ +周圍吸引著幾個周圍吸引著幾個ClCl- -? ?每個每個ClCl- -周圍吸引著幾個周圍吸引著幾個NaNa+ +? ?每個每個Na+ +周圍吸引著幾個周圍吸引著幾個Na+ +,每個

6、每個Cl- -周圍吸引著幾個周圍吸引著幾個Cl- - ?食食鹽鹽的的晶晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖圖Na+Cl-315624154236思考：思考：6思考：思考：6與一個氯離子與一個氯離子相鄰最近且距相鄰最近且距離相等的氯離離相等的氯離子有多少個？子有多少個？食鹽的食鹽的晶體晶體結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖 距離是多少？距離是多少？( (圖示距離為圖示距離為a)a)思考：思考：a12 個個2a123456789101112aa?小結(jié)小結(jié)66與一個氯離子相鄰最近與一個氯離子相鄰最近且距離相等的氯離子有且距離相等的氯離子有多少個？多少個？ 距離是多少？距離是多少？( (圖示距離為圖示距離為a)a)12 個個2aa氯離子氯離子

7、銫離子銫離子 1 1、每個晶胞含、每個晶胞含 銫銫離子、離子、 氯離子？氯離子？2 2、在氯化銫晶體中，每、在氯化銫晶體中，每個個CsCs+ +周圍與之最接近且周圍與之最接近且距離相等的距離相等的ClCl- -共有共有 ；這幾個這幾個ClCl- -在空間構(gòu)成的在空間構(gòu)成的幾何構(gòu)型為幾何構(gòu)型為 。氯化銫晶體氯化銫晶體1個個1個個3 3、在氯化銫晶體中，每個、在氯化銫晶體中，每個ClCl- -周圍與之周圍與之最接近且距離相等的最接近且距離相等的CsCs+ +共有共有 ；這幾；這幾個個CsCs+ +在空間構(gòu)成的幾何構(gòu)型為在空間構(gòu)成的幾何構(gòu)型為 。1230465 5科學(xué)探究：科學(xué)探究： 找出找出CsC

8、lCsCl、NaClNaCl兩種離子晶體中陽離子和陰兩種離子晶體中陽離子和陰離子的配位數(shù)，它們是否相等？為什么？離子的配位數(shù)，它們是否相等？為什么？離子晶離子晶體體陰離子的配位陰離子的配位數(shù)數(shù)陽離子的配位陽離子的配位數(shù)數(shù)NaClNaClCsClCsCl6688正負(fù)離子電荷比為正負(fù)離子電荷比為1:1，所以陰陽離子的配位數(shù)相等。，所以陰陽離子的配位數(shù)相等。ZnSZnS型離子晶體型離子晶體Zn2+周圍有周圍有_個個S2-S2-周圍有周圍有_個個Zn2+ 44CaF2型型（螢石）（螢石）Ca2+配位數(shù)為配位數(shù)為8F-配位數(shù)為配位數(shù)為4。這種正負(fù)離子的電荷比是決定離子這種正負(fù)離子的電荷比是決定離子晶體結(jié)

9、構(gòu)的重要因素，簡稱電荷因素。晶體結(jié)構(gòu)的重要因素，簡稱電荷因素。NaCl CsCl ZnS同為同為AB型離子晶體為什么配位數(shù)不同呢？型離子晶體為什么配位數(shù)不同呢？決定離子晶體結(jié)構(gòu)還有哪些因素呢？決定離子晶體結(jié)構(gòu)還有哪些因素呢？離子Na+Cs+Cl-離子半徑/pm95169181NaClCsClr+/r- =r+/r- =C.N.=6C.N.=80.5250.934晶體中正負(fù)離子的的半徑比晶體中正負(fù)離子的的半徑比(r+/r- )是決定離子晶體結(jié)構(gòu)的重要因素,簡稱幾何因素。決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素 幾何因素幾何因素：晶體中正負(fù)離子的半徑比決定正負(fù)離子晶體中正負(fù)離子的半徑比決定正負(fù)

