《離子晶體》課件

1、知識(shí)回顧：知識(shí)回顧：三種晶體類型與性質(zhì)的比較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(jià)相鄰原子之間以共價(jià)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構(gòu)成微粒構(gòu)成微粒物物理理性性質(zhì)質(zhì)熔沸點(diǎn)熔沸點(diǎn)硬度硬度導(dǎo)電性導(dǎo)電性實(shí)例實(shí)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、鋼鐵等鐵等共價(jià)鍵共價(jià)鍵范德華力范德華力金屬鍵金屬鍵原子原子分子分子金

2、屬陽(yáng)離子金屬陽(yáng)離子和自由電子和自由電子很高很高很低很低差別較大差別較大很大很大很小很小差別較大差別較大無(wú)（硅為半導(dǎo)體）無(wú)（硅為半導(dǎo)體）無(wú)無(wú)導(dǎo)體導(dǎo)體氯化鈉晶體氯化鈉晶體粉末狀氯化鈉晶體3.4離子晶體2Na + Cl2 = 2NaCl +11+17+17+11Na+ Cl- -NaClCl-Na+氯化鈉的形成過程：氯化鈉的形成過程：一、離子晶體一、離子晶體1、定義：、定義：由陽(yáng)離子和陰離子通過離由陽(yáng)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。2、成鍵粒子：、成鍵粒子：陰、陽(yáng)離子陰、陽(yáng)離子3、相互作用力：、相互作用力：離子鍵離子鍵 4、常見的離子晶體：、常見的離子晶體： 強(qiáng)堿、活潑金

3、屬氧化物、大部分的鹽類。強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物、大部分的鹽類。Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Cl-Na+Cl-Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Na+可見：可見：在在NaClNaCl晶晶體中，鈉離子、體中，鈉離子、氯離子按一定的氯離子按一定的規(guī)律在空間排列規(guī)律在空間排列成立方體。成立方體。5、晶胞類型：晶胞類型：（1）氯化鈉型晶胞）氯化鈉型晶胞（1）鈉離子和氯離子

4、的位置：）鈉離子和氯離子的位置：鈉離子和氯離子位于立方體的頂角上，并交錯(cuò)排列。鈉離子和氯離子位于立方體的頂角上，并交錯(cuò)排列。鈉離子：體心和棱中點(diǎn)；氯離子：面心和頂點(diǎn)，或者鈉離子：體心和棱中點(diǎn)；氯離子：面心和頂點(diǎn)，或者反之。反之。氯化鈉的晶胞（3）與）與Na+等距離且最近的等距離且最近的Na+ 、Cl- 各有幾個(gè)？各有幾個(gè)？ 計(jì)算方法：均攤法計(jì)算方法：均攤法 頂點(diǎn)占頂點(diǎn)占1/8；棱占；棱占1/4；面心占；面心占1/2；體心占；體心占1 （2）每個(gè)晶胞含鈉離子、氯離子的個(gè)數(shù)）每個(gè)晶胞含鈉離子、氯離子的個(gè)數(shù)與與Na+等距離且最近的等距離且最近的Na+ 有：有：12個(gè)個(gè)與與Na+等距離且最近的等距離且

5、最近的Cl- 有：有：6個(gè)個(gè)-Cl- Na+NaClNaCl的晶體結(jié)構(gòu)模型的晶體結(jié)構(gòu)模型NaClNaCl晶體中陰、陽(yáng)離子配位數(shù)晶體中陰、陽(yáng)離子配位數(shù)（2）氯化銫型晶胞）氯化銫型晶胞-Cs+-Cl-CsClCsCl的晶體結(jié)構(gòu)及晶胞構(gòu)示的晶體結(jié)構(gòu)及晶胞構(gòu)示意圖意圖CsCl晶胞晶胞（1）銫離子和氯離子的位置：）銫離子和氯離子的位置：銫離子：體心銫離子：體心氯離子：頂點(diǎn)；或者反之。氯離子：頂點(diǎn)；或者反之。（2）每個(gè)晶胞含銫離子、氯）每個(gè)晶胞含銫離子、氯離子的個(gè)數(shù)離子的個(gè)數(shù)銫離子：銫離子：1個(gè)個(gè) ；氯離子：；氯離子：1個(gè)個(gè)（3）與銫離子等距離且最近）與銫離子等距離且最近的銫離子、氯離子各有幾個(gè)？的銫離子

