第四节离子晶体教案2012年6月4日

1、晶体晶体 知识回顾知识回顾 金属晶体的密堆积方式有哪几种？其 晶胞的名称是什么？配位数是多少？常 见的实例有哪些？ 联想质疑 在我们周围也存在着许多的离子化合 物，常温下它们多以晶体形式存在， 如氯化钠、碳酸钙等。这些晶体是如 何形成的？在这些晶体中，微粒又是 怎样堆积的呢？ 阅读思考阅读思考 l1什么是离子晶体？ l2离子晶体内部微粒的密堆积方式 是怎样的？ 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+ 食盐（晶体）的形成食盐

2、（晶体）的形成 返回 晶晶 体体 1、定、定 义：义： 2、构成微粒、构成微粒 ： 3、微粒间用力：、微粒间用力： 4、典型的离子晶体：、典型的离子晶体： 5、空间堆积方式：、空间堆积方式： 6、结构特征：、结构特征： 阳离子和阴离子通过离子键结合阳离子和阴离子通过离子键结合 而成的晶体而成的晶体 阴、阳离子阴、阳离子 离子键离子键 强碱、活泼金属氧强碱、活泼金属氧 化化 物、绝大多数盐物、绝大多数盐 非等径圆球的密堆积非等径圆球的密堆积 有离子键、也可能有共价键，不有离子键、也可能有共价键，不 存在单个分子，可看成存在单个分子，可看成“巨分子巨分子 ” 二、典型的晶体结构模型二、典型的晶体结

3、构模型 1 1、氯化钠晶体空间结构氯化钠晶体空间结构 Na+ Cl- 氯氯 化化 钠钠 在在NaClNaCl晶体中每晶体中每 个个NaNa+ +同时吸引着同时吸引着 _个个ClCl- -，每个，每个 ClCl- -同时吸引几个同时吸引几个 _Na_Na+ + ，配位数，配位数 为：为： 它们所围成的空间几何构型它们所围成的空间几何构型 是是 。正八面体正八面体 【问题探究问题探究】 6 Cl-Na+ 【问题探究问题探究】 与一个与一个 Na+相邻最相邻最 近且距离近且距离 相等的相等的Na+ 有有 个？个？12 在在NaClNaCl晶体的一个晶体的一个 晶胞中，晶胞中，ClCl- -的个数等的

4、个数等 于于 ，NaNa+ +的个数的个数等等 于于 。 4 4 Cl-Na+ 【问题探究问题探究】 在在NaClNaCl晶体中是否存在单晶体中是否存在单 个的个的NaClNaCl分子分子? ?不存在不存在 符号符号“NaCl”NaCl”表示什么含义？表示什么含义？ 【问题探究问题探究】 -Cs+-Cl- 2 2、CsClCsCl的晶体结构示意图的晶体结构示意图 在在CsCl晶体中，每个晶体中，每个Cs+同时吸引同时吸引( ) 个个Cl-,每个每个Cl- 同时吸引同时吸引( )个个Cs+ ， 配配 位数是（位数是（ ）。）。 在在CsClCsCl晶体中，每个晶体中，每个CsCs+ +周围与它最

5、接近且距周围与它最接近且距 离相等的离相等的CsCs+ +共有（共有（ ）个。）个。 8 8 6 交流与讨论交流与讨论 8 每个晶胞中有（每个晶胞中有（ ）个）个Cs+和（和（ ）个）个Cl- 。 1 1 3 3、ZnSZnS的晶体结构示意图的晶体结构示意图 根据硫化锌的结构模型确定晶胞，并分根据硫化锌的结构模型确定晶胞，并分 析其构成。每个晶胞中有析其构成。每个晶胞中有 个个ZnZn2+ 2+， ， 有有 个个S S2- 2- 4 4 4 4、CaFCaF2 2型晶胞型晶胞 2.Ca2+的配位数：_ F-的配位数：_ 1.一个CaF2晶胞中含:_个Ca2+和_个F- 8 4 4 8 F- C

6、a2+ 科学探究科学探究 1、什么是离子晶体的配位数？ 2、阴、阳离子的配位数是否相同？ 3、什么因素决定了离子晶体中离子的 配位数呢？ 决定离子晶体结构的因素决定离子晶体结构的因素 晶体中正负离子的半径比：比值大，配位数多晶体中正负离子的半径比：比值大，配位数多 电荷因素电荷因素 晶体中正负离子的电荷比：电荷比（绝对值）晶体中正负离子的电荷比：电荷比（绝对值） 等于配位数比。等于配位数比。 键性因素键性因素 离子键的纯粹因素离子键的纯粹因素 三、离子晶体物理性质三、离子晶体物理性质 （1 1）一般地，熔沸点较高、硬度较大，难压缩；）一般地，熔沸点较高、硬度较大，难压缩； （3 3）一般易溶于

7、水）一般易溶于水, , 难溶于非极性难溶于非极性 溶剂。溶剂。 （2 2）固态不导电，熔融态导电，部分溶于水导）固态不导电，熔融态导电，部分溶于水导 电；电； NaCl CsCl 熔点熔点沸点沸点 801 645 1413 1290 为什么为什么NaCl的熔沸点比的熔沸点比CsCl高？高？ （提示：离子晶体熔化时破坏的是离子键）（提示：离子晶体熔化时破坏的是离子键） AB型型 离子晶体离子晶体 最短核间最短核间 距距ro/pm 晶格能晶格能 U/kJmol1 熔点熔点 m.p./oC 摩氏摩氏 硬度硬度 NaF 231 923 993 3.2 NaCl 282 786 801 2.5 NaBr

