离子晶体(优质课).ppt

4 离子晶体 晶体结构与性质 第三章第四节 知识回顾 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 1 定义 使阴 阳离子结合成离子化合物的静电作用 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 5 常见的离子化合物 4 从物质类别的角度来说 离子化合物通常包括强碱 大多数盐和活泼金属氧化物 3 铵根和酸根离子 或活泼非金属元素离子 形成的盐 6 离子键的特征 没有方向性 阴阳离子是球形对称的 电荷的分布也是球形对称的 它们在空间各个方向上的静电作用相同 都可以和带不同电荷的离子发生作用 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 一个离子可以多个离子发生作用 重晶石BaSO4 莹石CaF2 胆矾CuSO4 5H2O 明矾KAl SO4 2 12H2O 1 定义 2 结构特点 1 成键粒子 2 相互作用力 强碱 活泼金属氧化物 大部分的盐类 由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体 阴 阳离子 离子键 一 离子晶体 常见的离子晶体 无单个分子存在 NaCl不表示分子式 有无单个分子存在 2 硬度 3 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 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 1 下列性质适合于离子晶体的是 A 熔点1070 易溶于水 水溶液能导电B 熔点10 31 液态不导电 水溶液导电C 能溶于CS2 熔点112 8 沸点444 6 D 熔点97 81 质软 导电 密度0 97g cm3 2 离子晶体不导电 为什么熔化后或溶于水后能导电 A 提示 是否有自由移动的带电微粒 主要考查 概念 结构 性质 物理性质 随堂练习 钠离子和氯离子在晶胞中的位置 4 几种常见的离子晶体的晶胞结构 1 氯化钠型晶胞 氯离子 体心和棱中点 钠离子 面心和顶点 离子晶体种类繁多 结构多样 Na Cl 或者反之 交错排列 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 每个NaCl晶胞含Na Cl 的个数 Na Cl Na Cl 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 NaCl和CsCl晶胞 配位数 离子晶体中 一个离子周围最邻近的异电性离子的数目 缩写为C N P78科学探究1 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晶体中阴 阳离子的配位数 Na 的配位数为 Cl 的配位数为 6 6 每个Cl 周围与之最接近且距离相等的Na 共有个 6 这几个Na 在空间构成的几何构型为 正八面体 NaCl晶体中离子的配位数 CsCl的晶体结构及晶胞构示意图 Cs 的配位数为 Cl 的配位数为 8 8 在氯化铯晶体中 每个Cl 或Cs 周围与之最接近且距离相等的Cs 或Cl 共有 这几个Cs 或Cl 在空间构成的几何构型为 在每个Cs 周围距离相等且最近的Cs 共有 这几个Cs 或Cl 在空间构成的几何构型为 CsCl晶体 8个 立方体 6个 正八面体 6 6 1 1 8 8 1 1 科学探究1 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 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 2 Ca2 立方最密堆积 F 填充在全部四面体空隙中 3 配位数 4个Ca2 和8个F CaF2晶体中Ca2 和F 的位置关系如何 一个CaF2晶胞中含Ca2 F 个数是多少 8 4 4 ZnS型晶胞 阳离子的配位数 阴离子的配位数 一个ZnS晶胞中含 4 4 4个阳离子和4个阴离子 科学探究 你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数 根据表3 5 表3 6分析影响离子晶体中离子配位数的因素 P79科学探究2 根据表3 5 表3 6分析 你能得出影响离子晶体中离子配位数的什么因素 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 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 NaCl CsCl阴阳离子配位数的比值都是1 1关系 原因是什么呢 是否所有的离子晶体的阴阳离子配位数的比值都是1 1关系呢 请阅读P79 影响离子晶体中离子配位数的因素还有哪些 5 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 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 正负离子电荷比 正负离子的配位数比 正负离子的数目反比 1 下列各指定微粒的数目之比不是1 1的是A Na2O2晶体中的阴离子和阳离子B NaHCO3晶体中的钠离子和碳酸氢根离子C 离子中的质子和中子D NH4Cl溶液中铵根离子和氯离子 2 CaF2晶体中正离子的配位数8 负离子的配位数为 TiO2晶体中正离子的配位数为6 负离子的配位数为多少 ZnS晶体中负离子的配位数是4 正离子的配位数为多少 4 3 4 AD 科学视野 复杂离子晶体 碳酸盐的热分解温度高低规律 以碱土金属碳酸盐为例 碱金属碳酸盐分解温度甚高 在此不予讨论 热分解机理 实验数据 分析实验数据 结合分解机理可知 阳离子半径越大 碱土金属碳酸盐的分解温度越高 1 若已知NaCl的摩尔质量为Mg mol晶胞的边长为acm 设阿伏加德常数为NA 则NaCl晶体的密度为 g cm3 晶胞法 小立方体法 二 晶格能 1 定义 气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量 通常取正值 2 影响晶格能大小因素 离子晶体中阴阳离子半径越小 所带电荷越多 离子键越强 晶格能越大 2 岩浆晶出规则与晶格能的关系 3 晶格能的应用 1 晶格能越大 离子晶体越稳定 离子晶体的熔沸点越高 硬度越大 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 1 若晶体类型不同 一般情况下 原子晶体 离子晶体 分子晶体 总结 物质的熔点与晶体类型的关系 2 若晶体类型相同 则有 离子晶体中 结构相似时 离子半径越小 离子电荷越高 晶格能越大 离子键就越强 熔点就越高 原子晶体中 结构相似时 原子半径越小 共价键键长越短 键能越大 熔点越高 分子晶体中 不含氢键时 分子组成和结构相似时 相对分子质量越大 范德华力就越强 熔点就越高 金属晶体中 离子半径越小 离子电荷越高 金属键就越强 熔点就越高 合金的熔点比它的各成分金属的熔点低 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