1、物質構造與性質物質構造與性質專題專題3微粒間作用力與物質性質微粒間作用力與物質性質第二單元離子鍵離子晶體第二單元離子鍵離子晶體上課課件上課課件化學選修31 、構成過程、構成過程 以以 NaCl 為例為例 。 第一步第一步 電子轉移構成離子：電子轉移構成離子： Na e Na+ ， Cl + e Cl 第二步第二步 靠靜電作用，靠靜電作用， 構成化學鍵構成化學鍵 。 相應的電子構型變化：相應的電子構型變化： 2s 2 2p 6 3s 1 2s 2 2p 6 ， 3s 2 3p 5 3s 2 3p 6 構成構成 Ne 和和 Ar 的稀有氣體原子的構造，構成穩定離子。的稀有氣體原子的構造，構成穩定離

2、子。離離 子子 鍵鍵回想回想:化學化學2 使帶相反電荷的陰、陽離子結合的使帶相反電荷的陰、陽離子結合的相互作用，稱為離子鍵。相互作用，稱為離子鍵。 一一 、離子鍵的構成、離子鍵的構成2Na + Cl2 = 2NaCl +11+17+17+11Na+ Cl-NaClCl-Na+ 2 、離子鍵的構成條件、離子鍵的構成條件 1元素的電負性差比較大元素的電負性差比較大 X 1.7，發生電子轉移，構成離子鍵；，發生電子轉移，構成離子鍵； X 1.7 ，實踐上是指離子鍵的成分大于，實踐上是指離子鍵的成分大于 50 %。 2 易構成穩定離子易構成穩定離子 Na + 2s 2 2p 6，Cl 3s 2 3p

3、6 ，到達稀有氣體式穩定構，到達稀有氣體式穩定構造。造。 Ag + 4d10 ， Zn 2 + 3d10 ， d 軌道全充溢的穩定構軌道全充溢的穩定構造。造。 只轉移少數的電子，就到達穩定構造。只轉移少數的電子，就到達穩定構造。 而而 C 和和 Si 原子的電子構造為原子的電子構造為 s 2 p 2 ，要失去或得到，要失去或得到 4 e，才干構成穩定離子，比較困難。所以普通不構成離子鍵。如才干構成穩定離子，比較困難。所以普通不構成離子鍵。如3構成離子鍵時釋放能量多構成離子鍵時釋放能量多 Na ( s ) + 1/2 Cl 2 ( g ) = NaCl ( s ) H = 410.9 kJmol

4、1 在構成離子鍵時，以放熱的方式，釋放較多的能量。在構成離子鍵時，以放熱的方式，釋放較多的能量。 CCl 4 、SiF4 等，均為共價化合物等，均為共價化合物 。離子鍵的特征離子鍵的特征離子鍵無方向性和飽和性離子鍵無方向性和飽和性 通常情況下，陰、陽離子可以看成是球形對稱通常情況下，陰、陽離子可以看成是球形對稱的。陰、陽離子的電荷分布也是球形對稱的，它的。陰、陽離子的電荷分布也是球形對稱的，它們在空間各個方向上的靜電作用一樣，所以在各們在空間各個方向上的靜電作用一樣，所以在各個方向上都可以與帶相反電荷的離子發生靜電作個方向上都可以與帶相反電荷的離子發生靜電作用，且在靜電作用能到達的范圍內，只需

5、空間允用，且在靜電作用能到達的范圍內，只需空間允許，一個離子可以同時吸引多個帶相反電荷的離許，一個離子可以同時吸引多個帶相反電荷的離子。思索子。思索P35的交流與討論的交流與討論 特征：無方向性，無飽和性特征：無方向性，無飽和性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+氯化鈉晶體的構造氯化鈉晶體的構造 用電子式表示離子化合物及其構成過程Na+Cl Na+ Cl - 回想回想:留意點：留意點：陽離子的表示陽離子的表示 Na+ Mg2+1.離子的電子式離子的電子式陰離子的表示陰離

