高中化学选择性必修二 3.3.2 离子晶体 过渡晶体与混合型晶体课件下学期（共27张）

1、第三章 第三节 第二课时离子晶体 过渡晶体与混合型晶体新课导入硫酸铜晶体氯化钠晶体离子晶体离子晶体 定义：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体成键粒子：阴、阳离子相互作用：阴、阳离子间以离子键结合，离子内可能含有共价键常见的离子晶体：强碱、活泼金属氧化物和过氧化物、大部分盐NaCl的晶胞 CsCl的晶胞 CaF2的晶胞 离子晶体离子键 离子键的实质：是静电作用，它包括阴、阳离子之间的引力和两种离子的原子核之间以及它们的电子之间的斥力两个方面，当引力与斥力之间达到平衡时就形成了稳定的离子化合物，它不显电性。离子键的特征：没有方向性和饱和性。因此，以离子键结合的化合物倾向于形成紧密堆积，使每个离子

2、周围尽可能多地排列异性电荷的离子，从而达到稳定的目的。离子晶体离子晶体 晶体类型NaClCsCl晶胞 阳离子的配位数阴离子的配位数晶胞中所含离子数 6688Cl 4 Na 4Cs 1 Cl 1离子晶体离子晶体 硬度熔点沸点NaCl大8011413CsCl645645为什么NaCl和CsCl的硬度大、熔沸点高？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。一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。离子晶体离子晶体的物理性质 具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，不导电，易溶于极性溶剂，难溶于非

3、极性溶剂具有较高的熔、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。一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。离子晶体离子晶体的物理性质 具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，不导电，易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂硬度离子晶体的硬度较大，难于压缩。阴阳离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，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。离子晶体离子晶体的物理性质 具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，不导电，易溶于极

4、性溶剂，难溶于非极性溶剂导电性离子晶体中，离子键较强，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、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的离子（熔融状态），在外界电场作用下，离子定向移动而形成电流。离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分子作用变成了自由移动的离子（实质上是水合离子），在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。离子晶体离子晶体的物理性质 具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，不导电，易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂溶解性大多数离子晶体易溶于极性溶剂（如水），难溶于非极性溶剂（如汽油、苯等），遵循“相似相溶”规律。当把离子晶体放

5、入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引作用，使晶体中的离子克服了离子间的作用而电离，变成在水中自由移动的离子。离子晶体离子晶体 以上讨论了NaCl和CsCI两种离子晶体，实际上，大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子（如H2O、NH3等)。例如，CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO45H2O、Cu(NH3)4SO4H2O等，在这些离子晶体中还存在共价键、氢键等。晶体中也存在范德华力，只是当能量份额很低时不提及。然而，贯穿整个晶体的主要作用力仍是阴、阳离子之间的作用力。离子晶体离子液体 离子晶体的熔点，有的很高，如CaO的熔点为2613 ，有的较

6、低，如NH4NO3、Ca(H2PO4)2的熔点分别为170 、109 。早在1914年就有人发现，引入有机基团可降低离子化合物的熔点，如C2H5NH3NO3的熔点只有12，比NH4NO3低了158 !到20世纪90年代，随着室温或稍高于室温时呈液态的离子化合物的优异性质不断被开发利用，才意识到它们的巨大价值，并将它们定义为离子液体。大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子。常见的阴离子如四氯铝酸根（AICl4-)、六氟磷酸根（PF6-)、四氟硼酸根（BF4-）等，常见的阳离子如季铵离子(R4N+，即NH4+的H被经基R取代)、带烃基侧链的咪唑、咤啶等有环状含氮结构的有机胺正离子等。离子晶体离子晶

7、体 类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体构成粒子分子原子金属阳离子和自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力分子间作用力共价键金属键离子键硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高，有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂常见溶剂难溶大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电过渡晶体与混合型晶体过渡晶体 分析第三周期前几种元素的氧化物中，化学键中离子键成分的百分数的变化趋势并解释其原因。进一步描述第三周期主族元素的氧化物的晶体类型的变化趋势。氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5离子键的百分

8、数/%62504133是分子晶体，表明离子键成分的百分数更小过渡晶体与混合型晶体过渡晶体 表中的4种氧化物晶体中的化学键既不是纯粹的离子键，也不是纯粹的共价键，这些晶体既不是纯粹的离子晶体也不是纯粹的共价晶体，只是离子晶体与共价晶体之间的过渡晶体。偏向离子晶体的过渡晶体在许多性质上与纯粹的离子晶体接近，因而通常当作离子晶体来处理，如Na2O等。同样，偏向共价晶体的过渡晶体则当作共价晶体来处理，如Al2O3、SiO2等。过渡晶体与混合型晶体过渡晶体 Na2O、MgO、Al2O3、SiO2的离子键的百分数呈逐渐减小的趋势，P2O5、 SO3、Cl2O，都是分子晶体，原因是第三周期元素从左到右，电负

