第4節(jié)離子晶體3

1、復(fù)習(xí)：三種晶體類型與性質(zhì)的比較復(fù)習(xí)：三種晶體類型與性質(zhì)的比較晶體類型晶體類型原子晶體原子晶體分子晶體分子晶體金屬晶體金屬晶體概念概念相鄰原子之間以共價相鄰原子之間以共價鍵相結(jié)合而成具有空鍵相結(jié)合而成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體分子間以范德分子間以范德華力相結(jié)合而華力相結(jié)合而成的晶體成的晶體通過金屬鍵形成的通過金屬鍵形成的晶體晶體作用力作用力共價鍵共價鍵范德華力范德華力金屬鍵金屬鍵構(gòu)成微粒構(gòu)成微粒原子原子分子分子金屬陽離子和自由金屬陽離子和自由電子電子物物理理性性質(zhì)質(zhì)熔沸點熔沸點很高很高很低很低差別較大差別較大硬度硬度很大很大很小很小差差別較大別較大導(dǎo)電性導(dǎo)電性無（硅為半導(dǎo)體）無（硅為

2、半導(dǎo)體）無無導(dǎo)體導(dǎo)體實例實例金剛石、二氧化硅、金剛石、二氧化硅、晶體硅、碳化硅晶體硅、碳化硅 ar、s等等au、fe、cu、鋼、鋼鐵等鐵等晶體晶體氯化鈉氯化鈉干冰干冰金剛石金剛石熔熔 點點（）801801-56.2-56.235503550u思考：思考：為什么氯化鈉的性質(zhì)與干冰、金為什么氯化鈉的性質(zhì)與干冰、金剛石的不同？剛石的不同？2na + cl2 = 2nacl +11+17+17+11na+ cl- -naclcl-na+氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)氯化鈉的晶體結(jié)構(gòu)討論討論u仔細(xì)觀察仔細(xì)觀察naclnacl晶胞，計算晶胞，計算一個晶胞實際擁有的一個晶胞實際擁有的nana+ +和和clcl- -各是多

3、少個？各是多少個？-cl- na+naclnacl的晶體結(jié)構(gòu)模型的晶體結(jié)構(gòu)模型離子晶體離子晶體一、定義一、定義：由陽離子和陰離子通過離：由陽離子和陰離子通過離子鍵結(jié)合而成的晶體。子鍵結(jié)合而成的晶體。成鍵粒子成鍵粒子：陰、陽離子：陰、陽離子相互作用力相互作用力：離子鍵：離子鍵離子晶體的離子晶體的配位數(shù)配位數(shù)：一個離子周圍最鄰：一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目。近的異電性離子的數(shù)目。離子晶體離子晶體 離子鍵離子鍵無方向性和飽和性無方向性和飽和性，在離子晶體中正、，在離子晶體中正、負(fù)離子盡可能地與異號離子接觸，采用最密負(fù)離子盡可能地與異號離子接觸，采用最密堆積。堆積。 離子晶體可以看作離子晶體可

4、以看作大離子進(jìn)行等徑球密堆積，大離子進(jìn)行等徑球密堆積，小離子填充在相應(yīng)空隙中小離子填充在相應(yīng)空隙中形成的。形成的。 離子晶體多種多樣，但主要可歸結(jié)為離子晶體多種多樣，但主要可歸結(jié)為3 3種種基基本結(jié)構(gòu)型式。本結(jié)構(gòu)型式。1 1、nacl的晶體結(jié)構(gòu)模型的晶體結(jié)構(gòu)模型-cl- na+nacl晶體中陰、陽離子配位數(shù)晶體中陰、陽離子配位數(shù)分別是多少？分別是多少？cscl cscl 的晶體結(jié)構(gòu)模型的晶體結(jié)構(gòu)模型-cs+-cl-2、cscl的晶體結(jié)構(gòu)示意圖的晶體結(jié)構(gòu)示意圖晶體中陰、陽離子配位數(shù)晶體中陰、陽離子配位數(shù)分別是多少？分別是多少？3 3、znszns晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)晶體中陰、陽離子配位數(shù)晶體中陰、陽

