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专题3 微粒间作用力与物质性质
离子键 离子晶体
1.能描述离子键的成键特征及其本质
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
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。
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
【思考】离子键有方向性和饱和性吗？
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。
+
-
二、离子晶体
胆矾
CuSO4·5H2O
明矾
KAl(SO4)2·12H2O
莹石
CaF2
重晶石
BaSO4
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：
概念辨析
离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，不表示其分子组成。
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。
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。
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。
【思考】影响晶格能的因素有哪些？
阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，晶格能越大。
5、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
5、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
5、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.
6、离子晶体的结构
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+
每个NaCl晶胞中含有4个Na+和4个Cl－， 个数比1：1。
【思考】每个NaCl晶胞中微粒数是多少？
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。
氯化钠型
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
氯化铯型
Cl
Cs+
CsCl、CsBr、CsI、NH4Cl等晶体都属于氯化铯型离子晶体。
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
Cs+和Cl-
配位数均为8
【思考】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？
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。
CaF2型
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；
CaF2型
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－；
ZnS型
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＋；
拓展视野：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。
三、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
三、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
1、晶体化学式的确定
（A表示阳离子）
A
B
化学式：
A2B
A
B
化学式：
AB
（A表示阳离子）
B
化学式：
A
C
ABC3
（A表示阳离子）
三、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
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
性质差异较大
离子晶体
阳离子
离子键
阴离子
晶格能
结构
计算
氯化钠型
氯化铯型
分子式
密度
1、 氟在自然界中常以CaF2的形式存在，下列表述正确的是（ ）
A. Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用
B. F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点低于CaCl2
C. 阴、阳离子数目比为2∶1的物质，均具有与CaF2相同的晶胞结构
D. CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电
D
2.下列关于离子键的说法中错误的是(　 　)
A.离子键没有方向性和饱和性
B.非金属元素组成的物质也可以含有离子键
C.离子键是阴、阳离子间的静电作用
D.因为离子键无饱和性,故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子
D
3.如图所示,在较高温度时,钾、氧两种元素形成的一种晶体结构与NaCl晶体结构相似,则该化合物的化学式为(　　)
D
A.K2O
B.K2O2
C.K2O3
D.KO2

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