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第四節(jié)離子晶體第三章晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第二課時離子晶體離子鍵概念:成鍵微粒:成鍵實質(zhì):成鍵元素一般指:活潑金屬(ⅠA、ⅡA)和活潑非金屬(ⅥA、ⅦA)離子化合物概念:常見類型絕大多數(shù)鹽(包括銨鹽):KCl

、[NH4]2SO4等所有強(qiáng)堿:NaOH、KOH等活潑金屬氧化物、過氧化物、氫化物:Na2O、

CaO、Na2O2、NaH等【復(fù)習(xí)回顧】帶相反電荷離子間的相互作用叫~。陰、陽離子(一般金屬與非金屬電負(fù)性之差>1.7)靜電作用(吸引、排斥)含有離子鍵的化合物。一:離子鍵

離子鍵的實質(zhì):離子鍵的特征:

影響因素:是靜電作用。沒有方向性和飽和性。

因此,以離子鍵結(jié)合的化合物傾向于形成緊密堆積,使每個離子周圍盡可能多地排列異性電荷的離子,從而達(dá)到穩(wěn)定的目的。一般說來,陰、陽離子的電荷數(shù)越多,離子半徑越小,離子鍵越強(qiáng)。P87-88膽礬螢石重晶石燒堿CuSO4·5H2OCaF2BaSO4NaOH二、離子晶體什么是離子晶體呢?1.離子晶體強(qiáng)堿、活潑金屬的氧化物和過氧化物、大多數(shù)鹽→常見的離子晶體→離子晶體無單個分子存在;如NaCl不表示分子式二、離子晶體:陰、陽離子通過離子鍵結(jié)合、在空間呈現(xiàn)規(guī)則幾何外形的晶體。均為離子化合物NaCl晶胞NaCl晶體活潑碳化物(CaC2)及氮化物(Mg3N2)等無分子式,化學(xué)式表示離子最簡整數(shù)比。膽礬CuSO4·5H2O螢石CaF2重晶石BaSO4燒堿NaOH實際上,大量離子晶體的陰離子或陽離子不是單原子離子,有的還存在電中性分子(如H2O、NH3)。例如CuSO4·5H2O、

Cu(NH3)4SO4·H2O等,在這些晶體中還存在共價鍵、氫鍵等。晶體中也存在范德華力,只是當(dāng)能量份額很低時不提及。

【思考與討論】CaCO3

、(NH4)2SO4

、CuSO4·5H2O、

Cu(NH3)4SO4·H2O觀察以上離子晶體中都含有哪些微觀粒子?晶體內(nèi)部存在哪些類型的化學(xué)鍵?離子晶體陰、陽離子(單原子或多原子)電中性分子構(gòu)成微粒離子鍵、共價鍵氫鍵、范德華力作用力注意:貫穿整個晶體的主要作用力仍是陰、陽離子之間的作用力。離子晶體①陰、陽離子(單原子或多原子)②電中性分子構(gòu)成微粒離子鍵共價鍵氫鍵范德華力作用力小結(jié)概括板書離子晶體定義:成鍵粒子:粒子間作用:常見離子晶體:絕大多數(shù)鹽、所有強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物由陽離子和陰離子相互作用而形成的晶體陰、陽離子離子鍵離子鍵特征:沒有飽和性、方向性影響因素陽離子半徑--越小離子所帶電荷數(shù)---越多離子鍵越強(qiáng)離子晶體的性質(zhì)1、熔沸點較高,硬度較大。

一般說來,陰、陽離子的電荷數(shù)越多,離子半徑越小,離子鍵越強(qiáng),離子晶體的熔、沸點越高,硬度越大。

離子晶體中,陰、陽離子間有強(qiáng)烈的相互作用(離子鍵),要克服離子間的相互作用使物質(zhì)熔化和沸騰,就需要較多的能量。因此,離子晶體具有較高的熔、沸點和較大的硬度。2、溶解性

大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑(如H2O),難溶于非極性溶劑(如汽油、苯等),遵循“相似相溶”規(guī)律。3、難揮發(fā)難壓縮離子晶體的性質(zhì):離子晶體的硬度較大,難于壓縮。