10、離子的配位數(shù)的配位數(shù) 電荷因素：電荷因素：晶體中正負(fù)離子的電荷比決定正負(fù)離子晶體中正負(fù)離子的電荷比決定正負(fù)離子配位數(shù)是配位數(shù)是否否相等相等 鍵性因素鍵性因素：離子晶體的結(jié)構(gòu)類型還與離子鍵的純粹離子晶體的結(jié)構(gòu)類型還與離子鍵的純粹程度程度(簡稱鍵性因素簡稱鍵性因素)，即與晶體中正負(fù)離，即與晶體中正負(fù)離子的相互極化程度有關(guān)。子的相互極化程度有關(guān)。 離子鍵的純粹程度，其中離子鍵的純粹程度簡稱鍵鍵性因素。性因素。 當(dāng)離子半徑大，受相反電荷離子的電場作用變成橢球形，不再維持原來的球形，離子鍵就向共價鍵過渡。 沒有純粹的離子鍵沒有純粹的離子鍵 離子鍵應(yīng)該看作共價鍵的一種極限。 共價鍵與離子鍵之間沒有嚴(yán)格的界

11、限，澤維爾在運用激光技術(shù)研究氰化碘的分解時發(fā)現(xiàn)，用激光脈沖照射碘化鈉，當(dāng)兩核間距為11.5nm時，呈離子鍵；當(dāng)兩核靠近約0.28nm時，成共價健。通?？梢哉J(rèn)為，兩元素電負(fù)性差值遠(yuǎn)大于1.7時，成離子鍵；遠(yuǎn)小于1.7時，成共價鍵；如果兩元素電負(fù)性差值在1.7附近，則它們的成鍵具有離子鍵和共價鍵的雙重特性，碘化銀就是一個很好的例子，離子極化理論可以很好的解釋這種現(xiàn)象。 科學(xué)視野科學(xué)視野 思考：思考：碳酸鹽的穩(wěn)定性與什么因素有關(guān)？碳酸鹽的穩(wěn)定性與什么因素有關(guān)？分析：分析：碳酸鹽的分解溫度與金屬陽離子碳酸鹽的分解溫度與金屬陽離子所帶的電荷及陽離子半徑有關(guān)所帶的電荷及陽離子半徑有關(guān)例：下表是幾種碳酸鹽的

12、分解溫度和陽離子半徑例：下表是幾種碳酸鹽的分解溫度和陽離子半徑 碳酸鹽碳酸鹽 MgCO3 CaCO3 SrO3 BaCO3 熱分解溫度熱分解溫度/ 402 900 117 2 1360 陽離子半徑陽離子半徑/pm 66 99 112 135 分析上表可以得出分析上表可以得出 A離子晶體中陽離子的半徑越大，越易分 解 B離子晶體中陽離子的半徑越小，越易分 解 C離子晶體中陽離子的半徑越大，結(jié)合碳 酸根中的氧離子越容易 D離子晶體中陽離子的半徑越小，結(jié)合碳酸根中的氧越容易B D 可以用離子極化來說明，在碳酸鹽中，陽離子半徑越小，即z/r越大，極化力越強(qiáng)，越容易從碳酸根中奪取O2-成為氧化物，同時放

13、出二氧化碳，表現(xiàn)為碳酸鹽的熱穩(wěn)定性差，受熱容易分解 1.下列物質(zhì)中，化學(xué)式能準(zhǔn)確表示該物質(zhì)下列物質(zhì)中，化學(xué)式能準(zhǔn)確表示該物質(zhì)分子組成的是分子組成的是A.NH4Cl B.SiO2 C.P4 D.Na2SO4問題反思化學(xué)式能否表示分子，關(guān)鍵能判斷該物質(zhì)是否為分子晶體例題：例題： 2.下列有關(guān)晶體的敘述中不正確的是下列有關(guān)晶體的敘述中不正確的是 ( )A. 金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中金剛石的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,由共價鍵形成的碳由共價鍵形成的碳原子環(huán)中原子環(huán)中,最小的環(huán)上有最小的環(huán)上有6個碳原子個碳原子B. 氯化鈉晶體中氯化鈉晶體中,每個每個Na+周圍距離相等的周圍距離相等的Na+離子共有離子共有12個個C. 氯化銫

14、晶體中氯化銫晶體中,每個銫離子周圍緊鄰每個銫離子周圍緊鄰8個氯個氯離子離子D. 干冰晶體中干冰晶體中,每個二氧化碳分子周圍緊鄰每個二氧化碳分子周圍緊鄰10個二氧化碳分子個二氧化碳分子3. 關(guān)于晶體的下列說法中正確的是（關(guān)于晶體的下列說法中正確的是（ ）A.在離子晶體中只要有陰離子就一定有陽在離子晶體中只要有陰離子就一定有陽離子離子B.在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子在晶體中只要有陽離子就一定有陰離子C.原子晶體的熔沸點一定比金屬晶體的高原子晶體的熔沸點一定比金屬晶體的高D.分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低分子晶體的熔點一定比金屬晶體的低二、晶格能二、晶格能 1 1、定義：氣態(tài)離子形成、定義：

