第四节离子晶体ppt课件.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金属阳离子和“电电子气子气”自由电子自由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别较较大大导电性导电性无（硅为

2、半导体）无（硅为半导体）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（）801801-56.2-56.235503550 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？阴、阳离子通过离子键形成离子晶体阴、阳离子通过离子键形成离子晶体1、离子晶体定义：由阳离子和阴离子通过离子键、离子晶体定义：由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体结合而成的晶体注：注：（1）结构微粒：阴、阳离子）结构微粒：阴、阳离子（2）相互作用：

3、离子键）相互作用：离子键,离子所带的电荷越多，离离子所带的电荷越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔沸点越子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔沸点越高。高。（3）种类繁多：含离子键的化合物晶体：强碱、）种类繁多：含离子键的化合物晶体：强碱、活泼金属氧化物、绝大多数盐活泼金属氧化物、绝大多数盐（4）理论上，结构粒子可向空间无限扩展）理论上，结构粒子可向空间无限扩展 下列物质中哪些是离子化合物？哪些是只含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？离子键的离子化合物？Na2O、NH4Cl、O2、Na2SO4、NaCl、CsCl、CaF2AlCl3、CaH2离子化合物离子化合物:

4、 Na2O、NH4Cl、Na2SO4、NaCl、 CsCl、CaF2 、 CaH2只含离子键的离子化合物只含离子键的离子化合物: Na2O、NaCl、CsCl、 CaF2 CaH2NaClNaCl晶体结构模型晶体结构模型(1)(1)每个晶胞含钠离子、氯离子的个数每个晶胞含钠离子、氯离子的个数顶点占顶点占1/81/8；棱占棱占1/41/4；面心占面心占1/21/2；体心占体心占1 1 氯离子：氯离子：4钠离子：钠离子：4晶晶体体的的微微观观结结构构NaClNaCl计计算算方方法法小结小结: :在在NaClNaCl晶体中晶体中, , ( (填存在或不存在填存在或不存在) )分子分子, ,存存在许多

5、在许多 离子和离子和 离子离子, ,以以 键相结合键相结合, ,阴阳离阴阳离子的个数比为子的个数比为 ，因此，因此NaClNaCl表示的含义表示的含义是是 . .NaClNaCl晶体结构模型晶体结构模型1.1.根据小球大小判断哪种代根据小球大小判断哪种代表表NaNa+ +,Cl,Cl- -? ?2.2.该结构中该结构中,Na,Na+ +与与ClCl- -排列有排列有什么规律什么规律? ?3.3.每个每个NaNa+ +周围吸引着几个周围吸引着几个ClCl- -? ?每个每个ClCl- -周围吸引着几个周围吸引着几个NaNa+ +? ?每个每个Na+ +周围吸引着几个周围吸引着几个Na+ +,每个

6、每个Cl- -周围吸引着几个周围吸引着几个Cl- - ?食食盐盐的的晶晶体体结结构构图图Na+Cl-315624154236思考：思考：6思考：思考：6与一个氯离子与一个氯离子相邻最近且距相邻最近且距离相等的氯离离相等的氯离子有多少个？子有多少个？食盐的食盐的晶体晶体结构图结构图 距离是多少？距离是多少？( (图示距离为图示距离为a)a)思考：思考：a12 个个2a123456789101112aa?小结小结66与一个氯离子相邻最近与一个氯离子相邻最近且距离相等的氯离子有且距离相等的氯离子有多少个？多少个？ 距离是多少？距离是多少？( (图示距离为图示距离为a)a)12 个个2aa氯离子氯离子

7、铯离子铯离子 1 1、每个晶胞含、每个晶胞含 铯铯离子、离子、 氯离子？氯离子？2 2、在氯化铯晶体中，每、在氯化铯晶体中，每个个CsCs+ +周围与之最接近且周围与之最接近且距离相等的距离相等的ClCl- -共有共有 ；这几个这几个ClCl- -在空间构成的在空间构成的几何构型为几何构型为 。氯化铯晶体氯化铯晶体1个个1个个3 3、在氯化铯晶体中，每个、在氯化铯晶体中，每个ClCl- -周围与之周围与之最接近且距离相等的最接近且距离相等的CsCs+ +共有共有 ；这几；这几个个CsCs+ +在空间构成的几何构型为在空间构成的几何构型为 。1230465 5科学探究：科学探究： 找出找出CsC

8、lCsCl、NaClNaCl两种离子晶体中阳离子和阴两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数，它们是否相等？为什么？离子的配位数，它们是否相等？为什么？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NaClNaClCsClCsCl6688正负离子电荷比为正负离子电荷比为1:1，所以阴阳离子的配位数相等。，所以阴阳离子的配位数相等。ZnSZnS型离子晶体型离子晶体Zn2+周围有周围有_个个S2-S2-周围有周围有_个个Zn2+ 44CaF2型型（萤石）（萤石）Ca2+配位数为配位数为8F-配位数为配位数为4。这种正负离子的电荷比是决定离子这种正负离子的电荷比是决定离子晶