6、、氯離子各有幾個(gè)？銫離子：銫離子：6個(gè)個(gè) ；氯離子：；氯離子：8個(gè)個(gè)(3)CaF(3)CaF2 2型晶胞型晶胞Ca2+的配位數(shù)：的配位數(shù)：F- -的配位數(shù)：的配位數(shù)：一個(gè)一個(gè)CaFCaF2 2晶胞中含：晶胞中含： 個(gè)個(gè)CaCa2+2+和和 個(gè)個(gè)F F- -844 4 8 8(4)ZnS(4)ZnS型晶胞型晶胞陽(yáng)離子的配位數(shù)：陽(yáng)離子的配位數(shù)：4陰離子的配位數(shù)：陰離子的配位數(shù)：4一個(gè)一個(gè)ZnS晶胞中含：晶胞中含：4 4個(gè)陽(yáng)離子和個(gè)陽(yáng)離子和4 4個(gè)陰離子個(gè)陰離子科學(xué)探究：科學(xué)探究：v找出找出CsClCsCl、NaClNaCl兩種離子晶體中陽(yáng)離子和陰兩種離子晶體中陽(yáng)離子和陰離子的配位數(shù)，它們是否相等？

7、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(yáng)離子的配位數(shù)陽(yáng)離子的配位數(shù)NaClNaClCsClCsCl6688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v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v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v鍵性因素鍵性因素離子鍵的純粹程度（純粹因素）離子鍵的純粹程度（純粹因素）科學(xué)視野科學(xué)視野閱讀思考閱讀思考 碳酸鹽熱分解的實(shí)質(zhì)是什么？碳酸鹽熱分解的實(shí)質(zhì)是什么？ 表表3-7的有關(guān)數(shù)值說明了什么？的有關(guān)數(shù)值說明了什么？ 組成碳酸鹽中陽(yáng)離子的金屬的金屬組成碳酸鹽中陽(yáng)離子的金屬的金屬性越弱，金屬陽(yáng)

8、離子的半徑越小，碳酸性越弱，金屬陽(yáng)離子的半徑越小，碳酸鹽的熱穩(wěn)定性越差，反之越好。鹽的熱穩(wěn)定性越差，反之越好。各類型離子晶體晶胞的比較各類型離子晶體晶胞的比較晶體晶體類型類型晶胞晶胞類型類型晶胞結(jié)構(gòu)晶胞結(jié)構(gòu)示意圖示意圖配位數(shù)配位數(shù)距離最近距離最近且相等的且相等的相同離子相同離子每個(gè)晶每個(gè)晶胞含有胞含有離子數(shù)離子數(shù)實(shí)例實(shí)例NaCl型型 ABCsCl型型ZnS型型-AB2 2CaF2 2型型-NaNa+ +：6ClCl- -：6CsCs+ +：ClCl- -：8 88 8ZnZn2+2+：S S2-2-：4 44 4CaCa2+2+：F F- -： 4 48 8NaNa+ +：ClCl- -：Cs

9、Cs+ +：ClCl- -：NaNa+ +：ClCl- -：CsCs+ +：ClCl- -：ZnZn2+2+：S S2-2-：CaCa2+2+：F F- -：12126 66 6441 11 14 44 48 84 4KBr AgCl、MgO、CaS、BaSeZnS、AgI、 BeOCsCl、CsBr、CsI、TlCl堿土金屬鹵化堿土金屬鹵化物、堿金屬氧物、堿金屬氧化物?；铩？偨Y(jié)一總結(jié)一v離子晶體有什么特點(diǎn)？離子晶體有什么特點(diǎn)？無(wú)單個(gè)分子存在；無(wú)單個(gè)分子存在；NaClNaCl不表示分子式。不表示分子式。熔沸點(diǎn)較高，硬度較大，難揮發(fā)難壓縮。熔沸點(diǎn)較高，硬度較大，難揮發(fā)難壓縮。且隨著離子電荷的增

