资源简介

(共25张PPT)
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
3.3.2 离子晶体
1、熟知离子键、离子晶体的概念，知道离子晶体类型与性质的联系
2、能利用离子键的有关理论解释离子晶体的物理性质
3、了解晶格能的概念和意义，能根据晶格能的大小，分析晶体的性质
学习目标
1、为什么固体氯化钠不导电，而熔融的氯化钠却能导电？
思考
固体氯化钠中没有自由移动的离子，而熔融的氯化钠中有自由移动的离子
2、为什么固体氯化钠中的阴阳离子不能自由移动？
一、离子键和离子晶体
1、离子键
(1)概念
阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键叫做离子键。含有离子键的化合物称为离子化合物
(2)成键的微粒
阴、阳离子
(3)离子键的本质
阴、阳离子之间的静电作用，它包括阴、阳离子之间的引力和两种离子的原子核之间以及它们的电子之间的斥力两个方面，当引力与斥力之间达到平衡时，就形成了稳定的离子化合物，它不显电性
(4)成键原因
活泼金属原子容易失去电子而形成阳离子，活泼非金属原子容易得到电子形成阴离子。当活泼金属遇到活泼非金属时，电子发生转移，分别形成阳、阴离子，再通过静电作用形成离子键
(5)成键条件①活泼金属(如：K、Na、Ca、Ba等，主要是ⅠA和ⅡA族元素)和活泼非金属(如：F、Cl、Br、O等，主要是ⅥA族和ⅦA族元素)相互结合时形成离子键②酸根阴离子与金属阳离子(含NH4+)之间形成离子键
(6)存在范围
离子键只存在于离子化合物中，常见的离子化合物：强碱(NaOH)、活泼金属氧化物(Na2O、Na2O2、K2O、CaO、MgO)、大多数盐类(NaCl、Na2SO4，但AlCl3、BeCl2例外)
(7)离子键的特征
没有方向性和饱和性。这是因为阴、阳离子在各个方向上都可以与带相反电荷的离子发生静电作用(没有方向性)；在静电作用下能够达到的范围内，只要空间条件允许，一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子(没有饱和性)。因此，以离子键结合的化合物倾向于形成紧密堆积，使每个离子周围尽可能多地排列异性电荷的离子，从而达到稳定的目的
2、离子晶体
(1)概念
由阴、阳离子通过离子键结合而成的晶体叫离子晶体
(2)构成的微粒
阴离子和阳离子。离子晶体中含有离子，但离子不能自由移动。若获得能量而变为熔融态或溶于水中时，则离子键被削弱甚至断裂，电离产生能够自由移动的离子
(3)微粒间的作用力：离子键
(4)气化或熔化时破坏的作用力：离子键
(5)常见的离子晶体：离子化合物都是离子晶体
3、离子晶体的物理性质
(1)离子晶体常温下都为固态，具有较高的熔点、沸点。离子晶体中有较强的离子键，熔化或汽化时需消耗较多的能量。因此离子晶体有较高的熔点、沸点和难挥发性。离子晶体熔、沸点高低一般比较规律：阴、阳离子的电荷数越大，离子半径越小，离子键越强，离子晶体熔、沸点越高
(2)离子晶体硬而脆，难压缩。离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子键表现了较大的硬度，当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎
(3)离子晶体不导电，但熔化或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电
(4)溶解性：大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、煤油)中。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子，遵循“相似相溶”规律
(5)离子晶体无延展性：离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致不稳定，所以离子晶体无延展性
1、仅由下列各组元素所构成的化合物，不可能形成离子晶体的是(　　)
A．H、O、S B．Na、H、O
C．K、Cl、O D．H、N、Cl
2、下列关于离子化合物的叙述正确的是(　　)
A．离子化合物中都只含有离子键
B．离子化合物中的阳离子只能是金属离子
C．离子化合物如能溶于水，其所得溶液一定可以导电
D．溶于水可以导电的化合物一定是离子化合物
A
【练一练】
C
二、常见离子晶体的结构特征
离子晶体中，阴离子呈等径圆球密堆积，阳离子有序地填在阴离子的空隙中，每个离子周围等距离地排列着异电性离子，被异电性离子包围。一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，叫做离子晶体中离子的配位数
1、NaCl晶体
①在一个NaCl晶胞中，有4个Na+，有4个Cl－ ②在NaCl晶体中，每个Na+同时强烈吸引6个Cl－，形成正八面体形； 每个Cl－同时强烈吸引6个Na+③在NaCl晶体中，Na+ 和Cl－的配位数分别为 6，6