6、子的表示 Cl - 2- O 化合物的電子式化合物的電子式如如NaCl的電子式的電子式 Na+ Cl - 如如MgO電子式電子式 2- O Mg2+二、離子晶體二、離子晶體 1、離子晶體：由陰、陽離子構成的晶體。、離子晶體：由陰、陽離子構成的晶體。 2、離子晶體中離子之間的作用力是離子鍵。、離子晶體中離子之間的作用力是離子鍵。 3、離子鍵的強度：、離子鍵的強度： 晶格能晶格能 ：是指拆開：是指拆開1mol離子晶體使之構成離子晶體使之構成氣態陰離子和陽離子所吸收的能量。氣態陰離子和陽離子所吸收的能量。 用用 U 表示，單位是表示，單位是kj/mol. 晶格能晶格能 U 越大，那么構成離子鍵得到離

7、子晶越大，那么構成離子鍵得到離子晶體時放出的能量越多，離子鍵越強。晶體的熔沸體時放出的能量越多，離子鍵越強。晶體的熔沸點就比較高，硬度就比較大。點就比較高，硬度就比較大。討論并完成P36的交流與討論 4、影響離子鍵強度的要素 離子電荷數的影響，電荷高，離子鍵強 。 離子半徑的影響，半徑小，離子鍵強。5、離子晶體的特點：、離子晶體的特點： 無確定的相對分子質量無確定的相對分子質量 NaCl 晶體是個大分子，晶體中無單獨的晶體是個大分子，晶體中無單獨的 NaCl 分子存在。分子存在。NaCl 是化學式，因此是化學式，因此 58.5 可以以為是式量，不是相對分子質量可以以為是式量，不是相對分子質量

8、。 導電性導電性 ：水溶液或熔融態導電，是經過離：水溶液或熔融態導電，是經過離子的定向遷移完成的，而不是經過電子流動導子的定向遷移完成的，而不是經過電子流動導電電 。 熔點沸點較高熔點沸點較高 硬度高硬度高 延展性差延展性差三、離子晶體構造模型三、離子晶體構造模型 1、 NaCl型離子晶體的構造型離子晶體的構造KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等均屬于此類等均屬于此類晶體。晶體。晶體構造特點：在氯化鈉晶體中，晶體構造特點：在氯化鈉晶體中，Na+ 或或Cl-周圍各陳列著周圍各陳列著6個帶相反電荷的離子，即每個個帶相反電荷的離子，即每個Na+ 周圍有周圍有6個個Cl-，每個，

9、每個Cl-周圍有周圍有6個個Na+。每個每個NaCl晶胞中含有晶胞中含有4個個Na+和和4個個Cl-。 配位數配位數 最近層的異號離子有最近層的異號離子有 6 個，那么配位數為個，那么配位數為 6 。 晶胞類型晶胞類型 察看同一種點，如察看空心圓點察看同一種點，如察看空心圓點 Cl，正六面體，正六面體的的 8 個頂點和各面的中心，均有一個。所以為面心立方晶胞。個頂點和各面的中心，均有一個。所以為面心立方晶胞。-Cl- Na+NaClNaCl的晶體構造模型的晶體構造模型1 1、每個、每個Na+Na+同時吸引同時吸引 個個Cl-Cl-，每個，每個Cl-Cl-同時吸同時吸引引 個個Na+Na+，而，

10、而Na+Na+數目與數目與Cl-Cl-數目之比為數目之比為 ，化學式為化學式為 。2 2、根據氯化鈉的構造模型確定晶胞，并分析其構成。、根據氯化鈉的構造模型確定晶胞，并分析其構成。每個晶胞中有每個晶胞中有 個個Na+Na+，有，有 個個Cl-Cl-。3 3、在每個、在每個Na+Na+周圍與它最近的且間隔相等的周圍與它最近的且間隔相等的Na+Na+有有 個。個。6 661 1：1 1 NaCl44 412124 4、在每個、在每個Na+Na+周圍與它最近的且間隔相等的周圍與它最近的且間隔相等的Cl-Cl-所圍成所圍成的空間構造為的空間構造為 體。體。正八面正八面氯化鈉晶體構造氯化鈉晶體構造氯化鈉

11、晶胞氯化鈉晶胞提問提問 2、CsCl型離子晶體的構造CsBr、CsI、NH4Cl等均屬于此類晶體。 晶體構造特點：在氯化銫晶體中，Cs+ 或Cl-周圍各陳列著8個帶相反電荷的離子，即每個Cs+ 周圍有8個Cl-，每個Cl-周圍有8個Cs+。每個CsCl晶胞中含有1個Cs+和1個Cl-。 右圖是一個右圖是一個 CsCl 的晶胞的晶胞 察看空心圓點，只存在于立方體頂點的察看空心圓點，只存在于立方體頂點的 8 個位置上，無其它個位置上，無其它位置。位置。( 1/8 ) 8 = 1 1 1 = 1 組成和對稱性均有代表性組成和對稱性均有代表性 。配位數為配位數為 8 。CsClCsCl型型1 1、每個

