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离子晶体


离子晶体

知识回顾:三种晶体类型与性质的比较
晶体类型 概念 原子晶体 相邻原子之间以共价 键相结合而成具有空 间网状结构的晶体 分子晶体 金属晶体 分子间以范德 通过金属键形成的 华力相结合而 晶体 成的晶体

作用力
构成微粒 物 理 性 质 实例 熔沸点 硬度 导电性

共价键 原子 很高

很大 无(硅为半导体)
金刚石、二氧化硅、 晶体硅、碳化硅

范德华力

金属键
金属阳离子 和自由电子

分子 很低
很小

差别较大
差别较大 导体
Au、Fe、Cu、钢 铁等


Ar、S等

氯化钠的形成过程: 2Na + Cl2 == 2NaCl
Na
+11 +17

Cl

Na+

+11

+17

Cl-

Na+ Cl-

思考讨论
氯化钠晶体的构成微粒是什么?构成晶体的微 粒间的相互作用力是什么?它是哪种类型?

一、离子晶体
1、定义:由阳离子和阴离子通过离

子键结合而成的晶体。
2、成键粒子:阴、阳离子 3、相互作用力:离子键 4、常见的离子晶体:

强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。

5.下列物质中哪些是离子化合物?哪些是只 含离子键的离子化合物? Na2O NH4Cl O2 Na2SO4 CSCl CaF2 AlCl3 CaH2 离子化合物 出了O2全部是;只含离子键的离 子化合物有Na2O NaCl CSCl CaF2 CaH2

6、晶胞类型: (1)氯化钠型晶胞
Cl Cl + + + Na Na Cl- Na Cl + Cl + Na Cl-

Na+ + Cl Na

Na+

Cl-

Na+

Cl Na+ ClNa+

Na+ Na

-Cl Cl +

Na

Na
+ NaCl -

Cl +

Na+

Na+ Cl-

Cl-

+ Cl Na -

Cl-

Na+

Na+ Cl-

Cl-

Na+

Na+

Cl-

Na+

ClNa+ ClNa+

+ Cl Na -

Cl-

Na+

Cl-

Na+

可见:在NaCl晶 体中,钠离子、 氯离子按一定的 规律在空间排列 成立方体。

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? 7.离子晶体的物理共性: ? A.离子晶体的熔沸点 较高
a.离子晶体熔沸较高的原 因 b.最能反映离子晶体稳定 性数据是他们的 晶格 能

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 东部 西部 北部

二、晶格能
? 定义:气态离子形成1摩离子晶体时释放的 能量。

仔细阅读表3—8,分析 ? 晶格能的大小与阴、阳离子所带电荷的乘积 晶格能的大小与离子晶 成正比,与阴、阳离子间的距离成反比。 体的熔点有什么关系? 离子晶体的晶格能与哪 简言之,晶格能的大小与离子带电量成正比 ,与离子半 q1 ? q2 晶格能 ? 径成反比. 晶格能越大: 些因素有关?
–形成的离子晶体越稳定;(离子键越强)
–熔点越高;硬度越大。

r

各类型离子晶体晶胞的比较
晶体 类型 晶胞 类型 晶胞结构 示意图 配位数 距离最近 且相等的 相反离子 每个晶 胞含有 离子数 实例

NaCl 型

Na+:6 Na+: 6 Cl-: 6 Cl-: 6 Cs+: 8 Cs+: 8 Cl-: 8 Cl-: 8

Na+: 4 Cl-: 4 Cs+: 1 Cl-:1

KBr AgCl、 MgO、CaS、 BaSe CsCl、CsBr、 CsI、TlCl

AB

CsCl 型 ZnS型

2+: Zn 4 ZnS、AgI、 4 Zn2+: Zn2+: 4 2S2-: 4 S2-: 4 S :4 BeO

AB2

CaF2 型

Ca2+:

8

Ca2+:

8

Ca2+: 4 F-: 8

F- : 4 F- : 4

碱土金属卤化 物、碱金属氧 化物。

? 结论;晶格越大,离子键越强,形成的离 子晶体越稳定,而且熔点越高,硬度越大。 ? 思考:影响晶格能的因素有哪些?

? 1.离子所带电荷数的多少。 ? 2.离子半径的大小 ? 规律:离子电荷数越高,核间距越小,晶 格能越大。 ? 离子半径越小,核间距越小,晶格能 越大。

综合应用
变式 (1)NiO晶体结构与 NaCl相同,设NiO的摩尔质 量M g/mol,密度为ρg/mL, 阿伏加德罗常数为NA,求晶 胞中两个距离最近的氧离 子中心间的距离为多少cm?
解题思路:(1)每个晶胞中含NiO的个数(2) 一个晶胞的质量(3)一个晶胞的体积(4)晶胞 的边长(5)晶胞中任一个面对角线长度的一半
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综合应用

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(2)天然的和大部分人工制备的 晶体都存在各种缺陷,例如在 某种NiO晶体中就存在以下缺陷: 一个Ni2+空缺,另有两个Ni2+被 两个Ni3+所取代。其结果晶体仍 呈电中性,但化合物中Ni和O的 比值却发生了变化。某氧化镍 样品组成为Ni0.97O,试计算该晶 体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。 参考答案: Ni3+ :Ni2+=6 :91

【总结归纳二】

物质的熔点与晶体类型的关系 1、若晶体类型不同,一般情况下:原子晶体>离子晶 体>分子晶体。 2、若晶体类型相同,则有: ⑴离子晶体中,结构相似时,离子半径越小,离子电荷 越高,晶格能越大,离子键就越强,熔点就越高。 ⑵原子晶体中,结构相似时,原子半径越小,共价键键 长越短,键能越大,熔点越高。 ⑶分子晶体中(不含氢键时),分子组成和结构相似时, 相对分子质量越大,范德华力就越强,熔点就越高。 ⑷金属晶体中,离子半径越小,离子电荷越高,金属键 就越强,熔点就越高。合金的熔点比它的各成分金属的 熔点低。

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