15、氣態(tài)離子形成1 1摩離子晶體時釋放摩離子晶體時釋放的能量。的能量。某些離子晶體的晶格能某些離子晶體的晶格能F-Cl-Br-I-Li+Na+K+Rb+Cs+1036923821785740853786715689659807747682660631757704649630604二、晶格能二、晶格能 1 1、定義：氣態(tài)離子形成、定義：氣態(tài)離子形成1 1摩離子晶體時釋放摩離子晶體時釋放的能量。的能量。 2 2、影響晶格能的大小的因素、影響晶格能的大小的因素 ：（1 1）陰、陽離子所帶電荷的越多晶格能越大。）陰、陽離子所帶電荷的越多晶格能越大。（2 2）陰、陽離子的半徑越小，晶格能越大。）陰、陽離子的

16、半徑越小，晶格能越大。晶格能晶格能 (q1*q2)/r（3）晶格能的作用）晶格能的作用 晶格能越大：晶格能越大：形成的離子晶體越穩(wěn)定；（離子鍵越強(qiáng)）形成的離子晶體越穩(wěn)定；（離子鍵越強(qiáng)）熔點越高；熔點越高；硬度越大。硬度越大。晶格能也影響了巖漿晶出的次序，晶格晶格能也影響了巖漿晶出的次序，晶格能越大，巖漿中的礦物越易結(jié)晶析出能越大，巖漿中的礦物越易結(jié)晶析出無單個分子存在；無單個分子存在；NaClNaCl不表示分子式。不表示分子式。熔沸點較高，硬度較大，難揮發(fā)難壓縮。熔沸點較高，硬度較大，難揮發(fā)難壓縮。且隨著離子電荷的增加，核間距離的縮短，且隨著離子電荷的增加，核間距離的縮短，晶格能增大，熔點升高

17、。晶格能增大，熔點升高。一般易溶于水，而難溶于非極性溶劑。一般易溶于水，而難溶于非極性溶劑。固態(tài)不導(dǎo)電，水溶液或者熔融狀態(tài)下能導(dǎo)固態(tài)不導(dǎo)電，水溶液或者熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電。電。( (熔融時一般只破壞離子鍵，不破壞熔融時一般只破壞離子鍵，不破壞共價鍵。但共價鍵。但NaHCONaHCO3 3等例外）等例外）小結(jié)：離子晶體的性質(zhì)小結(jié)：離子晶體的性質(zhì)例：例：下列熱化學(xué)方程式中，能直接表示出氯下列熱化學(xué)方程式中，能直接表示出氯化鈉晶格能的是化鈉晶格能的是( )A、Na+(g) + Cl- (g) = NaCl(s); H B、Na (s) + 1/2Cl2 (g) = NaCl(s); H1 C、Na (s

18、)= Na (g) ; H2D 、Na (g) -e- = Na+ (g) ; H3E、1/2Cl2(g)=Cl(g); H4F、Cl(g) + e- =Cl-(g); H5寫出寫出H1與與H 、H2、H3、H4、H5之間的關(guān)系式之間的關(guān)系式 H 1= H+ H2+ H3+ H4+ H5A1 23 45 68 78 4 4、 中學(xué)教材上圖示的中學(xué)教材上圖示的NaClNaCl晶體結(jié)構(gòu)，它向三維空間延晶體結(jié)構(gòu)，它向三維空間延伸得到完美晶體。伸得到完美晶體。NiONiO晶體結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)構(gòu)與NaClNaCl相同，相同，NiNi2 2與鄰與鄰近的近的O O2-2-核間距為核間距為a a1010-8 -8 ，計算，計算NiONiO晶體密度（已知晶體密度（已知NiONiO摩爾質(zhì)量為摩爾質(zhì)量為74.7gmol74.7gmol-1-1) )解：解：在該晶體中最小正方體中所含的在該晶體中最小正方體中所含的NiNi2+2+、O O2 2個數(shù)均為個數(shù)均為: :即晶體中每個小正方體中平均含有即晶體中每個小正方體中平均含有1/21/2個個NiO.NiO.其質(zhì)量為其質(zhì)量為: :而此小正方體體積為而此