9、体结构的重要因素，简称电荷因素。晶体结构的重要因素，简称电荷因素。NaCl CsCl ZnS同为同为AB型离子晶体为什么配位数不同呢？型离子晶体为什么配位数不同呢？决定离子晶体结构还有哪些因素呢？决定离子晶体结构还有哪些因素呢？离子Na+Cs+Cl-离子半径/pm95169181NaClCsClr+/r- =r+/r- =C.N.=6C.N.=80.5250.934晶体中正负离子的的半径比晶体中正负离子的的半径比(r+/r- )是决定离子晶体结构的重要因素,简称几何因素。决定离子晶体结构的因素决定离子晶体结构的因素 几何因素几何因素：晶体中正负离子的半径比决定正负离子晶体中正负离子的半径比决定

10、正负离子的配位数的配位数 电荷因素电荷因素：晶体中正负离子的电荷比决定正负离子晶体中正负离子的电荷比决定正负离子配位数是配位数是否否相等相等 键性因素键性因素：离子晶体的结构类型还与离子键的纯粹离子晶体的结构类型还与离子键的纯粹程度程度(简称键性因素简称键性因素)，即与晶体中正负离，即与晶体中正负离子的相互极化程度有关。子的相互极化程度有关。 离子键的纯粹程度，其中离子键的纯粹程度简称键键性因素。性因素。 当离子半径大，受相反电荷离子的电场作用变成椭球形，不再维持原来的球形，离子键就向共价键过渡。 没有纯粹的离子键没有纯粹的离子键 离子键应该看作共价键的一种极限。 共价键与离子键之间没有严格的

11、界限，泽维尔在运用激光技术研究氰化碘的分解时发现，用激光脉冲照射碘化钠，当两核间距为11.5nm时，呈离子键；当两核靠近约0.28nm时，成共价健。通常可以认为，两元素电负性差值远大于1.7时，成离子键；远小于1.7时，成共价键；如果两元素电负性差值在1.7附近，则它们的成键具有离子键和共价键的双重特性，碘化银就是一个很好的例子，离子极化理论可以很好的解释这种现象。 科学视野科学视野 思考：思考：碳酸盐的稳定性与什么因素有关？碳酸盐的稳定性与什么因素有关？分析：分析：碳酸盐的分解温度与金属阳离子碳酸盐的分解温度与金属阳离子所带的电荷及阳离子半径有关所带的电荷及阳离子半径有关例：下表是几种碳酸盐

12、的分解温度和阳离子半径例：下表是几种碳酸盐的分解温度和阳离子半径 碳酸盐碳酸盐 MgCO3 CaCO3 SrO3 BaCO3 热分解温度热分解温度/ 402 900 117 2 1360 阳离子半径阳离子半径/pm 66 99 112 135 分析上表可以得出分析上表可以得出 A离子晶体中阳离子的半径越大，越易分 解 B离子晶体中阳离子的半径越小，越易分 解 C离子晶体中阳离子的半径越大，结合碳 酸根中的氧离子越容易 D离子晶体中阳离子的半径越小，结合碳酸根中的氧越容易B D 可以用离子极化来说明，在碳酸盐中，阳离子半径越小，即z/r越大，极化力越强，越容易从碳酸根中夺取O2-成为氧化物，同时

13、放出二氧化碳，表现为碳酸盐的热稳定性差，受热容易分解 1.下列物质中，化学式能准确表示该物质下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成的是分子组成的是A.NH4Cl B.SiO2 C.P4 D.Na2SO4问题反思化学式能否表示分子，关键能判断该物质是否为分子晶体例题：例题： 2.下列有关晶体的叙述中不正确的是下列有关晶体的叙述中不正确的是 ( )A. 金刚石的网状结构中金刚石的网状结构中,由共价键形成的碳由共价键形成的碳原子环中原子环中,最小的环上有最小的环上有6个碳原子个碳原子B. 氯化钠晶体中氯化钠晶体中,每个每个Na+周围距离相等的周围距离相等的Na+离子共有离子共有12个个C. 氯化

14、铯晶体中氯化铯晶体中,每个铯离子周围紧邻每个铯离子周围紧邻8个氯个氯离子离子D. 干冰晶体中干冰晶体中,每个二氧化碳分子周围紧邻每个二氧化碳分子周围紧邻10个二氧化碳分子个二氧化碳分子3. 关于晶体的下列说法中正确的是（关于晶体的下列说法中正确的是（ ）A.在离子晶体中只要有阴离子就一定有阳在离子晶体中只要有阴离子就一定有阳离子离子B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C.原子晶体的熔沸点一定比金属晶体的高原子晶体的熔沸点一定比金属晶体的高D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低分子晶体的熔点一定比金属晶体的低二、晶格能二、晶格能 1 1、定义：气态离子形成、定义