5、離子配位數(shù)分別是多少？分別是多少？科學(xué)探究：科學(xué)探究：u找出找出csclcscl、naclnacl、znszns三種離子晶體中陽離三種離子晶體中陽離子和陰離子的配位數(shù)，它們是否相等？子和陰離子的配位數(shù)，它們是否相等？離子晶體離子晶體陰離子的配位數(shù)陰離子的配位數(shù)陽離子的配位數(shù)陽離子的配位數(shù)naclcsclzns668844科學(xué)探究：科學(xué)探究：u你認(rèn)為是什么因素決定了離子晶體中離子你認(rèn)為是什么因素決定了離子晶體中離子的配位數(shù)？根據(jù)表的配位數(shù)？根據(jù)表3 35 5、表、表3 36 6分析影響分析影響離子晶體中離子配位數(shù)的因素。離子晶體中離子配位數(shù)的因素。nacl 六配位，六配位，cscl 八配位，八配

6、位，zns 四配位，為何配位數(shù)不同四配位，為何配位數(shù)不同 ? 1、離子晶體穩(wěn)定存在的條件、離子晶體穩(wěn)定存在的條件+不穩(wěn)定不穩(wěn)定 a ) 同號陰離子相切，同號陰離子相切， 異號離子相離。異號離子相離。配位數(shù)與配位數(shù)與 r +/ r 的關(guān)系的關(guān)系+ b)同號離子相離，同號離子相離， 異號離子相切。異號離子相切。 穩(wěn)定穩(wěn)定+c)同號陰離子相切，同號陰離子相切， 異號離子相切。異號離子相切。 介穩(wěn)狀態(tài)介穩(wěn)狀態(tài) r + / r 與配位數(shù)與配位數(shù) 從六配位的介穩(wěn)狀態(tài)出發(fā)，探討半徑比與配位數(shù)之間的關(guān)系。從六配位的介穩(wěn)狀態(tài)出發(fā)，探討半徑比與配位數(shù)之間的關(guān)系。0.414rrr1)2(r)r(22)r2(rac2

7、ab 下圖所示，六配位下圖所示，六配位的介穩(wěn)狀態(tài)的介穩(wěn)狀態(tài)的中間一層的俯視圖。的中間一層的俯視圖。adbc 是是正方形。正方形。 abcd+adcb+0.414rr 結(jié)論結(jié)論 時時 ，配位數(shù)為，配位數(shù)為 6 。 此時，為介穩(wěn)狀態(tài)，見下面左圖。此時，為介穩(wěn)狀態(tài)，見下面左圖。 如果如果 r + 再大些再大些 ：+ 則出現(xiàn)則出現(xiàn) b) 種情況，見下面右圖，即離子同號相離，異號相種情況，見下面右圖，即離子同號相離，異號相切的穩(wěn)定狀態(tài)。切的穩(wěn)定狀態(tài)。+ 2、r + / r 與配位數(shù)與配位數(shù)abcdabcd 下圖所示，八配位下圖所示，八配位的介穩(wěn)狀態(tài)的對角面圖。的介穩(wěn)狀態(tài)的對角面圖。abcd 是矩形。是矩

8、形。 當(dāng)當(dāng) r + 繼續(xù)增加，達(dá)到并超過繼續(xù)增加，達(dá)到并超過 時，即陽離子周時，即陽離子周圍可容納更多陰離子時，為圍可容納更多陰離子時，為 8 配位。配位。7320.rr7320.rr可以求得可以求得 結(jié)論結(jié)論 為為 0.414 0.732，6 配位配位 nacl 式晶體結(jié)構(gòu)。式晶體結(jié)構(gòu)。rr八配位的半徑比與配位數(shù)之間的關(guān)系八配位的半徑比與配位數(shù)之間的關(guān)系 總之，配位數(shù)與總之，配位數(shù)與 r +/ r 之比相關(guān)：之比相關(guān)： 0.225 0.414 4 配位配位 zns 式晶體結(jié)構(gòu)式晶體結(jié)構(gòu) 0.414 0.732 6 配位配位 nacl 式晶體結(jié)構(gòu)式晶體結(jié)構(gòu) 0.732 1.000 8 配位配位