10、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(diǎn)升高。晶格能增大，熔點(diǎn)升高。一般易溶于水，而難溶于非極性溶劑。一般易溶于水，而難溶于非極性溶劑。固態(tài)不導(dǎo)電，水溶液或者熔融狀態(tài)下能導(dǎo)固態(tài)不導(dǎo)電，水溶液或者熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電。電。v哪些物質(zhì)屬于離子晶體？哪些物質(zhì)屬于離子晶體？強(qiáng)堿、部分金屬氧化物、部分鹽類。強(qiáng)堿、部分金屬氧化物、部分鹽類。二、晶格能二、晶格能v定義：氣態(tài)離子形成定義：氣態(tài)離子形成1 1摩離子晶體時(shí)釋放的摩離子晶體時(shí)釋放的能量。能量。v晶格能的大小與陰、陽(yáng)離子所帶電荷的乘積晶格能的大小與陰、陽(yáng)離子所帶電荷的乘積成正比，與陰、陽(yáng)離子間的距離成反比。成正比，與陰、

11、陽(yáng)離子間的距離成反比。簡(jiǎn)言之簡(jiǎn)言之,晶格能的大小與離子帶電量成正比晶格能的大小與離子帶電量成正比,與離子半與離子半徑成反比徑成反比. 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(diǎn)越高；硬度越大。熔點(diǎn)越高；硬度越大。rqq21晶格能【總結(jié)歸納二總結(jié)歸納二】物質(zhì)的熔點(diǎn)與晶體類型的關(guān)系物質(zhì)的熔點(diǎn)與晶體類型的關(guān)系1、若晶體類型不同，一般情況下：原子晶體離子晶、若晶體類型不同，一般情況下：原子晶體離子晶體分子晶體。體分子晶體。2、若晶體類型相同，則有：、若晶體類型相同，則有：離子晶體中，結(jié)構(gòu)相似時(shí)，離子半徑越小，離子電荷離子晶體中，結(jié)構(gòu)相似時(shí)，離子

12、半徑越小，離子電荷越高，晶格能越大，離子鍵就越強(qiáng)，熔點(diǎn)就越高。越高，晶格能越大，離子鍵就越強(qiáng)，熔點(diǎn)就越高。原子晶體中，結(jié)構(gòu)相似時(shí)，原子半徑越小，共價(jià)鍵鍵原子晶體中，結(jié)構(gòu)相似時(shí)，原子半徑越小，共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，熔點(diǎn)越高。長(zhǎng)越短，鍵能越大，熔點(diǎn)越高。分子晶體中（不含氫鍵時(shí)），分子組成和結(jié)構(gòu)相似時(shí)，分子晶體中（不含氫鍵時(shí)），分子組成和結(jié)構(gòu)相似時(shí)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力就越強(qiáng)，熔點(diǎn)就越高。相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力就越強(qiáng)，熔點(diǎn)就越高。金屬晶體中，離子半徑越小，離子電荷越高，金屬鍵金屬晶體中，離子半徑越小，離子電荷越高，金屬鍵就越強(qiáng)，熔點(diǎn)就越高。合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的就越強(qiáng)，熔點(diǎn)就越高

13、。合金的熔點(diǎn)比它的各成分金屬的熔點(diǎn)低。熔點(diǎn)低。練習(xí) v1、下表列出了有關(guān)晶體的知識(shí)，其中錯(cuò)誤的是（）、下表列出了有關(guān)晶體的知識(shí)，其中錯(cuò)誤的是（）v2、下列物質(zhì)的晶體，按其熔點(diǎn)由低到高的排列順序正確的、下列物質(zhì)的晶體，按其熔點(diǎn)由低到高的排列順序正確的是（）是（）ANC、SO2、CO2BNC、CO2、SO2CNC、MO、SO2DNC、SO2、MOv3、用離子的電荷和半徑解釋下列離子晶體熔點(diǎn)高低的順序。、用離子的電荷和半徑解釋下列離子晶體熔點(diǎn)高低的順序。（1）MOKC（2）MOSS（3）NFNCNBABCD晶體晶體硫化鉀硫化鉀干冰干冰金剛石金剛石碘碘組成晶體的微粒組成晶體的微粒陰陽(yáng)離子陰陽(yáng)離子分子分

14、子原子原子分子分子晶體微粒間存在的晶體微粒間存在的作用力作用力離子鍵離子鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵范德華力范德華力BC1 23 45 68 78 中學(xué)教材上圖示的中學(xué)教材上圖示的NaClNaCl晶體結(jié)構(gòu)，它向三維空間延伸晶體結(jié)構(gòu)，它向三維空間延伸得到完美晶體。得到完美晶體。NiONiO晶體結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)構(gòu)與NaClNaCl相同，相同，NiNi2 2與鄰近與鄰近的的O O2-2-核間距為核間距為a a1010-8 -8 ，計(jì)算，計(jì)算NiONiO晶體密度（已知晶體密度（已知NiONiO摩爾質(zhì)量為摩爾質(zhì)量為74.7g74.7gmolmol-1-1) )解：解：在該晶體中最小正方體中所含的在該晶體中最小

