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第二节 离子键 离子晶体
第三章 微粒间作用力与物质性质
授课人：
学习目标
1．能结合实例描述离子键的成键特征及其本质，建立物质结构和性质之间的关系。
2．能解释和预测同类型离子化合物的某些性质。
3．能描述常见类型的离子化合物的晶体结构，通过对常见离子晶体模型的认识，理解离子晶体的结构特点，预测其性质。
4．能运用模型和有关理论解释不同类型离子化合物的晶胞构成。
一、离子键的形成
一、离子键的形成
静电作用
静电引力
静电斥力
一、离子键的形成
当阴、阳离子之间的静电引力和静电斥力达到平衡时，阴、阳离子保持一定的平衡核间距，形成稳定的离子键，整个体系达到能量最低状态。
只存在于离子化合物中：大多数盐、强碱、活泼金属氧化物、氢化物等。
成键条件：
成键元素的原子得、失电子的能力差别很大，电负性差值大于1.7。
存在：
一、离子键的形成
离子化合物中的化学键
有的离子化合物中只含有离子键，如MgO、NaF、MgCl2等；
有的离子化合物中既含有离子键又含有共价键，如NaOH等。
表示方法：电子式
一、离子键的形成
离子键有方向性和饱和性吗？
思考
②只要空间允许，一个阴(阳)离子将尽可能多地吸引阳(阴)离子排列在其周围，并不受离子本身所带电荷数的限制，因此，离子键没有饱和性。
①离子可看作是一个带电的球体，它在空间各个方向上的静电作用是相同的。由于静电引力(或斥力)没有方向性，阴、阳离子可以在空间任何方向与带相反(或相同)电荷的离子相互吸引(或排斥)，所以离子键没有方向性。
典例解析
例1．下列关于离子键的描述中正确的是(　　)A．离子键是由阴、阳离子通过静电吸引形成的B．含有离子键的化合物一定含有金属元素C．非金属元素之间不可能形成离子化合物D．离子化合物中一定含有离子键
D
二、离子晶体
1、定义：由阴、阳离子按一定方式有规则地排列形成的晶体。
2、成键粒子：
阴、阳离子
3、相互作用力：
离子键
强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。
4、常见的离子晶体：
离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不表示其分子组成。
二、离子晶体
注意：
离子晶体中不一定都含有金属元素，如NH4Cl是离子晶体。
离子晶体中除离子键外还可能含其他化学键，如NaOH晶体中还含有O—H共价键，Na2O2晶体中还含有O—O共价键。
由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是由金属元素Al和非金属元素Cl组成的分子晶体。
含有金属离子的晶体不一定是离子晶体，如金属晶体中含有金属离子。
二、离子晶体
NaCl晶体
用手揉捏食盐
硬度大
生活经验
NaCl的物理性质
烧烤、爆炒等加入食盐，未见其熔融
熔点较高（801 oC）
Cl
Na+
离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用（离子键），要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。
二、离子晶体
是指拆开1 mol离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量。
NaCl(s)→ Na+(g)＋Cl－(g) U=786 kJ·mol－1
晶格能
符号为：U
——衡量离子晶体中阴、阳离子间相互作用力的大小。
二、离子晶体
影响晶格能的因素有哪些？
思考
阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大。
二、离子晶体
离子晶体的性质
1
具有较高的熔、沸点，难挥发
离子晶体的熔、沸点取决于构成晶体的阴、阳离子间离子键的强弱，而离子键的强弱，可用晶格能的大小来衡量。
晶格能越大，离子键越牢固，离子晶体的熔点越高、硬度越大。而对于同种类型的离子晶体，离子所带的电荷数越多，半径越小，晶格能越大。
如MgO＞Na2O；NaCl＞CsCl等
二、离子晶体
离子晶体的性质
2
硬而脆，无延展性
离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现出较高的硬度。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
施加外力
发生滑动
阳离子
阴离子
同种电荷相互排斥，使晶面裂开
二、离子晶体
离子晶体的性质
3
导电性
离子晶体不导电，熔化或溶于水后能导电。
离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，离子晶体不导电。
当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外电场作用下，离子定向运动而导电。离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子(或水合离子)，在外电场作用下，阴、阳离子定向运动而导电.
二、离子晶体
离子晶体的结构
1、氯化钠型
属于氯化钠型离子晶体的还有KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等。
Cl
Na+
NaCl晶胞的模型
二、离子晶体
每个NaCl晶胞中含有4个Na+和4个Cl－， 个数比1：1。
每个NaCl晶胞中微粒数是多少？
思考
Cl
Na+
Cl
Na+