12、、每個Cs+Cs+同時吸引同時吸引 個個 Cl-Cl-，每個，每個Cl-Cl-同時吸引同時吸引 個個Cs+Cs+，而，而Cs+Cs+數目與數目與Cl-Cl-數目之數目之比為比為 ，化學式為，化學式為 。 2 2、根據氯化銫的構造模型確定晶胞，并分、根據氯化銫的構造模型確定晶胞，并分析其構成。每個晶胞中有析其構成。每個晶胞中有 Cs+Cs+，有，有 個個Cl- Cl- 。3 3、在每個、在每個Cs+Cs+周圍與它最近的且間隔相等的周圍與它最近的且間隔相等的Cs+Cs+有有 個。個。8 88 81 1：1 1CsClCsCl1 11 16氯化銫晶體構造氯化銫晶體構造氯化銫晶胞氯化銫晶胞提問提問？問

13、題：？問題：NaCl 、CsCl都是都是AB型離子化合物，型離子化合物，兩者的配位數卻不同，兩者的配位數卻不同，他以為呵斥這一差別的他以為呵斥這一差別的能夠緣由是什么？能夠緣由是什么？P37 拓展視野 離子晶體中離子的配位數：與它們的相對大小有關，與其所帶的電荷數的多少無關。 在離子晶體中，陰、陽離子總是盡能夠嚴密地陳列，且一種離子周圍緊鄰的帶相反電荷的離子越多，體系能量越低，所構成的離子晶體越穩定。 離子中離子的配位數與r +/ r 有關。0.414rr。 ABCD+ADCB+r + / r 與配位數與配位數7320.rr 結論結論 時時 ，配位數為，配位數為 6 。 此時，為介穩形狀，見下

14、面左圖。此時，為介穩形狀，見下面左圖。 假設假設 r + 再大些再大些 ：+ 那么出現那么出現 b) 種情況，見下面右圖，即離子同號相離，異號種情況，見下面右圖，即離子同號相離，異號相切的穩定形狀。相切的穩定形狀。+ 從八配位的介穩形狀出發，討論半徑比與配位數之間的關系。從八配位的介穩形狀出發，討論半徑比與配位數之間的關系。ABCDABCD 以下圖所示，八配位的介穩形狀的對角面圖。以下圖所示，八配位的介穩形狀的對角面圖。ABCD 是矩形。是矩形。 當當 r + 繼續添加，到達并超越繼續添加，到達并超越 時，即陽離子周時，即陽離子周圍可包容更多陰離子時，為圍可包容更多陰離子時，為 8 配位。配位

15、。7320.rrrr可以求得可以求得 結論結論 為為 0.414 0.732，6 配位配位 NaCl 式晶體構造。式晶體構造。0.414rr 總之，配位數與總之，配位數與 r +/ r 之比相關：之比相關： 0.225 0.414 4 配位配位 ZnS 式晶體構造式晶體構造 0.414 0.732 6 配位配位 NaCl 式晶體構造式晶體構造 0.732 1.000 8 配位配位 CsCl 式晶體構造式晶體構造 留意留意 討論中將離子視為剛性球體，這與實踐情況有出入。討論中將離子視為剛性球體，這與實踐情況有出入。但這些計算結果仍不失為一組重要的參考數據。因此，我們可以但這些計算結果仍不失為一組

16、重要的參考數據。因此，我們可以用離子間的半徑比值作為判別配位數的參考。用離子間的半徑比值作為判別配位數的參考。 假設假設 r + 再增大，可到達再增大，可到達 12 配位；配位；r + 再減小，那么構成再減小，那么構成 3 配配位。位。 假設假設 r + 變小，變小，當當 ， 那么出現那么出現 a ) 種情況，如右圖。陰種情況，如右圖。陰離子相切，陰離子陽離子相離的不離子相切，陰離子陽離子相離的不穩定形狀。配位數將變成穩定形狀。配位數將變成 4 。NoImage+陰、陽離子半徑必欲配位數的關系r + / r配位數配位數實例實例0.2550.4144ZnS0.4140.3726NaCl0.3721.