8、 298 747 747 2.5 NaI 323 704 661 2.5 MgO 210 3791 2852 6.5 CaO 240 3401 2614 4.5 SrO 257 3223 2430 3.5 BaO 256 3054 1918 3.3 某些离子晶体的晶格能以及晶体中的离子某些离子晶体的晶格能以及晶体中的离子 电荷、核间距、晶体的熔点、硬度电荷、核间距、晶体的熔点、硬度 无机化学 1 1、定义：、定义：( (在一定程度上可以用来衡量离子键的强弱在一定程度上可以用来衡量离子键的强弱) ) 拆开拆开1mol 1mol 离子晶体，使之形成离子晶体，使之形成完全气态完全气态阴阴 离子和气态

9、阳离子所吸收的能量离子和气态阳离子所吸收的能量. . 用用U U 表示表示: : 2 2、意义：一般而言，、意义：一般而言，晶格能越大，离子晶体的晶格能越大，离子晶体的 离子键越强，晶体的熔沸点越高，硬度越大。离子键越强，晶体的熔沸点越高，硬度越大。 四、四、晶格能晶格能 3、影响晶格能的大小的因素、影响晶格能的大小的因素 ： （1）阴、阳离子所带电荷越多，晶格能越大）阴、阳离子所带电荷越多，晶格能越大 （2）阴、阳离子的半径越小，晶格能越大。）阴、阳离子的半径越小，晶格能越大。 4、与晶体性质的关系：影响晶体的物理和化、与晶体性质的关系：影响晶体的物理和化 学性质；晶格能越大，离子键越牢固，

10、晶体学性质；晶格能越大，离子键越牢固，晶体 越稳定，熔沸点越高。越稳定，熔沸点越高。 5、应用：影响岩浆晶出次序。晶格能越、应用：影响岩浆晶出次序。晶格能越 大，岩浆中的矿物越易结晶析出。大，岩浆中的矿物越易结晶析出。 结论: 对于组成和结构相似的物质，阴阳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，熔沸离子半径越小，离子键越强，熔沸 点较高，晶体越稳定。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。晶体的晶格能来衡量。 1 1、判断下列说法是否正确？、判断下列说法是否正确？ 构成离子晶体的微粒是阴、阳离子，含有构

11、成离子晶体的微粒是阴、阳离子，含有 离子的晶体一定是离子晶体。（离子的晶体一定是离子晶体。（ ） 全部由非金属元素形成的化合物在固态时全部由非金属元素形成的化合物在固态时 一定不是离子晶体。（一定不是离子晶体。（ ） 由金属元素和非金属元素形成的化合物在由金属元素和非金属元素形成的化合物在 固态时一定离子晶体。（固态时一定离子晶体。（ ） 离子晶体中一定不存在非极性键。（离子晶体中一定不存在非极性键。（ ） 离子晶体熔、沸点的高低主要取决于离子离子晶体熔、沸点的高低主要取决于离子 键的强弱。（键的强弱。（ ） 【小试牛刀】【小试牛刀】 否否 否否 否否 否否 是是 2 2、碱金属元素与卤素所形

12、成的化碱金属元素与卤素所形成的化 合物大都具有的性质是合物大都具有的性质是 高沸点；高沸点； 能溶于水；能溶于水； 水溶液能导电；水溶液能导电； 低熔点；低熔点； 熔融状态不导电熔融状态不导电 【小试牛刀】【小试牛刀】 离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体 存在微粒阴阳离子原子分子 金属离子、 自由电子 微粒间作用离子键共价键范德华力金属键 主要性质 硬而脆，易溶于 极性溶剂，熔化 时能够导电，溶 沸点高 质地硬，不溶于 大多数溶剂，导 电性差，熔沸点 很高 硬度小，水 溶液能够导 电，溶沸点 低 金属光泽， 是电和热的 良导体，熔 沸点高或低 实例 食盐晶体金刚石氨、氯化氢镁、铝 各种晶体类型的

13、比较各种晶体类型的比较 物质的熔沸点与晶体类型的关系物质的熔沸点与晶体类型的关系 1、常温下的状态：、常温下的状态： 熔点：固体液体熔点：固体液体 沸点：液体气体沸点：液体气体 2、若晶体类型不同，一般情况下：、若晶体类型不同，一般情况下： 原子晶体离子晶体分子晶体原子晶体离子晶体分子晶体 规律总结规律总结 3、若晶体类型相同，、若晶体类型相同，构成晶体质点间的作用大，则熔构成晶体质点间的作用大，则熔 沸点高，反之则小。沸点高，反之则小。 离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子晶体中，结构相似时，离子半径越小， 离子电荷越高，离子键就越强，熔沸点就越高。离子电荷越高，离子键就越强，熔沸点就越高。 原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，原子晶体中，结构相似时，原子半径越小， 键长越小、键能越大键长越小、键能越大,熔沸点越高。熔沸点越高。 点击高考 规律总结规律总结 分子晶体中（不含氢键时），分子组成和结构分子晶体中（不含氢键时），