第4节离子晶体3.ppt

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1、复习：三种晶体类型与性质的比较复习：三种晶体类型与性质的比较晶体类型晶体类型原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体概念概念相邻原子之间以共价相邻原子之间以共价键相结合而成具有空键相结合而成具有空间网状结构的晶体间网状结构的晶体分子间以范德分子间以范德华力相结合而华力相结合而成的晶体成的晶体通过金属键形成的通过金属键形成的晶体晶体作用力作用力共价键共价键范德华力范德华力金属键金属键构成微粒构成微粒原子原子分子分子金属阳离子和自由金属阳离子和自由电子电子物物理理性性质质熔沸点熔沸点很高很高很低很低差别较大差别较大硬度硬度很大很大很小很小差差别较大别较大导电性导电性无（硅为半导体）无（硅为

2、半导体）无无导体导体实例实例金刚石、二氧化硅、金刚石、二氧化硅、晶体硅、碳化硅晶体硅、碳化硅 Ar、S等等Au、Fe、Cu、钢、钢铁等铁等晶体晶体氯化钠氯化钠干冰干冰金刚石金刚石熔熔 点点（）801801-56.2-56.235503550u思考：思考：为什么氯化钠的性质与干冰、金为什么氯化钠的性质与干冰、金刚石的不同？刚石的不同？2Na + Cl2 = 2NaCl +11+17+17+11Na+ Cl- -NaClCl-Na+氯化钠的晶体结构氯化钠的晶体结构讨论讨论u仔细观察仔细观察NaClNaCl晶胞，计算晶胞，计算一个晶胞实际拥有的一个晶胞实际拥有的NaNa+ +和和ClCl- -各是多

3、少个？各是多少个？-Cl- Na+NaClNaCl的晶体结构模型的晶体结构模型离子晶体离子晶体一、定义一、定义：由阳离子和阴离子通过离：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。子键结合而成的晶体。成键粒子成键粒子：阴、阳离子：阴、阳离子相互作用力相互作用力：离子键：离子键离子晶体的离子晶体的配位数配位数：一个离子周围最邻：一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。近的异电性离子的数目。离子晶体离子晶体 离子键离子键无方向性和饱和性无方向性和饱和性，在离子晶体中正、，在离子晶体中正、负离子尽可能地与异号离子接触，采用最密负离子尽可能地与异号离子接触，采用最密堆积。堆积。 离子晶体可以看作离子晶体可

4、以看作大离子进行等径球密堆积，大离子进行等径球密堆积，小离子填充在相应空隙中小离子填充在相应空隙中形成的。形成的。 离子晶体多种多样，但主要可归结为离子晶体多种多样，但主要可归结为3 3种种基基本结构型式。本结构型式。1 1、NaCl的晶体结构模型的晶体结构模型-Cl- Na+NaCl晶体中阴、阳离子配位数晶体中阴、阳离子配位数分别是多少？分别是多少？CsCl CsCl 的晶体结构模型的晶体结构模型-Cs+-Cl-2、CsCl的晶体结构示意图的晶体结构示意图晶体中阴、阳离子配位数晶体中阴、阳离子配位数分别是多少？分别是多少？3 3、ZnSZnS晶体结构晶体结构晶体中阴、阳离子配位数晶体中阴、阳

5、离子配位数分别是多少？分别是多少？科学探究：科学探究：u找出找出CsClCsCl、NaClNaCl、ZnSZnS三种离子晶体中阳离三种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数，它们是否相等？子和阴离子的配位数，它们是否相等？离子晶体离子晶体阴离子的配位数阴离子的配位数阳离子的配位数阳离子的配位数NaClCsClZnS668844科学探究：科学探究：u你认为是什么因素决定了离子晶体中离子你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数？根据表的配位数？根据表3 35 5、表、表3 36 6分析影响分析影响离子晶体中离子配位数的因素。离子晶体中离子配位数的因素。NaCl 六配位，六配位，CsCl 八配位，八配

6、位，ZnS 四配位，为何配位数不同四配位，为何配位数不同 ? 1、离子晶体稳定存在的条件、离子晶体稳定存在的条件+不稳定不稳定 a ) 同号阴离子相切，同号阴离子相切， 异号离子相离。异号离子相离。配位数与配位数与 r +/ r 的关系的关系+ b)同号离子相离，同号离子相离， 异号离子相切。异号离子相切。 稳定稳定+c)同号阴离子相切，同号阴离子相切， 异号离子相切。异号离子相切。 介稳状态介稳状态 r + / r 与配位数与配位数 从六配位的介稳状态出发，探讨半径比与配位数之间的关系。从六配位的介稳状态出发，探讨半径比与配位数之间的关系。0.414rrr1)2(r)r(22)r2(rAC2