④在NaCl晶体中，每个Na+周围与它最接近且距离相等的Na+共有12个 同理：每个Cl－周围与它最接近且距离相等的Cl－共有12个
⑤Na+ 在面心和顶点；Cl- 在体心和棱中点
2、CsCl晶体
①在一个CsCl晶胞中，有1个Cs+，有1个Cl－
②在CsCl晶体中，每个Cs+同时强烈吸引8个Cl－，即：Cs+的配位数为8，每个Cl－ 同时强烈吸引 8个Cs+，即：Cl－的配位数为8
③在CsCl晶体中，每个Cs+周围与它最接近且距离相等的Cs+共有6个，形成正六面体形
同理：在CsCl晶体中，每个Cl－周围与它最接近且距离相等的Cl－共有6个
3、ZnS晶体
①1个ZnS晶胞中，有4个S2－，有4个Zn2＋
②Zn2＋的配位数为4，S2－的配位数为4
③ZnS型离子晶体中，阴离子和阳离子的排列类似NaCl型，但相互穿插的位置不同，使阴、阳离子的配位数不是6，而是4，常见的ZnS型离子晶体有ZnS、AgI、BeO晶体等
4、CaF2晶体
①1个CaF2的晶胞中，有4个Ca2＋，有4个F－
②CaF2的晶体中，Ca2＋和F－的配位数不同，Ca2＋配位数是8，F－的配位数是4
(1)离子的配位数
晶体晶胞中一个离子周围最邻近的异电性离子的数目称为该离子的配位数
5、离子晶体中离子的配位数
离子晶体 NaCl CsCl ZnS CaF2
阴离子的配位数 6 8 4 4
阳离子的配位数 6 8 4 8
(2)影响配位数的因素
①几何因素：晶体中正、负离子的半径比。离子半径比值越大，配位数就越大 (见下表)
离子晶体 正、负离子半径比(r＋/r－) 配位数
NaCl r＋/r－＝0.52(0.414～0.732) 6
CsCl r＋/r－＝0.93(0.732～1.00) 8
ZnS r＋/r－＝0.27(0.225～0.414) 4
【注意】
AB型离子晶体中，阴、阳离子的配位数是相等的，但是正、负离子半径比越大，离子的配位数就越大
②电荷因素：晶体中正、负离子的电荷比
离子晶体 CaF2
Ca2＋离子的配位数 8
F－离子的配位数 4
③键性因素：离子键的纯粹程度
3、如图为NaCl和CsCl的晶体结构，下列说法错误的是(　　)
A．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体
B．NaCl和CsCl晶体中阴、阳离子个数比相同
C．NaCl和CsCl晶体中阳离子的配位数分别为6和8
D．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，所以阳离子与阴离子的半径比相同
D
【练一练】
三、晶格能
气态离子形成1 mol离子晶体释放的能量。晶格能通常取正值，单位为kJ·mol－1
1、概念
2、影响晶格能大小的因素
影响晶格能大小的因素主要是离子所带的电荷和阴、阳离子间的距离。晶格能与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比
[离子所带电荷越高，核间距越小，晶格能就越大]
因为晶格能的大小标志着离子晶体裂解成气态阴、阳离子的难易程度，反映着离子晶体中离子键的强度，故它与离子晶体的性质有着密切联系。
3、晶格能与离子晶体性质的关系
比较项目离子化合物 离子电荷数 核间距/pm 晶格能/kJ·mol－1 熔点/℃ 摩氏硬度
NaBr 1 298 747 747 <2.5
NaCl 1 282 786 801 2.5
MgO 2 210 3791 2852 6.5
(1)晶格能与离子晶体的稳定性：晶格能越大，离子键越强，形成的离子晶体越稳定
(2)晶格能与晶体的熔点、硬度的关系：晶格能越大，熔点越高，硬度越大
(3)晶格能与岩浆晶出规则：矿物从岩浆中先后结晶的规律被称为岩浆晶出规则；岩浆晶出的次序受晶格能的影响，晶格能越大，岩浆中的矿物越易结晶析出
4、离子晶体熔、沸点比较答题模板
答题策略 看离子键(或晶格能)的强弱，取决于阴、阳离子半径的大小和电荷数
答题模板 阴、阳离子电荷数相等，则看阴、阳离子半径：同为离子晶体，Rn－(或Mn+)半径小于Xn－(或Nn+)，故×××晶体晶格能大(离子键强)，熔沸点高
阴离子(或阳离子)电荷数不相等，阴离子半径(或阳离子半径)不相同：同为离子晶体，Rn－(或Mn+)半径小于Xm－(或Nm+)，Rn－(或Mn+)电荷数大于Xm－(或Nm+)，故×××晶体晶格能大(或离子键强)，熔沸点高
1 ZnO和ZnS的晶体结构相似，熔点较高的是ZnO，理由是：同属于离子晶体，O2－半径小于S2－，故ZnO晶格能大(或离子键强)，熔点高 2 FeO的熔点大于Fe2O3的熔点，原因是：同为离子晶体，Fe2+半径比Fe3+大，所带电荷数也小于Fe3+，FeO的晶格能比Fe2O3小 4、MgO、Rb2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是(　　)
A．MgO＞Rb2O＞BaO＞CaO
B．MgO＞CaO＞BaO＞Rb2O
C．CaO＞BaO＞MgO＞Rb2O
D．CaO＞BaO＞Rb2O＞MgO
B
【练一练】

展开更多......

收起↑