9、性逐渐增强，与氧元素的电负性的差值逐渐减小。第三周期主族元素的氧化物的晶体的变化趋势为离子晶体共价晶体分子晶体。离子键成分的百分数更小了，而且共价键不再贯穿整个晶体，而是局限干晶体微观空间的-一个个分子中了。过渡晶体与混合型晶体过渡晶体基础初探四类典型晶体由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体，如NaCl、CsCl等分子晶体共价晶体金属晶体离子晶体只含分子的晶体，如水、硫化氢等原子间通过共价键 形成三维骨架结构的晶体，如金刚石、二氧化硅等金属原子之间通过金属键相互结合形成的晶体，如Cu过渡晶体与混合型晶体过渡晶体基础初探 过渡晶体的概念离子键、共价键、金属键等都是化学键的典型模型，但是，原子间形

10、成的化学键往往是介于典型模型之间的过渡状态，由于微粒间的作用存在键型过渡，即使组成简单的的晶体，也可能介于离子晶体、共价晶体、分子晶体和金属晶体之间的过渡状态，形成过渡晶体。过渡晶体与混合型晶体混合型晶体石墨晶体是层状结构的，同层内碳原子采取sp2杂化，以共价键(键)结合，形成平面六元并环结构，层内的碳原子的核间距为142 pm，层间距离为335 pm 层与层之间靠范德华力维系。过渡晶体与混合型晶体混合型晶体石墨结构中未参与杂化的p轨道石墨的二维结构内，每个碳原子的配位数为3，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面 由于所有的p轨道相互平行而且相互重叠,使p轨道中的电子可在整

11、个碳原子平面中运动。因此，石墨有类似金属晶体的导电性 由于相邻碳原子平面之间相隔较远，电子不能从一个平面跳跃到另-一个平面，所以石墨的导电性只能沿石墨平面的方向过渡晶体与混合型晶体混合型晶体晶体类型：石墨晶体中，既有共价键，又有金属键和范德华力，属于混合型晶体性质：熔点很高、质软、易导电等混合型晶体既有共价键又有范德华力，同时还存在类似金属键的作用力，兼具共价晶体、分子晶体、金属晶体特征的晶体过渡晶体与混合型晶体学生活动(1)含金属阳离子的晶体一定是离子晶体吗？有阳离子的晶体中一定存在阴离子吗？不一定。也可能是金属晶体；晶体中含有阳离子，不一定存在阴离子，如金属晶体由阳离子和自由电子构成。 (

12、2)离子晶体中一定含有金属元素吗？由金属元素和非金属元素组成的晶体一定是离子晶体吗？不一定。离子晶体中不一定含金属元素，如NH4Cl、NH4NO3等铵盐。由金属元素和非金属元素组成的晶体不一定是离子晶体，如AlCl3是分子晶体。过渡晶体与混合型晶体学生活动(3)离子晶体的熔点一定低于共价晶体吗？ 不一定。离子晶体的熔点不一定低于共价晶体，如MgO是离子晶体，SiO2是共价晶体，MgO的熔点高于SiO2的熔点。 (4)离子晶体中除含有离子键外，是否含有共价键？离子晶体中除含有离子键外，还有可能含有共价键、配位键。如Na2O2、NaOH、Ba(OH)2、Na2SO4中均含离子键和共价键，NH4Cl中含有离子键、共价键、配位健。硅酸盐硅酸盐是地壳岩石的主要成分。硅酸盐的阴离子结构丰富多样，既有有限数目的硅氧四面体构建的简单阴离了，如SiO44-、Si2O76-、(SiO3)612-(六元环)等，也有以硅氧四面体为结构单元构成一维、二维、三维无限伸展的共价键骨架。金属离子则以离子键与阴离子或阴离了骨架结白。部分Si被Al取代则得到记硅酸盐。纳米晶体纳米晶体是晶体颗粒尺寸在纳米（10-9m)量级的晶体。纳米晶体相对于通常的晶体,在声、光、电、磁、热等性能上常会呈现新的特性，有广阔的应用前景。仅以熔点为例,当晶体颗粒小至纳米量级