陰陽離子間有較強(qiáng)的離子鍵,使離子晶體的硬度較大,當(dāng)晶體受到?jīng)_擊力作用時,部分離子鍵發(fā)生斷裂,導(dǎo)致晶體破碎。發(fā)生滑動施加外力陽離子陰離子同種電荷相互排斥,使晶面裂開4.離子晶體不導(dǎo)電,水溶液或熔融狀態(tài)能導(dǎo)電熔融或水溶液的NaCl離子鍵較強(qiáng)離子不能自由移動離子鍵被破壞離子能自由移動注:判斷離子晶體,可根據(jù)其熔融狀態(tài)能否導(dǎo)電進(jìn)行陰、陽離子間有較強(qiáng)的離子鍵,使離子晶體的硬度較大。當(dāng)晶體受到?jīng)_擊力作用時,部分離子鍵發(fā)生斷裂,導(dǎo)致晶體破碎。寶石,主要成分Al2O3堅硬,但易碎。④大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑,難溶于非極性溶劑當(dāng)把離子晶體放入水中時,極性水分子對離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引作用,使晶體中的離子克服了離子間的作用而電離,變成在水中自由移動的離子。⑤離子晶體無延展性離子晶體中陰陽離子交替出現(xiàn),層與層之間如果出現(xiàn)滑動,同性離子相鄰而使斥力增大,導(dǎo)致不穩(wěn)定。板書離子晶體定義:成鍵粒子:粒子間作用:常見離子晶體:絕大多數(shù)鹽、所有強(qiáng)堿、活潑金屬氧化物由陽離子和陰離子相互作用而形成的晶體陰、陽離子離子鍵物性熔沸點較高,硬度較大溶解性:相似相溶難揮發(fā)難壓縮晶體不導(dǎo)電,水溶液或熔融狀態(tài)下導(dǎo)電離子鍵1.據(jù)所學(xué)知識判斷KCl、NaCl、CaO、BaO四種離子晶體熔點的高低順序是A.KCl>NaCl>BaO>CaOB.NaCl>KCl>CaO>BaOC.CaO>BaO>KCl>NaClD.CaO>BaO>NaCl>KClDNa+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+→晶胞不是孤立的,還向空間延伸。晶胞是從無限結(jié)構(gòu)中剝離的一個重復(fù)單元!晶胞二、離子晶體3.常見離子晶體的結(jié)構(gòu)①NaCl晶體NaCl晶胞Na+:體心和棱中點Cl-:面心和頂點或者反之;交錯排列二、離子晶體3.常見離子晶體的結(jié)構(gòu)Cl?Na+(1)每個晶胞含Na+、Cl-的個數(shù):Cl-:8×+6×=4(個)1812Na+:1412×+1=4(個)化學(xué)式:“NaCl”晶胞中各離子的位置分布?Cl?Na+(2)配位數(shù)→每個Na+周圍與之最接近且距離相等的Cl-有____個。6NaCl晶胞二、離子晶體3.常見離子晶體的結(jié)構(gòu)指一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目(2)配位數(shù)→每個Na+周圍與之最接近且距離相等的Cl-有____個。NaCl晶胞二、離子晶體3.常見離子晶體的結(jié)構(gòu)指一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數(shù)目→每個Cl-周圍與之最接近且距離相等的Na+有____個。6→6個Na+連線形成的空間幾何構(gòu)型是__________。正八面體

Na+的配位數(shù):Cl-的配位數(shù):666Cl-Na+NaCl晶胞二、離子晶體3.常見離子晶體的結(jié)構(gòu)(3)Na+周圍最近的Na+數(shù):Cl-周圍最近的Cl-數(shù):1212Cl-Na+小結(jié)NaCl的微觀結(jié)構(gòu)特征(1)每個NaCl晶胞含4個Na+、4個Cl-

(2)Na+的配位數(shù):Cl-的配位數(shù):66(3)Na+周圍最近的Na+數(shù):Cl-周圍最近的Cl-數(shù):1212每個Na+周圍與之最接近且距離相等的Cl-有6個,Na+有12個。每個Cl-周圍與之最接近且距離相等的Na+有6個,Cl-有12個。NaCl型還有LiF、LiCl、NaF、NaBr、CaO、MgO八面體空隙填入正離子小結(jié)NaCl的微觀結(jié)構(gòu)特征面心立方最密堆積CsCl晶胞二、離子晶體3.常見離子晶體的結(jié)構(gòu)Cl-Cs+(1)粒子位置Cl-Cs+CsCl晶胞二、離子晶體3.常見離子晶體的結(jié)構(gòu)(1)粒子位置Cl-位于頂點Cs+位于體心或者反之;交錯排列Cl-Cs+Cl-Cs+CsCl晶胞二、離子晶體3.常見離子晶體的結(jié)構(gòu)Cl-Cs+(1)粒子位置Cl-位于頂點Cs+位于體心(2)每個晶胞含Cs+、Cl-的個數(shù):Cl-:Cs+:1個188×=1(個)或者反之;交錯排列“CsCl”僅表示物質(zhì)組成,不表示分子式Cl-Cs+→8個離子所圍成的的空間幾何構(gòu)型是__________。CsCl晶胞二、離子晶體3.常見離子晶體的結(jié)構(gòu)Cl-Cs+(3)配位數(shù)每個Cs+同時吸引著