8
1
2
1
4
1
离子晶体中不存在单个分子，其化学式表示离子的个数比。
二、离子晶体
Na+
Cl-
3
1
5
6
2
4
1
5
4
2
3
6
每个Cl- 周围与之最接近且距离相等的Na+共有6个，每个Cl- 周围与它最近且等距的Cl- 有12个。
这几个Na+在空间构成的几何构型为正八面体
配位数
配位数：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目
1、氯化钠型
二、离子晶体
Cl
Cs+
2、氯化铯型
CsCl、CsBr、CsI、NH4Cl等晶体都属于氯化铯型离子晶体。
Cl
Cs+
1
8
1
每个CsCl晶胞中含有1个Cs+和1个Cl－， 个数比1：1。
8× =1
二、离子晶体
Cs+和Cl-
配位数均为8
二、离子晶体
NaCl、CsCl都是AB型离子化合物，其中一种离子周围紧邻的带相反电荷的离子数目却不同。原因是什么？
思考
两者的数目之所以不同，主要在于离子半径的差异。Cs+的半径要大于Na+，因而可以吸引更多的Cl－。
在NaCl晶体中，每个Na+的周围有6个Cl－，
而在CsCl晶体中，每个Cs+的周围有8个Cl－。
可见，离子晶体中不同离子周围异电性离子数目的多少主要取决于阴、阳离子的相对大小。
二、离子晶体
3、CaF2型
（萤石）
①Ca2＋的配位数为8，F－的配位数为4，二者的配位数之比等于二者电荷(绝对值)之比；
二、离子晶体
3、CaF2型
（萤石）
④Ca2＋与F－之间的最短距离为晶胞体对角线长的
②每个F－周围紧邻的4个Ca2＋构成正四面体，每个Ca2＋周围紧邻的8个F－构成立方体；
③每个晶胞中有4个Ca2＋、8个F－；
二、离子晶体
4、ZnS型
（闪锌矿）
④Zn2＋与S2－之间的最短距离为晶胞体对角线长的
①Zn2＋、S2－的配位数均为4；
②每个Zn2＋(S2－)周围紧邻的S2－(Zn2＋)构成正四面体；
③每个晶胞中有4个S2－、4个Zn2＋；
二、离子晶体
硫酸铵晶体的结构
硫酸铵晶体的结构
实验测得，图中“H…O”原子间的距离为199 pm，小于H与O的范德华半径之和272 pm，大于H—O共价键的键长96 pm，说明二者之间的作用力大小在范德华力和共价键之间，且N—H与H…O之间的角度为156°，也符合形成氢键的条件。
由此，可以判断SO42-与NH4+之间形成的是氢键（N—H…O），而非离子键。
二、离子晶体
晶体相关计算
晶体的化学式表示的是晶体（也可以说是晶胞）中各类原子或离子数目的最简整数比
A
B
化学式：
AB
（A表示阳离子）
1、晶体化学式的确定
二、离子晶体
（A表示阳离子）
A
B
化学式：
A2B
二、离子晶体
A
B
化学式：
AB
（A表示阳离子）
二、离子晶体
B
化学式：
A
C
ABC3
（A表示阳离子）
二、离子晶体
晶体相关计算
2、晶体密度
ρ= m/V
根据晶胞结构确定各种粒子的数目
根据晶胞的边长或微粒间的距离
晶胞质量
晶胞体积
求
求
单位：g·cm-3
二、离子晶体
若氯化钠晶胞参数（晶胞正方形的边长）为a pm，请计算其密度。
NA×a3×10-30
4×58.5
a pm
=
Cl
Na+


8
1
2
1
4
1
a pm=a×10-10cm
NA×a3×10-30
234
=
g·cm-3
二、离子晶体
若氯化铯晶胞参数（晶胞正方形的边长）为a pm，请计算其密度。
NA×a3×10-30
168.5
a pm
=
g·cm-3
典例解析
例2 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，所以二者的阴、阳离子的配位数也相同C．CsCl晶体中阴、阳离子的配位数均为8D．NaCl和CsCl都属于AB型的离子晶体，但阴、阳离子的半径比不同
B
课堂小结
离子键
离子晶体
不良反应
定义
性质
离子晶体
晶格能
晶体结构类型
随堂练习
1、下列有关离子晶体的数据大小比较不正确的是(　　)
A．熔点：NaF＞MgF2＞AlF3B．晶格能：NaF＞NaCl＞NaBrC．阴离子的配位数：CsCl＞NaCl＞CaF2D．硬度：MgO＞CaO＞BaO
A
随堂练习
2．如图是从NaCl或CaF2晶体结构图中分割出来的部分结构图，其中属于从CaF2晶体中分割出来的结构图是(　　)
A．图(1)和图(3)
B．图(2)和图(4)
C．只有图(1)
D．只有图(4)
A
谢谢观看
THANKS

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