2.1 离子键与离子晶体（课件）- 《无机化学》同步教学（清华大学版）

第2章 化学键与物质结构 研究物质 研究 分子或晶体中相邻原子或离子之间的结合方式 离子键 共价键 金属键 是物质参与化学反应的基本单元 化学键： 化学键 分子 是保持物质性质的最小微粒 微观结构 分子结构 研究物质 物质的性质及变化原因 物质的微观结构 物质 电子运动方式不同 研究 分子结构 范德华力和氢键作用力 化学键 空间构型(几何构型) 分子的结构与物质性质的联系 本章主要内容 2.1 离子键与离子晶体 2.2 共价键与共价晶体 2.3 配位键和配位化合物 2.4 金属键与金属晶体 2.5 分子间作用力、氢键和分子晶体 2.6 混合型晶体 2.1 离子键与离子晶体 活泼的 金属原子 活泼的 非金属原子 化合物 如NaCl、MgO、CaO等 结晶状 固体 较高的 熔、沸点 离子键 熔融态 水溶液 导电 2.1.1 离子键理论 1. 离子键的形成 形成条件： x ＞1.7 2. 离子键的特征 没有方向性, 没有饱和性. 3. 离子的结构 1）离子的电荷数 2）离子半径 3）离子的电子构型 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1）离子的电荷数 在形成离子键时，原子在达到8电子(或2电子)结 构形成离子时失去或得到的电子数。 电子排布 电离能 电子亲和能 电荷越高，静电引力越强，化合物的熔点就越高。 影响离子化合物性质的重要因素 电荷数 CaO的熔点(2590℃)高于KF的熔点(856℃) 2）离子半径 离子晶体中相邻正、负离子的核间距离一半 离子半径具有的规律： 主族元素从左到右，离子半径依次减小 自上而下，离子半径依次增大 (1) 同一周期： (2) 同一主族元素： (3) 同一元素： 负离子半径大于原子半径 正离子半径小于原子半径 负离子： ns2np6 8电子构型 价电子排布式 1s2 实 例 Li+ Be2+ ns2np6 Na+ Mg2+Al3+ ns2np6nd1~9 Cr3+ Mn2+ Fe2+ ns2np6nd10 Ag+ Zn2+ Hg2+ (n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns2 Sn2+ Pb2+ Bi3+ 正离子的电子构型有以下几种： 电子构型 2 8 9~17 18 18+2 3）离子的电子构型 4. 离子键的强度 1）用离子键的键能表示 在298.15K和标准态下： 键能越大，键的稳定性越高 NaCl(g) = Na(g) + Cl(g) = 398kJ·mol-1 气态离子化合物 气态中性原子(或原子团) 能量 用E表示 E = 398 kJ·mol-1 2）用离子晶体的晶格能表示 离子晶体的硬度越大，熔点越高。 U越大， 离子键强度就越大， 熔化或破坏离子晶体时消耗的能量越多， 离子晶体 气态离子 能 量 用U表示 在标准状态下， (1) 玻恩—哈伯循环法 Na (s) + Cl2(g) NaCl(s) △fHm Na(g) Cl(g) + e Cl-(g) E1Cl – e Na+(g) + S升华 I1Na -UNa-Cl DCl-Cl = S升华 + I1Na + DCl-Cl + E1Cl - UNaCl + DCl-Cl + DCl-Cl = S升华 + I1Na + E1Cl -UNaCl = 106 +495.8 + 121.3 + ( -348.7 ) – ( -411 ) = 785.4( kJ·mol-1 ) = S升华 + I1Na + DCl-Cl + E1Cl - UNaCl + DCl-Cl (2) 玻恩—郎德公式 U = 1.38940×105 ( 1- ) Z+ Z- A Ro A、n 可从手册中查到 Z+、Z- 正、负离子电荷数的绝对值 Ro 正、负离子间的距离( r+ + r- )/pm A 马德龙常数 n 玻恩指数 (与离子电子构型有关) 晶格类型 CsCl NaCl ZnS A 1.763 1.748 1.638 离子的电子构型 He Ne Ar或Cu+ Kr或Ag+ Xe或Au+ n 1) 5 7 9 10 12 AB型离子的马德隆常数和玻恩指数 1）如果正、负离子属于不同电子构型， n取两种类型的平均值 例如NaCl晶体中， R0 = 95+181