個Cl?每個Cl?同時吸引著

個Cs+88正六面體(立方體)Cl-Cs+1243765以Cs+在晶胞的頂點為例8CsCl晶胞二、離子晶體3.常見離子晶體的結(jié)構(gòu)(4)Cs+周圍最近的Cs+數(shù):Cl-周圍最近的Cl-數(shù):66→6個離子連線形成的空間幾何構(gòu)型是__________。正八面體小結(jié)CsCl的微觀結(jié)構(gòu)特征(1)每個CsCl晶胞含1個Cs+、1個Cl-

(2)Cs+的配位數(shù):Cl-的配位數(shù):88(3)Cs+周圍最近的Cs+數(shù):Cl-周圍最近的Cl-數(shù):66Cl-Cs+每個Cs+周圍與之最接近且距離相等的Cl-有8個,Cs+有6個。每個Cl-周圍與之最接近且距離相等的Cs+有8個,Cl-有6個。Cl-Cs+1.粒子位置:2.晶胞中的離子數(shù):3.Ca2+、F-離子配位數(shù)比:CaF2晶胞Ca2+位于頂點和面心F-位于立方體內(nèi)Ca2+F-

個Ca2+,

個F-Ca2+F-F-配位數(shù):配位多面體:8:4Ca2+配位數(shù):配位多面體:8立方體遷移應(yīng)用認(rèn)識晶胞488×+6×=4(個)1812Ca2+:正四面體4S2-周圍最近的S2-數(shù)______(3)晶胞中含有的離子數(shù):Zn2+___;S2-___(4)Zn2+配位數(shù)___;S2-配位數(shù)__(1)粒子位置:Zn2+_____;S2-

.或者反之。體內(nèi)頂點、面心4444(2)晶體堆積方式:可類比金剛石的晶胞S2-成面心立方密堆積,內(nèi)部4個Zn2+交錯排列在4個小立方體的中心。(5)若晶胞邊長為a,最近陰陽離子間距為:

.ZnS晶胞遷移應(yīng)用認(rèn)識晶胞(體對角線的1/4)(6)Zn2+周圍最近的Zn2+數(shù)____1212【思考】CaF2晶胞與ZnS晶胞類似,為什么CaF2晶胞Ca2+的配位數(shù)為8個,【提示】F-與Ca2+電荷比為1:2,而ZnS中,S2-與Zn2+電荷比為1:1CaF2型晶胞晶體中正負(fù)離子的電荷相同,配位數(shù)就相同,晶體中正負(fù)離子的電荷數(shù)不同,配位數(shù)就不相同。思考與討論而ZnS晶胞中Zn2+配位數(shù)為4各類型離子晶體晶胞的比較晶體類型晶胞類型晶胞結(jié)構(gòu)示意圖配位數(shù)距離最近且相等的同種離子每個晶胞含有離子數(shù)實例NaCl型

ABCsCl型ZnS型AB2CaF2型Na+:6Cl-:6Cs+:8Cl-:8Zn2+:4S2-:4Ca2+:8F-:4Na+:12Cl-:12Cs+:6Cl-:6Na+:4Cl-:4Cs+:1Cl-:1Zn2+:4S2-:4Ca2+:4F-:8堿金屬的鹵化物(除Cs)、銀的鹵化物(除AgI)、堿土金屬(ⅡA)氧化物(除BeO)、硫化物(除ZnS)、硒化物ZnS、AgI、BeO等Cs的鹵化物(除氟化物)ThO2、UO2、CeO2、BaF2、PbF2、SrF2等歸納小結(jié)

課堂小結(jié)離子液體

離子晶體的熔點,有的很高,如CaO的熔點為2613℃,有的較低,如NH4NO3、Ca(H2PO4)2的熔點分別為170℃、109℃。P88科學(xué)?技術(shù)?社會到20世紀(jì)90年代,隨著室溫或稍高于室溫時呈液態(tài)的離子化合物的優(yōu)異性質(zhì)不斷被開發(fā)利用,才意識到它們的巨大價值,并將它們定義為離子液體。早在1914年就有人發(fā)現(xiàn),引入有機(jī)基團(tuán)可降低離子化合物的熔點,如C2H5NH3NO3的熔點只有12℃,比NH4NO3低了158℃!

