资源简介

第2课时
第三节 金属晶体与离子晶体
二、离子晶体
1、离子键
阴阳离子间通过静电作用所形成的强烈的相互作用叫做离子键。
成键粒子
键的本质
静电引力和斥力
（1）离子键的实质：是静电作用，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。
（3）影响因素：一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高，硬度越大
（2）离子键的特征：没有方向性和饱和性。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）定义：由阴离子和阳离子相互作用而形成的晶体，叫做离子晶体。
NaCl晶体
Na+
Cl-
无单个分子存在；NaCl不表示分子式。
（4）常见的离子晶体：强碱、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分盐
（2）成键粒子：阴、阳离子
（3）相互作用：阴、阳离子间以离子键结合，
离子内可能含有共价键
Cl?
Na+
3、典型的离子晶体之------NaCl晶体的晶胞分析
（1）钠离子和氯离子在晶胞中的位置：
Cl?
Na+
Cl?
Na+
8×????＋6×?? ＝4
?
1＋1????×? ＝4
?
8
1
2
1
4
1
（2）每个晶胞含钠离子、氯离子的个数：
每个Na＋周围与之距离最近且等距离的Cl－有___个，Na＋有___个。
每个Cl－周围与之距离最近且等距离的Na＋有____个，Cl－有____个。
Cl－
Na＋
6
12
6
12
（3）配位数：指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。
Na+的配位数为： ；
Cl-的配位数为： 。
6
6
Cl?
Na+
每个Na＋周围与之距离最近且等距离的Cl－它们所围成的空间几何构型是 。
正八面体
3、典型的离子晶体之------CsCl晶体的晶胞分析
（1）铯离子和氯离子的位置？
铯离子：
氯离子：
（2）每个晶胞含铯离子、氯离子的个数？
铯离子：
氯离子：
反之也可
1个；
1个。
体心
顶点
Cl-
Cs+
（3）配位数
它们所围成的空间几何构型是 。
8
正六面体
Cs+的配位数为： ；Cl-的配位数为： 。
8
4、离子晶体的性质探究
（1）NaCl等离子晶体在熔融状态下导电、水溶液导电与金属导电有什么不同?
（2）离子晶体是否具有较好的延展性？
发生滑动
施加外力
阳离子
阴离子
同种电荷相互排斥，使晶面裂开
离子晶体的硬度较大，难于压缩。阴阳离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，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）我们知道，金属的熔点差异很大，如钨的熔点为 3410 ℃。而常温下，汞却是液体。离子晶体的熔点是不是也差异很大呢？请从理化手册或互联网查找下列离子晶体的熔点数据，得出结论。
结论：离子晶体的熔点差距较大。离子半径越小，阴、阳离子的电荷数越多，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}化合物
熔点 /℃
化合物
熔点 /℃
CaO
2613
Na2SO4
884
CuCl2
1326
Ca2SiO4
2130
NH4NO3
169.6
Na3PO4
340
BaSO4
1580
CH3COOCs
194
LiPF6
200分解温度
NaNO2
270
练习1.下表所示NaCl、CsCl的熔、沸点比HCl的明显高很多,结合晶体类型,你能推测其原因吗?预测MgO和NaCl的熔、沸点的高低?
物质
HCl
NaCl
CsCl
熔点/℃
-114.18
801
645
沸点/℃
-85
1 413
1 290
提示：HCl的晶体类型为分子晶体,熔、沸点较低。NaCl、CsCl、MgO均为离子晶体,一般构成离子晶体的阴、阳离子半径越小,含有的电荷越多,其离子键越强,晶体的熔、沸点越高,故熔、沸点MgO>NaCl。
练习2.钠的卤化物（NaX）和硅的卤化物（SiX4）的熔点如图所示
①判断晶体的类型。
②解释熔点变化的原因。
离子晶体
X-半径增大，离子键减弱
NaF
NaCl
NaBr
NaI
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
分子晶体
相对分子质量增大，
分子间作用力增加
（4)溶解性：大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂（如汽油、苯等），遵循“相似相溶”规律。当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}类型比较
分子晶体
共价晶体
金属晶体
离子晶体
构成粒子
分子
原子
金属阳离子和自由电子
阴、阳离子
粒子间的相互作用力
分子间作用力
共价键
金属键
离子键
硬度
较小
很大
有的很大，有的很小
较大
熔、沸点
较低
很高
有的很高，有的很低
较高
溶解性
相似相溶
难溶于任何溶剂
常见溶剂难溶
大多易溶于水等极性溶剂
导电、传热性
一般不导电，溶于水后有的导电
一般不具有导电性
电和热的良导体
晶体不导电，水溶液或熔融态导电
实例
NH3、HCl
金刚石
镁、铝
食盐晶体
【思考】离子晶体只存在离子键作用力吗？试举例说明
如CuSO4?5H2O中还存在共价键、分子间作用力，有些还有氢键等，但主体是离子键。