15、正方體中所含的NiNi2+2+、O O2 2個(gè)數(shù)均為個(gè)數(shù)均為: :即晶體中每個(gè)小正方體中平均含有即晶體中每個(gè)小正方體中平均含有1/21/2個(gè)個(gè)NiO.NiO.其質(zhì)量為其質(zhì)量為: :而此小正方體體積為而此小正方體體積為(a(a1010-8-8) )3 3故故NiONiO晶體密度為：晶體密度為：課 堂 練 習(xí) 題74.7g6.02102312（個(gè)）（個(gè)）124 18=74.7g6.02102312(a10-8)3g. -362.0a3=變式變式 (1)(1)NiONiO晶體結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)構(gòu)與NaClNaCl相同，設(shè)相同，設(shè)NiONiO的摩爾質(zhì)的摩爾質(zhì)量量M g/mol,M g/mol,密度為密度為g

16、/mL,g/mL,阿伏加德羅常數(shù)為阿伏加德羅常數(shù)為N NA A, ,求晶求晶胞中兩個(gè)距離最近的氧離胞中兩個(gè)距離最近的氧離子中心間的距離為多少子中心間的距離為多少cm?cm?解題思路：（解題思路：（1 1）每個(gè)晶胞中含）每個(gè)晶胞中含NiONiO的個(gè)數(shù)（的個(gè)數(shù)（2 2）一個(gè)晶胞的質(zhì)量（一個(gè)晶胞的質(zhì)量（3 3）一個(gè)晶胞的體積（）一個(gè)晶胞的體積（4 4）晶胞）晶胞的邊長(zhǎng)（的邊長(zhǎng)（5 5）晶胞中任一個(gè)面對(duì)角線長(zhǎng)度的一半）晶胞中任一個(gè)面對(duì)角線長(zhǎng)度的一半(2)(2)天然的和大部分人工制備的天然的和大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷，例如在晶體都存在各種缺陷，例如在某種某種NiONiO晶體中就存在以下缺陷：晶

17、體中就存在以下缺陷：一個(gè)一個(gè)NiNi2+2+空缺，另有兩個(gè)空缺，另有兩個(gè)NiNi2+2+被被兩個(gè)兩個(gè)NiNi3+3+所取代。其結(jié)果晶體仍所取代。其結(jié)果晶體仍呈電中性，但化合物中呈電中性，但化合物中NiNi和和O O的的比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳比值卻發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成為樣品組成為NiNi0.970.97O,O,試計(jì)算該晶試計(jì)算該晶體中體中NiNi3+3+與與NiNi2+2+的離子數(shù)之比。的離子數(shù)之比。參考答案：參考答案： NiNi3+ 3+ ：NiNi2+2+6 6 ：9191 分析：分析： 本題命題角度較新穎，實(shí)際上難度不本題命題角度較新穎，實(shí)際上難度不大，第（大，第（2）題所提供

18、的）題所提供的Ni0.97O信息，實(shí)信息，實(shí)際上是一種際上是一種“平均化學(xué)式平均化學(xué)式”。盡管題給。盡管題給示意圖及題目敘述中提到了有示意圖及題目敘述中提到了有“Ni2+”空缺，但空缺，但“Ni0.97O”的平均化學(xué)式與所的平均化學(xué)式與所述的述的“空缺空缺”無(wú)關(guān)，它只是遵循著電中無(wú)關(guān)，它只是遵循著電中性原則，即由于摻雜多帶一個(gè)電荷的性原則，即由于摻雜多帶一個(gè)電荷的Ni3+代替了部分代替了部分Ni2+ ，才使，才使“NiO”變成變成了了“Ni0.97O”。 （2 2）0.97 mol0.97 mol的鎳離子的平均帶電量為的鎳離子的平均帶電量為2 2，那，那么么1 mol1 mol鎳離子的平均帶電量為鎳離子的平均帶電量為2/0.972/0.97，這是，這是+2+2和和+3+3價(jià)的鎳離子的共同電量，由此可列方程價(jià)的鎳離子的共同電量，由此可列方程式。不同于上解的是，這種做法將式。不同于上解的是，這種做法將0