15、：气态离子形成1 1摩离子晶体时释放摩离子晶体时释放的能量。的能量。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+1036923821785740853786715689659807747682660631757704649630604二、晶格能二、晶格能 1 1、定义：气态离子形成、定义：气态离子形成1 1摩离子晶体时释放摩离子晶体时释放的能量。的能量。 2 2、影响晶格能的大小的因素、影响晶格能的大小的因素 ：（1 1）阴、阳离子所带电荷的越多晶格能越大。）阴、阳离子所带电荷的越多晶格能越大。（2 2）阴、阳离子的半径越小，晶格能越大。）阴、阳离子

16、的半径越小，晶格能越大。晶格能晶格能 (q1*q2)/r（3）晶格能的作用）晶格能的作用 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。晶格能也影响了岩浆晶出的次序，晶格晶格能也影响了岩浆晶出的次序，晶格能越大，岩浆中的矿物越易结晶析出能越大，岩浆中的矿物越易结晶析出无单个分子存在；无单个分子存在；NaClNaCl不表示分子式。不表示分子式。熔沸点较高熔沸点较高，硬度较大硬度较大，难挥发难压缩。，难挥发难压缩。且随着离子电荷的增加，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

17、。晶格能增大，熔点升高。一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导电。电。( (熔融时一般只破坏离子键，不破坏熔融时一般只破坏离子键，不破坏共价键。但共价键。但NaHCONaHCO3 3等例外）等例外）小结：离子晶体的性质小结：离子晶体的性质例：例：下列热化学方程式中，能直接表示出氯下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶格能的是化钠晶格能的是( )A、Na+(g) + Cl- (g) = NaCl(s); H B、Na (s) + 1/2Cl2 (g) = NaCl(s); H1 C、Na (s

18、)= Na (g) ; H2D 、Na (g) -e- = Na+ (g) ; H3E、1/2Cl2(g)=Cl(g); H4F、Cl(g) + e- =Cl-(g); H5写出写出H1与与H 、H2、H3、H4、H5之间的关系式之间的关系式 H 1= H+ H2+ H3+ H4+ H5A1 23 45 68 78 4 4、 中学教材上图示的中学教材上图示的NaClNaCl晶体结构，它向三维空间延晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体。伸得到完美晶体。NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相同，相同，NiNi2 2与邻与邻近的近的O O2-2-核间距为核间距为a a1010-8 -8

19、 ，计算，计算NiONiO晶体密度（已知晶体密度（已知NiONiO摩尔质量为摩尔质量为74.7g74.7gmolmol-1-1) )解：解：在该晶体中最小正方体中所含的在该晶体中最小正方体中所含的NiNi2+2+、O O2 2个数均为个数均为: :即晶体中每个小正方体中平均含有即晶体中每个小正方体中平均含有1/21/2个个NiONiO. .其质量为其质量为: :而此小正方体体积为而此小正方体体积为(a(a1010-8-8) )3 3故故NiONiO晶体密度为：晶体密度为：74.7g6.02102312（个）（个）124 18=74.7g6.02102312(a10-8)3g. -362.0a3

20、=练练 习习变式变式 (1)(1)NiONiO晶体结构与晶体结构与NaClNaCl相同，设相同，设NiONiO的摩尔质的摩尔质量量M g/mol,M g/mol,密度为密度为g/mLg/mL, ,阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数为N NA A, ,求晶求晶胞中两个距离最近的氧离胞中两个距离最近的氧离子中心间的距离为多少子中心间的距离为多少cm?cm?练练 习习2M2NA3(2)(2)天然的和大部分人工制备的天然的和大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在晶体都存在各种缺陷，例如在某种某种NiONiO晶体中就存在以下缺陷：晶体中就存在以下缺陷：一个一个NiNi2+2+空缺，另有两个空缺，另有两个NiNi2+2+被被两个两个NiNi3+3+所取代。其结果晶体仍所取代。其结果晶体仍呈电中性，但化合物中呈电中性，但化合物中NiNi和和O O的的比值却发生了变化。某氧化镍比值却发生了变化。某氧化镍样品组成为样品组成为NiNi0.970.97O,O,试计算该晶试计算该晶体中体中NiNi3+3+与与NiNi2+2+的离子数之比。的离子数之比。参考答案：参考答案： NiNi3+ 3+ ：NiNi2+2+6 6 ：9191练练 习习