9、 cscl 式晶體結(jié)構(gòu)式晶體結(jié)構(gòu) 若若 r + 再增大，可達(dá)到再增大，可達(dá)到 12 配位；配位；r + 再減小，則形成再減小，則形成 3 配位。配位。 若若 r + 變小，當(dāng)變小，當(dāng) ， 則出現(xiàn)則出現(xiàn) a ) 種情況，如右圖。陰離種情況，如右圖。陰離子相切，陰離子陽離子相離的不穩(wěn)子相切，陰離子陽離子相離的不穩(wěn)定狀態(tài)。配位數(shù)將變成定狀態(tài)。配位數(shù)將變成 4 。0.414rr+ r + / r 與配位數(shù)與配位數(shù)配位多面體的極限半徑比配位多面體的極限半徑比配位多面體配位多面體 配位數(shù)配位數(shù) 半徑比（半徑比（r+/r-）min 晶體構(gòu)型晶體構(gòu)型平面三角形平面三角形 3 0.155四面體四面體 4 0.2

10、25八面體八面體 6 0.414立方體立方體 8 0.732立方八面體立方八面體 12 1.000科學(xué)探究：科學(xué)探究：影響離子晶體中離子配位數(shù)的因素影響離子晶體中離子配位數(shù)的因素配位數(shù)配位數(shù)468半徑比半徑比0.20.40.40.70.71.0空間構(gòu)型空間構(gòu)型znsnaclcscl決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素決定離子晶體結(jié)構(gòu)的因素u幾何因素幾何因素晶體中正負(fù)離子的半徑比晶體中正負(fù)離子的半徑比u電荷因素電荷因素晶體中正負(fù)離子的電荷比晶體中正負(fù)離子的電荷比u鍵性因素鍵性因素離子鍵的純粹因素離子鍵的純粹因素caf2的晶胞的晶胞陰陽離陰陽離子的配子的配位數(shù)分位數(shù)分別是多別是多少？少？二、晶格能二、晶格能u定

11、義：氣態(tài)離子形成定義：氣態(tài)離子形成1 1摩離子晶體時釋放的摩離子晶體時釋放的能量。能量。u晶格能的大小與陰、陽離子所帶晶格能的大小與陰、陽離子所帶電荷電荷的乘積的乘積成正比，與陰、陽離子間的成正比，與陰、陽離子間的距離距離成反比。成反比。u晶格能越大：晶格能越大：形成的離子晶體越穩(wěn)定；（離子鍵越強(qiáng)）形成的離子晶體越穩(wěn)定；（離子鍵越強(qiáng)）熔點越高；熔點越高；硬度越大。硬度越大。rqq21晶格能總結(jié)總結(jié)u離子晶體的特點離子晶體的特點1 1、無單個分子存在；、無單個分子存在；nacl不表示分子式。不表示分子式。2 2、熔沸點較高，硬度較大熔沸點較高，硬度較大，難揮發(fā)難壓縮。，難揮發(fā)難壓縮。且隨著離子電

12、荷的增加，核間距離的縮短，且隨著離子電荷的增加，核間距離的縮短，晶格能增大，熔點升高。晶格能增大，熔點升高。3 3、一般、一般易溶于水易溶于水，而難溶于非極性溶劑。，而難溶于非極性溶劑。4 4、固態(tài)不導(dǎo)電，水溶液或者熔融狀態(tài)下能、固態(tài)不導(dǎo)電，水溶液或者熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電。導(dǎo)電。 5、延展性差、延展性差 當(dāng)受到外力沖擊時，易發(fā)生位錯，導(dǎo)致破碎當(dāng)受到外力沖擊時，易發(fā)生位錯，導(dǎo)致破碎 。+ + + 錯位錯位+ 受力時發(fā)生錯位，使正正離子相切，負(fù)負(fù)離子相切，受力時發(fā)生錯位，使正正離子相切，負(fù)負(fù)離子相切，彼此排斥，離子鍵失去作用，故離子晶體無延展性彼此排斥，離子鍵失去作用，故離子晶體無延展性 。如。如 caco3 可可 用于雕刻，而不可用于鍛造，即不具有延展性用于雕刻，而不可用于鍛造，即不具有延展性 。fu離子晶體的特點離子晶體的特點某些離子晶體的晶格能某些離子晶體的晶格能f-cl-br-i-li+na+k+rb+cs+103692382178574085378671568965