上课第四节离子晶体课件.ppt

第四节离子晶体,干冰,水晶,明矾,雪花,氯化钠,金刚石,常见晶体,1.NaCl晶体是典型的离子化合物,其中存在哪些微粒?试写出NaCl的电子式.,2.上述离子是通过怎样的相互作用结合成晶体的呢?,你知道吗？,知识回顾：离子键,1、称为离子键。,2、成键的微粒：,阴、阳离子,3、成键的本质：,阴阳离子间的静电作用,4、成键的条件：,活泼金属元素的原子和活泼的非金属元素的原子,使阴、阳离子结合成离子化合物的静电作用,形成条件：一般电负性差值大于1.7,思考,哪些物质中含有离子键？,1、活泼的金属元素（IA、IIA）和活泼的非金属元素（VIA、VIIA）形成的化合物。,2、活泼的金属元素和酸根离子（或氢氧根离子）形成的化合物,3、铵根和酸根离子（或活泼非金属元素离子）形成的盐。,强碱,大多数盐,活泼金属氧化物,4、从物质类别的角度来说，离子化合物通常包括_、_和_。,5.常见的离子化合物,6、影响离子键强弱的因素：,离子半径和离子电荷,同种类型的离子晶体，通常离子半径越、离子带电荷越，离子键就越。离子键越强，破坏它所需能量就越。熔点就越。,小,多,强,大,高,6、离子键的特征,没有方向性：离子是一个带电的球体，它在空间各个方向上的静电作用是相同的，阴阳离子可以在空间任何方向与带相反电荷的离子相互吸引，所以离子键没有方向性。没有饱和性：在静电作用能达到的范围内，只要空间条件允许，一个阴（阳）离子将吸引尽可能多的阳（阴）离子排列在其周围，并不受离子所带电荷的限制，因此，离子键没有饱和性。,强碱、活泼金属氧化物、金属氢化物、大部分的盐,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,5、常见的离子晶体：,一、离子晶体,板书,4.配位数（CN）离子周围最邻近的异电性离子的数目,(2)硬度。,6.离子晶体物理性质的特点：,(1)熔沸点,难挥发难压缩。,较高,较大,(3)水溶性,(4)导电性,阅读课本P79最后一段(即科学视野之前的一段),结合氯化钠晶体的结构,你认为离子晶体物理性质有何特点?,离子电荷越多,核间距离越小,熔沸点升高。,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电。,板书,二、典型的离子晶胞：,NaCl晶胞,CsCl晶胞,CaF2晶胞,（1）氯化钠型晶胞,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。,NaCl晶胞,（1）钠离子和氯离子的位置：,钠离子和氯离子位于立方体的顶角上，并交错排列。钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶点，或者反之。晶胞中的位置可以互换,NaCl晶胞,（2）每个晶胞含钠离子、氯离子的个数,计算方法：均摊法顶点占1/8；棱占1/4；面心占1/2；体心占1,（3）与Na+等距离且最近的Na+、Cl-各有几个？,与Na+等距离且最近的Na+有：12个与Cl-等距离且最近的Cl-有：12个与Na+等距离且最近的Cl-有：6个与Cl-等距离且最近的Na+有：6个,这6个Na+在空间构成的几何构型为。,正八面体,与Na+等距离且最近Cl-有个，即Na+的配位数。,与Cl-等距离且最近Na+有个，即Cl-的配位数为。,6,6,6,6,与Cl-等距离且最近Cl-有个,与Na+等距离且最近Na+有个,12,12,二、典型的离子晶体：,板书,1.NaCl：,CsCl的晶体结构及晶胞构示意图,铯离子和氯离子的位置？,铯离子：氯离子：,体心,顶点,或者反之,Cl-,Cs+,（2）CsCl晶胞,铯离子和氯离子的位置？,铯离子：氯离子：,每个晶胞含铯离子、氯离子的个数？,铯离子：氯离子：,或者反之,1个；,1个。,体心,顶点,Cl-,Cs+,CsCl晶体中离子的配位数,（1）每个晶胞含铯离子、氯离子的个数？,（2）在氯化铯晶体中，每个Cs+周围与之最接近且距离相等的Cl-共有；即配位数为,（3）在每个Cl-周围距离相等且最近的Cs+共有；即配位数为,8,1个Cs+1个Cl-,8,(4)与Cs+最近且等距离的Cs+有6个,板书,8,8,6,6,1:1,8,8,1:1,科学探究1：,结论：AB型离子化合物中阴离子的配位数=阳离子的配位数,找出NaCl、CsCl两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数，它们是否相等？,NaCl、CsCl都是同一主族的氯化物,且都是AB型，为什么它们的配位数却不相同呢(NaCl的是6,CsCl的是8)?,根据表35、表36分析,什么因素影响了离子晶体中离子的配位数？