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晶体结构
【竞赛要求】
晶胞。原子坐标。晶格能。晶胞中原子数或分子数的计算及化学式的关系。分子晶体、原
子晶体、离子晶体和金属晶体。配位数。晶体的堆积与填隙模型。常见的晶体结构类型,如
NaCl、CsCl、闪锌矿(ZnS)、萤石(CaF2)、金刚石、石墨、硒、冰、干冰、尿素、金红石、
钙钛矿、钾、镁、铜等。点阵的基本概念。晶系。宏观对称元素。十四种空间点阵类型。分子
的极性。相似相溶规律。分子间作用力。范德华力。氢键。其他分子间作用力的一般概念。
【知识梳理】
离子键理论
1916年德国科学家 Kossel(科塞尔)提出离子键理论
(一)离子键的形成
1、形成过程
以NaCl为例
(1)电子转移形成离子
Na-e =Na Cl
Cl+e =Cl
相应的电子构型变化:252p3→22n;323p3
分别达到Ne和Ar的稀有气体原子的结构,形成稳定离子。
(2)靠静电吸引,形成化学键,体系的势能与核间距之间的关系如图所示:
注:横坐标——核间距r。纵坐标——体系的势能Ⅴ。纵坐标的零点—一当r无穷大
时,即两核之间无限远时,势能为零。
下面来考察Na和Clˉ彼此接近时,势能Ⅴ的变化。
图中可见:
r>ro时,随着r的不断减小,正负离子靠静电相互吸引,Ⅴ减小,体系趋于稳定。
r=ro时,V有极小值,此时体系最稳定,表明形成了离子键。
r2
致势能骤然上升。
因此,离子相互吸引,保持一定距离时,体系最稳定,即为离子键。
2、离子键的形成条件
(1)元素的电负性差要比较大
△X>1.7,发生电子转移,形成离子键;
△X<1.7,不发生电子转移,形成共价键。
但离子键和共价键之间,并非严格截然可以区分的。可将离子键视为极性共价键的一个极
端,而另一极端为非极性共价键。如图所刁
非极性共价键极性共价键离子键
极性增大
化合物中不存在百分之百的离子键,即使是NaF的化学键之中,也有共价键的成分,即
除离子间靠静电相互吸引外,尚有共用电子对的作用。
△X>1.7,实际上是指离子键的成分(百分数)大于50%。
(2)易形成稳定离子
Na+(2s2p3),C-(33y3),达到稀有气体稳定结构,Ag(4d0)d轨道全充满的稳定
结构。所以,NaCl、AgCl均为离子化合物;而C和Si原子的电子结构为nsm2,要失去全
部价电子形成稳定离子,比较困难,所以一般不形成离子键。如CCl4、SiF4等,均为共价化
合物。
(3)形成离子键,释放能量大
No(△H=-410.9kJ·mol
在形成离子键时,以放热的形式,释放较大的能量。
(二)离子键的特征
1、作用力的实质是静电引力
F∝(q1q2)/r2(q1、q2分别为正负离子所带电量)
2、离子键无方向性、无饱和性
因为是静电吸引,所以无方向性;且只要是正负离子之间,则彼此吸引,即无饱和性
(三)离子键的强度
1、键能和晶格能
以NaCl为例:
键能:lmol气态NaCl分子,离解成气体原子时,所吸收的能量。用Ei表示。
NaCl/g=Na(+Cl△H=键能Ei越大,表示离子键越强。
晶格能:气态的正负离子,结合成1 mol nacl晶体时,放出的能量。用U表示。
Na(g)+C(g)=NaCl)△H=-U(U为正值)

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