晶体中也存在范德华力，只是当能量份额很低时不提及。然而，贯穿整个晶体的主要作用力仍是阴、阳离子之间的作用力。
科学 技术 社会 离子液体
离子晶体的熔点，有的很高，如CaO的熔点为2613 ℃，有的较低，如
NH4NO3、Ca(H2PO4)2的熔点分别为170℃、109℃。
早在1914年就有人发现，引入有机基团可降低离子化合物的熔点，如
C2H5NH3NO3的熔点只有12℃，比NH4NO3低了158℃!
到20世纪90年代，随着室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物的优异性质不断被开发利用，才意识到它们的巨大价值，并将它们定义为离子液体。
形成离子液体的阴、阳离子半径较大，离子间的作用力较弱。
大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子。常见的阴离子如四氯铝酸根（AICl4-)、六氟磷酸根（PF6-)、四氟硼酸根（BF4-）等，常见的阳离子如季铵离子(R4N+，即NH4+的H被经基R取代)、带烃基侧链的咪唑、咤啶等有环状含氮结构的有机胺正离子等。
思考：离子化合物在我们周围比比皆是。常温下,许多离子化合物都是以晶体形态存在的,如MgO、NaCl、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等均为离子晶体。
1、含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗?
提示:不一定,也可能是金属晶体。
2、离子晶体中一定含有金属元素吗?由金属元素和非金属元素组成的晶体
一定是离子晶体吗?
提示:不一定,如NH4Cl、NH4NO3等铵盐是离子晶体。不一定,如AlCl3是分子晶体。
3、离子晶体的熔点一定低于共价晶体吗?
提示:不一定,如MgO是离子晶体,SiO2是共价晶体,MgO的熔点高于SiO2的熔点。
小结：离子晶体的判断
(1)根据物质的分类
金属离子和酸根离子、OH-形成的大多数盐、强碱,活泼金属的氧化物和过氧化物(如Na2O和Na2O2),活泼金属的氢化物(如NaH),活泼金属的硫化物等都是离子晶体。
(2)根据元素的性质和种类
如成键元素的电负性差值大于1.7的物质、金属元素(特别是活泼的金属元素,第ⅠA、ⅡA族元素)与非金属元素(特别是活泼的非金属元素,第ⅥA、ⅦA族元素)组成的化合物。
(3)根据物质的性质
离子晶体一般具有较高的熔、沸点,难挥发,硬而脆;固体不导电,但熔融或溶于水时能导电;大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂
B
练习3.MgO、Cs2O、CaO、BaO四种离子晶体熔点的高低顺序是(　 　)
A.MgO>Cs2O>BaO>CaO B.MgO>CaO>BaO>Cs2O
C.CaO>BaO>MgO>Cs2O D.CaO>BaO>Cs2O>MgO
解析:四种离子晶体所含阴离子相同,所含阳离子不同。对Mg2+、Cs+、Ca2+、Ba2+进行比较,Cs+所带电荷数少且半径最大,其与O2-形成的离子键最弱,故Cs2O的熔点最低。对Mg2+、Ca2+、Ba2+进行比较,它们所带电荷一样多,半径Mg2+CaO>BaO,相应离子晶体的熔点由高到低的顺序为MgO>CaO>BaO。综上所述,四种离子晶体熔点的高低顺序是MgO>CaO>BaO>Cs2O。
【规律方法】　判断晶体类型的方法
判断晶体的类型一般是根据物质的物理性质：
(1)在常温下呈气态或液态或易升华的物质，其晶体应属于分子晶体(Hg除外)。如H2O、H2、稀有气体等。
(2)在熔融状态下能导电的晶体(化合物)是离子晶体。如：NaCl熔融后电离出Na＋和Cl－，能自由移动，所以能导电。
(3)有很高的熔、沸点，硬度大，并且难溶于水的物质大多为原子晶体，如晶体硅、二氧化硅、金刚石等。
(4)金属单质或合金在固态时都为金属晶体。
练习1、判断正误,正确的画“√”,错误的画“?”。
(1)在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子?(　　)
(2)在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子?(　　)
(3)原子晶体的熔点一定比金属晶体的高? (　　)
(4)分子晶体的熔点一定比金属晶体的低? (　　)
(5)离子晶体一定都含有金属元素? (　　)
(6)金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体 (　　)
√　
?　
?　
?　
?
√　
练习2、下列变化中，不需要破坏化学键的是 （ ）　
A．加热氯化铵 　　　 B．干冰气化
C．食盐溶于水 　　 D．氯化氢溶于水
B
练习3用“>”或“<”填空:
(1)晶体熔点:CF4　　?CCl4 ???? CBr4　????CI4
(2)硬度:金刚石　???碳化硅　???晶体硅
(3)熔点:Na　　????Mg　　????Al
(4)熔点:NaF　????NaCl　　??NaBr　???NaI
(5)熔点:SiO2　????NaCl　　????CO2
< < 　 <
>　 >
<　 <　
>　 >　
>　 >　 >
练习4、下列关于晶体的说法一定正确的是(　　)





A.分子晶体中都存在共价键
B.CaTiO3晶体(如图所示)中每个Ti4+和12个O2-相紧邻
C.SiO2晶体中每个硅原子与两个氧原子以共价键相结合
D.金属晶体的熔点都比分子晶体的熔点高
CaTiO3的晶体结构模型(图中Ca2+、O2-、Ti4+
分别位于立方体的体心、面心和顶点)
B

展开更多......

收起↑