利用相关数据计算，并填表：,P79科学探究2：,0.525,0.934,规律：,r+/r-越大，配位数越大,一般决定配位数的多少:正负离子的半径比越大,配位数越多.结论：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。,0.525,0.934,r+/r-越大，配位数越大,规律：,ZnS晶胞,请阅读P79,影响离子晶体中离子配位数的因素还有哪些?,（3）CaF2(萤石)型晶胞,Ca2+的配位数:,F-的配位数:,（1）立方晶系，面心立方晶胞。,（3）配位数,4个Ca2+和8个F-,8,4,（4）一个CaF2晶胞中平均含：,(2)每个Ca2+周围最近且等距离的F-有8个，每个F-周围最近且等距离的Ca2+有4个,(3)CaF2晶体每个Ca2+周围最近且等距离的F-有个，每个F-周围最近且等距离的Ca2+有个；在每个Ca2+周围最近且等距离的Ca2+有个，在每个F-周围最近等距离的F-有个。一个CaF2晶胞中含个Ca2+和个F-；Ca2+和F-的配位数分别为、。,8,4,12,6,4,8,8,4,依据图329，数出配位数，完成下列空格思考为什么离子晶体中阴阳离子配位数的比值会有不同？受什么因素影响？总结影响离子晶体配位数的因素。,CaF2的晶胞,例：CaF2的晶体中，Ca2和F的电荷数之比_，个数之比_，Ca2配位数是_，F的配位数是_。,1:2,2:1,8,4,图示为CaF2晶胞的1/8,观察点为上左前方,晶胞上面心,依据图329，数出配位数，完成下列空格思考为什么离子晶体中阴阳离子配位数的比值会有不同？受什么因素影响？总结影响离子晶体配位数的因素。,CaF2的晶胞,例：CaF2的晶体中，Ca2和F的电荷数之比_，个数之比_，Ca2配位数是_，F的配位数是_。,1:2,2:1,8,4,影响离子晶体中离子配位数的因素还有：正负离子电荷比,正负离子的配位数比=正负离子电荷比=正负离子的数目反比,三、决定离子晶体结构的因素,（1）几何因素（2）电荷因素（3）键性因素,晶体中正负离子的半径比.,晶体中正负离子的电荷比.,离子键的纯粹因素(本书不介绍),一般决定配位数的多少:正负离子的半径比越大,配位数越多.,正负离子的配位数比=正负离子电荷比=正负离子的数目反比,为什么NaCl的熔沸点比CsCl高？,交流与讨论,结论:对于组成和结构相似的物质，阴、阳离子半径越小，离子键越强，破坏它所需能量就越大,熔沸点较高，晶体越稳定。,离子键的强弱在一定程度上可以用离子晶体的晶格能来衡量。,1.概念：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值。,四、离子晶体的晶格能,2.表示：符号为U单位是KJ/mol,取正值3、影响晶格能大小因素离子的电荷：离子所带电荷越多，离子键越强，晶格能越大离子的半径：离子的半径越小，离子键越强，晶格能越大,4晶格能的作用：（1）晶格能越大，离子键越牢固，离子晶体越稳定，离子晶体的熔沸点越高，硬度越大。（2）岩浆晶出规则与晶格能的关系晶格能高的晶体熔点较高，更容易在岩浆冷却过程中冷却下来，从而先结晶,总结一,离子晶体有什么特点？无单个分子存在；NaCl不表示分子式。熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。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。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电。哪些物质属于离子晶体？强碱、部分金属氧化物、部分盐类。,各类型离子晶体晶胞的比较,Na+：,6,Cl-：,6,Cs+：,Cl-：,8,8,Zn2+：,S2-：,4,4,Ca2+：,F-：,4,8,Na+：,Cl-：,Cs+：,Cl-：,Zn2+：,S2-：,Ca2+：,F-：,Na+：,Cl-：,Cs+：,Cl-：,Zn2+：,S2-：,Ca2+：,F-：,6,6,8,8,4,4,4,8,4,4,1,1,4,4,8,4,KBrAgCl、MgO、CaS、BaSe,ZnS、AgI、BeO,CsCl、CsBr、CsI、TlCl,碱土金属卤化物、碱金属氧化物。,(4)ZnS型晶胞,2.阳离子的配位数：阴离子的配位数：,1.一个ZnS晶胞中含：个阳离子和个阴离子,4,4,4,4,1.四种晶体的结构性质比较,阴阳离子,分子,原子,阳离子、电子,离子键,分子间作用,共价键（有）,金属键,较大、脆,小,很大,差异大,较高,低,很高,差异大,熔融、溶液导电,固态、熔融态不导电，有些在水溶液中导电.,不或半导,导电,差,差,差,好,溶水、不溶有机,相似相溶,不溶,不溶,NaCl,干冰,金刚石,Na,离子化合物,多数共价化合物多数非金属单质,某些非金属单质某些共价化合物,金属、合金,规律总结,2.