應(yīng)用:作溶劑。用作電化學(xué)研究的電解質(zhì)、有機(jī)合成的溶劑和催化劑等離子液體:室溫或稍高于室溫時呈液態(tài)的離子化合物成分:常見的陰離子如四氯鋁酸根(AlCl4-)、六氟磷酸根(PF6-)、四氟硼酸根(BF4-

)等,常見的陽離子如季銨離子(R4N+

,即NH4+的H被烴基R取代)、帶烴基側(cè)鏈的咪唑、嘧啶等有環(huán)狀含氮結(jié)構(gòu)的有機(jī)胺正離子等。性質(zhì):難揮發(fā)、有良好的導(dǎo)電性。離子液體

P88科學(xué)?技術(shù)?社會形成離子液體的陰、陽離子半徑較大,離子間的作用力較弱。四類晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對比

晶體類型共價晶體分子晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成粒子原子分子金屬陽離子和自由電子陽離子和陰離子相互作用共價鍵范德華力金屬鍵離子鍵熔、沸點高低一般較高、部分較低熔沸點較高硬度高硬度硬度較小一般較高,部分較低硬而脆延展性不良不良良好不良導(dǎo)電性差差良好固態(tài)不導(dǎo)電.熔化狀態(tài)和溶液導(dǎo)電典型實例金剛石冰、干冰Na、Fe等NaOH、NaCl【規(guī)律方法】判斷晶體類型的方法④金屬單質(zhì)或合金在固態(tài)時大多為金屬晶體。③有很高的熔、沸點,硬度大,并且難溶于水的物質(zhì)大多為共價晶體,

如晶體硅、二氧化硅、金剛石等。②在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的晶體(化合物)是離子晶體。

如:NaCl熔融后電離出Na+和Cl-,能自由移動,所以能導(dǎo)電。①在常溫下呈氣態(tài)或液態(tài)或易升華的物質(zhì),其晶體應(yīng)屬于分子晶體(Hg除外)。如H2O、H2、稀有氣體等。一般是根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì):比較不同晶體熔、沸點的基本思路首先看物質(zhì)的狀態(tài),一般情況下是固體>液體>氣體;

再看物質(zhì)所屬類型,一般是共價晶體>離子晶體>分子晶體(注意:不是絕對的,如氧化鋁的熔點大于晶體硅)金屬晶體→金屬鍵強(qiáng)弱→金屬陽離子所帶電荷、離子半徑。結(jié)構(gòu)類型相同時再根據(jù)相應(yīng)規(guī)律進(jìn)行判斷:共價晶體→共價鍵鍵能→鍵長→原子半徑;分子晶體→分子間作用力→相對分子質(zhì)量;離子晶體→離子鍵強(qiáng)弱→離子所帶電荷數(shù)、離子半徑;分析下列物質(zhì)的物理性質(zhì),判斷其晶體類型。(1)碳化鋁,黃色晶體,熔點2200℃,熔融態(tài)不導(dǎo)電:________。(2)AlBr3,無色晶體,熔點98℃,熔融態(tài)不導(dǎo)電:________。(3)VF5,無色晶體,熔點19.5℃,易溶于乙醇、氯仿、丙酮等:______。(4)KBr,無色晶體,熔融時或溶于水中都能導(dǎo)電:________。(5)SiI4:熔點120.5℃,沸點287.4℃,易水解:________。(6)硼:熔點2300℃,沸點2550℃,硬度大:________。(7)硒:熔點217℃,沸點685℃,溶于氯仿:________。(8)銻:熔點630.74℃,沸點1750℃,導(dǎo)電:________。共價晶體分子晶體分子晶體離子晶體分子晶體共價晶體分子晶體金屬晶體對點訓(xùn)練

1、下列性質(zhì)適合于離子晶體的是()

A、熔點1070℃,易溶于水,水溶液能導(dǎo)電

B、熔點10.31℃,液態(tài)不導(dǎo)電,水溶液導(dǎo)電

C、能溶于CS2,熔點112.8℃,沸點444.6℃D、熔點97.81℃,質(zhì)軟,導(dǎo)電,密度0.97g/cm3

A2.下列物質(zhì)中屬于含有非極性鍵的離子晶體的是(

)①氫氧化鉀②過氧化鈉③金剛石④乙醇⑤碳化鈣A.①②③⑤

B.②⑤C.①③④⑤ D.①②⑤B

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