内容正文:
第三章 晶体结构与性质
第三节 金属晶体与离子晶体
第2课时 离子晶体
学习目标
1、借助离子晶体等模型认识晶体的结构特点。
2、认识离子晶体的物理性质与晶体结构的关系。
3、知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普通存在的。
核心素养
1、结合常见的离子化合物实例,认识这些物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。
2、知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的。
3、借助离子晶体模型认识晶体的结构特点,预测物质的性质,形成证据推理与模型认知的核心素养。
我们知道,熔融的NaCl或者NaCl的水溶液能够导电,而NaCl晶体
却不能导电,这是为什么呢?
交流研讨
没有自由移动的Na+和Cl-
1913年布拉格首次用X射线衍射法测定了氯化钠的晶体结构
氯化钠晶体的微观结构
一种现代实验室使用的X射线衍射仪
一、离子键
阴阳离子间通过静电作用所形成的强烈的相互作用叫做离子键。
特征:
离子键没有方向性和饱和性。
以离子键结合的化合物倾向于形成紧密堆积,使每个离子周围尽可能
多地排列异性电荷的离子,从而达到稳定的目的。
二、离子晶体
1、定义:
阴阳离子之间通过静电作用形成的晶体
2、成键微粒:
阴、阳离子
3、微粒的作用力:
离子键
4、常见离子晶体的种类:
强碱、活泼金属的氧化物和过氧化物、大多数盐
5、常见离子晶体的种类:
一个离子周围距离最近的异电性离子的数目
三、影响离子晶体熔、沸点和硬度大小的因素
请根据表格分析,离子晶体的熔点与哪些因素有关?根据数据,你能总结出什么规律?
晶体 电荷数 熔点/℃
NaCl 1 801
NaBr 1 750
MgO 2 2800
CaO 2 2576
离子半径越小,离子键越强,
熔点就越高,硬度也越大。
晶体 电荷数 熔点/℃
NaF 1 993
MgF2 2 1248
AlF3 3 1290
离子电荷越多,离子键越强,
熔点就越高,硬度也越大。
成正比
成反比
Cl−
Na+
四、常见离子晶体的结构
1、NaCl晶胞
Cl-:8×1/8+6×1/2 = 4
Na+:12× ¼ + 1 = 4
晶体堆积方式:面心晶胞
晶胞中含有的离子数:
阴阳离子个数比1:1
Na+位于棱和体心,Cl-位于顶角和面心(或互换)
7
Cl−
Na+
Cl−
Na+
每个Na+ 周围与之最接近且距离相等的Cl-共有 个。
这几个Cl-在空间构成的几何构型为 。
正八面体
每个Cl- 周围与之最接近且距离相等的 Na+共有 个。
这几个Na+ 在空间构成的几何构型为 。
正八面体
6
6
8
2、氯化铯晶胞
Cl-:8×1/8= 1
Cs+:1
晶体堆积方式:体心晶胞
晶胞中含有的离子数:
阴阳离子个数比1:1
每个Cs+ 周围与之最接近且距离相等的Cl-共有 个。
8
这几个Cl-在空间构成的几何构型为 。
立方体
②每个晶胞平均含Cs+ 和Cl-各1个。
④每个Cl-周围最近的等距离的Cl- 有 个,这几个Cl- 在空间构成的几何构型为 ;每个Cl- 周围最近的等距离的Cs+有 个,这几个Cs+在空间构成的几何构型为 .
①氯离子位于顶点,铯离子位于体心
③每个Cs+ 周围最近的等距离的Cs+ 有 个,这几个Cs+ 在空间构成的几何构型为 ;每个Cs+ 周围最近的等距离的Cl-有 个,这几个Cl-在空间构成的几何构型为 .
⑤阴、阳离子配位数均为
8
CsCl晶胞的结构特点:
6
正八面体
8
立方体
6
正八面体
8
立方体
形成离子液体的阴、阳离子半径较大,离子间的作用力较弱。
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。
【思考】离子晶体只存在离子键作用力吗?试举例说明
CuSO4•5H2O中还存在共价键、范德华力,有些还有氢键等,但主体是离子键。
晶体中也存在范德华力,只是