判断晶体类型的依据,1、结构构成晶体的粒子和粒子间的作用力2、特征性质(1)熔沸点、硬度：高：原子晶体；中：离子晶体；低：分子晶体(2)导电性：熔融状态导电：离子晶体金属晶体固体、熔融均导电：金属晶体,规律总结,3.晶体熔沸点高低比较方法,1、类型不同：（一般）原子晶体离子晶体分子晶体2、类型相同：离子晶体（晶格能大小）离子半径越小、电荷数越大分子晶体（分子间作用力大小）形成氢键的大相对分子质量越大分子极性越大原子晶体（共价键强弱）半径越小、键长越短、键能越大、共价键越强金属晶体（金属键强弱）离子半径越小、电荷数越大,看常温下的状态：熔点：固体液体液体气体,规律总结,练习,1、下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是（）2、下列物质的晶体，按其熔点由低到高的排列顺序正确的是（）ANC、SO2、CO2BNC、CO2、SO2CNC、MO、SO2DNC、SO2、MO,B,C,3.下列物质中，化学式能准确表示该物质分子组成的是A.NH4ClB.SiO2C.P4D.Na2SO4,问题反思化学式能否表示分子，关键能判断该物质是否分子晶体,4、如图所示，在氯化钠晶体中，与每个Na+等距离且最近的几个Cl-所围成的空间几何构型（）A、十二面体B、正八面体C、正六面体D、正四面体,B,再见,课堂互动讲练,离子晶体及常见的类型,1离子键(1)定义：阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键。(2)成键元素：活泼金属元素(如K、Na、Ca、Ba等，主要是第A族和第A族元素)和活泼非金属元素(如F、Cl、Br、O等，主要是第A族和第A族元素)相互结合时多形成离子键。,(3)成键原因：活泼金属原子容易失去电子而形成阳离子，活泼非金属原子容易得到电子形成阴离子。当活泼金属遇到活泼非金属时，电子发生转移，分别形成阳、阴离子，再通过静电作用形成离子键。(4)离子键只存在于离子化合物中。(5)强碱、活泼金属氧化物、大多数盐类是离子化合物。,2.离子晶体(1)离子晶体是由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体。(2)离子晶体微粒之间的作用力是离子键。由于静电作用没有方向性，故离子键没有方向性。只要条件允许，阳离子周围可以尽可能多地吸引阴离子，同样，阴离子周围可以尽可能多地吸引阳离子，故离子键也没有饱和性。根据静电作用大小的影响因素可知，在离子晶体中阴、阳离子半径越小，所带电荷数越多，离子键越强。(3)离子晶体的化学式只表示晶体中阴、阳离子的个数比，而不是表示分子的组成。,3几种离子晶体模型(1)NaCl型晶体结构模型(左下图)：配位数为6。在NaCl晶体中，每个Na周围同时吸引着6个Cl，每个Cl周围也同时吸引着6个Na。每个Na周围与它最近且等距的Na有12个，每个Na周围与它最近且等距的Cl有6个。,离子晶体的性质,1熔、沸点具有较高的熔、沸点，难挥发。离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用(离子键)，要克服离子间的相互作用使物质熔化和沸腾，就需要较多的能量。因此，离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发的性质。2硬度硬而脆。离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。,3导电性不导电，但熔化或溶于水后能导电。离子晶体中，离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此离子晶体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够的能量克服了离子间的相互作用力，成为自由移动的离子，在外加电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用成了自由移动的离子(或水合离子)，在外加电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电。,4溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4)中。当把离子晶体放入水中时，水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。特别提醒：化学变化过程一定发生旧化学键的断裂和新化学键的形成，但破坏化学键或形成化学键的过程却不一定发生化学变化，如食盐熔化会破坏离子键，食盐结晶过程会形成离子键，但均不是化学