7、AB 下图所示，六配位下图所示，六配位的介稳状态的介稳状态的中间一层的俯视图。的中间一层的俯视图。ADBC 是是正方形。正方形。 ABCD+ADCB+0.414rr 结论结论 时时 ，配位数为，配位数为 6 。 此时，为介稳状态，见下面左图。此时，为介稳状态，见下面左图。 如果如果 r + 再大些再大些 ：+ 则出现则出现 b) 种情况，见下面右图，即离子同号相离，异号相种情况，见下面右图，即离子同号相离，异号相切的稳定状态。切的稳定状态。+ 2、r + / r 与配位数与配位数ABCDABCD 下图所示，八配位下图所示，八配位的介稳状态的对角面图。的介稳状态的对角面图。ABCD 是矩形。是矩

8、形。 当当 r + 继续增加，达到并超过继续增加，达到并超过 时，即阳离子周时，即阳离子周围可容纳更多阴离子时，为围可容纳更多阴离子时，为 8 配位。配位。7320.rr7320.rr可以求得可以求得 结论结论 为为 0.414 0.732，6 配位配位 NaCl 式晶体结构。式晶体结构。rr八配位的半径比与配位数之间的关系八配位的半径比与配位数之间的关系 总之，配位数与总之，配位数与 r +/ r 之比相关：之比相关： 0.225 0.414 4 配位配位 ZnS 式晶体结构式晶体结构 0.414 0.732 6 配位配位 NaCl 式晶体结构式晶体结构 0.732 1.000 8 配位配位

9、 CsCl 式晶体结构式晶体结构 若若 r + 再增大，可达到再增大，可达到 12 配位；配位；r + 再减小，则形成再减小，则形成 3 配位。配位。 若若 r + 变小，当变小，当 ， 则出现则出现 a ) 种情况，如右图。阴离种情况，如右图。阴离子相切，阴离子阳离子相离的不稳子相切，阴离子阳离子相离的不稳定状态。配位数将变成定状态。配位数将变成 4 。0.414rr+ r + / r 与配位数与配位数配位多面体的极限半径比配位多面体的极限半径比配位多面体配位多面体 配位数配位数 半径比（半径比（r+/r-）min 晶体构型晶体构型平面三角形平面三角形 3 0.155四面体四面体 4 0.2

10、25八面体八面体 6 0.414立方体立方体 8 0.732立方八面体立方八面体 12 1.000科学探究：科学探究：影响离子晶体中离子配位数的因素影响离子晶体中离子配位数的因素配位数配位数468半径比半径比0.20.40.40.70.71.0空间构型空间构型ZnSNaClCsCl决定离子晶体结构的因素决定离子晶体结构的因素u几何因素几何因素晶体中正负离子的半径比晶体中正负离子的半径比u电荷因素电荷因素晶体中正负离子的电荷比晶体中正负离子的电荷比u键性因素键性因素离子键的纯粹因素离子键的纯粹因素CaF2的晶胞的晶胞阴阳离阴阳离子的配子的配位数分位数分别是多别是多少？少？二、晶格能二、晶格能u定

11、义：气态离子形成定义：气态离子形成1 1摩离子晶体时释放的摩离子晶体时释放的能量。能量。u晶格能的大小与阴、阳离子所带晶格能的大小与阴、阳离子所带电荷电荷的乘积的乘积成正比，与阴、阳离子间的成正比，与阴、阳离子间的距离距离成反比。成反比。u晶格能越大：晶格能越大：形成的离子晶体越稳定；（离子键越强）形成的离子晶体越稳定；（离子键越强）熔点越高；熔点越高；硬度越大。硬度越大。rqq21晶格能总结总结u离子晶体的特点离子晶体的特点1 1、无单个分子存在；、无单个分子存在；NaCl不表示分子式。不表示分子式。2 2、熔沸点较高，硬度较大熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。，难挥发难压缩。且随着离子电

12、荷的增加，核间距离的缩短，且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短，晶格能增大，熔点升高。晶格能增大，熔点升高。3 3、一般、一般易溶于水易溶于水，而难溶于非极性溶剂。，而难溶于非极性溶剂。4 4、固态不导电，水溶液或者熔融状态下能、固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。导电。 5、延展性差、延展性差 当受到外力冲击时，易发生位错，导致破碎当受到外力冲击时，易发生位错，导致破碎 。+ + + 错位错位+ 受力时发生错位，使正正离子相切，负负离子相切，受力时发生错位，使正正离子相切，负负离子相切，彼此排斥，离子键失去作用，故离子晶体无延展性彼此排斥，离子键失去作用，故离子晶体无延展性 。如。如 C

13、aCO3 可可 用于雕刻，而不可用于锻造，即不具有延展性用于雕刻，而不可用于锻造，即不具有延展性 。Fu离子晶体的特点离子晶体的特点某些离子晶体的晶格能某些离子晶体的晶格能F-Cl-Br-I-Li+Na+K+Rb+Cs+1036923821785740853786715689659807747682660631757704649630604AB型离型离子晶体子晶体电荷数电荷数晶格能晶格能（kJ/mol）熔点熔点（）摩氏硬度摩氏硬度NaFNaClNaBrNaIMgOCaOSrOBaO11112222923786747704379134013223305499380174766128522614243019183.22.52.52.56.54.53.53.3 返回原处