3.3.2《离子晶体》课件2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

离 子 晶 体 温故知新 1. NaCl晶体是典型的离子化合物，其中存在哪些微粒？试写出NaCl的电子式。 2.上述离子是通过怎样的相互作用结合成晶体的呢？ 离子键 带相反电荷离子之间的相互作用 3. 形成离子键的必要条件是什么？ 从元素组成看 从电负性差值看 活泼金属和活泼非金属 电负性差值 ＞ 1.7 温故知新 4. 离子键具有方向性吗？ 离子键的本质是静电作用，既没有方向性，又不具有饱和性 推测 离子晶体的堆积方式与哪一类晶体相似？ 离子键没有方向性和饱和性，所以，离子在晶体中一般尽可能采取紧密堆积的方式。堆积模型中往往通过等径圆球来处理和描述。 一、离子晶体的堆积 1. 离子晶体 定义：阳离子和阴离子在空间呈现周期性重复排列所形成的晶体 r+ r－ 一般情况下，阴离子半径比阳离子半径大得多 离子半径有确定的含义吗？ 引力、斥力 达到平衡状态 核间距d = r+ + r－ 从 d 划分离子半径很复杂！ x射线衍射法测定 离子晶体中阳离子半径与阴离子半径相等吗？两者之间有何关系？ 看作两套等径球进行堆积 2. 堆积模型 案例分析： NaCl晶胞 Cl Na Cl Cs CsCl晶胞 1.两个晶胞中阴阳离子配位数是多少？是否相等？ 2.离子晶体中阴阳离子的配位数与什么因素有关？ 案例分析： NaCl晶胞 CsCl晶胞 Cl Cs 离子晶体 阴离子配位数 阳离子配位数 NaCl CsCl 离子 Na+ Cs+ Cl－ 离子半径/pm 95 169 181 6 6 8 8 小结：离子的配位数与阳离子、阴离子的半径之比有关。 深度思考: 离子晶体中阳离子与阴离子如何堆积的？ 观点1 观点2 阴离子搭框架，阳离子填空隙。 阳离子搭框架，阴离子填空隙。 你赞成哪种观点？请说明理由。 理由1 阴离子半径大得多搭框架，阳离子半径小好填空，这样更能够充分利用空间。 阴离子之间的排斥力比阳离子之间的排斥力弱，因此，阴离子之间距离可以靠得比较近，所以阴离子作为框架，阳离子填空更合适。 理由2 深度思考: 根据离子晶体中离子的堆积方式，能够运用数学方法计算阳、阴离子半径比与配位数之间的关系吗？ 1. 四配位的离子晶体 此立方体是离子晶体的晶胞模型吗？ 其仅仅为一个晶胞的1/8 阳、阴离子最小半径比计算过程： 设立方体的边长为 a 体对角线 = 2(r++ r－) = 面对角线 = 2r－= 一个阳离子作为内接球填充 四个阴离子形成相切正四面体 = 0.225 1. 四配位的离子晶体 —— ZnS S2－ Zn2－ 四个Zn2+位于1/8个小立方体的体心 四个Zn2+位于大立方体的体对角线 与Zn2+等距最近的S2-有四个（配位数4） 与S2-等距最近的Zn2+有四个（配位数4） 若阴离子体积不变，阳离子体积增大呢？ （阳离子与阴离子仍相切，配位数仍然是4） 若阳离子半径继续增大呢？ 四个阴离子被胀开，没有相切，更稳定。 配位数增大 2. 六配位的离子晶体 阳、阴离子最小半径比计算过程： 设正方形的边长为 a a = 2r－ = 0.414 阴离子相切围成最小正八面体 = 2(r++ r－) 阳离子位于阴离子形成的正八面体空隙 2. 六配位的离子晶体 —— NaCl Cl－ Na+ 与Na+等距最近的Cl－有六个（配位数6） 与Cl－等距最近的Na+有六个（配位数6） 若阴离子体积不变，阳离子体积增大呢？ （阳离子与阴离子仍相切，配位数仍然是6） 若阳离子半径继续增大呢？ 四个阴离子被胀开，没有相切，更稳定。 配位数增大 3. 八配位的离子晶体 阳离子位于阴离子形成的立方体空隙 阳、阴离子最小半径比计算过程： 设立方体的边长为 a 体对角线 = 2(r++ r－) = 边长 a = 2r－ = 0.732 阴离子相切围成最小立方体 3. 八配位的离子晶体 —— CsCl 与Cs+等距最近的Cl－有8个（配位数8） 与Cl－等距最近的Cs+有8个（配位数8） Cl Cs r+/r- 配位数 典型代表 ≥0.225 4 ZnS ≥0.414 6 NaCl ≥0.732 8 CsCl 阴阳离子的半径之比会影响离子晶体的结构 小结 思考 ：离子晶体中，阴、阳离子的配位数一定相等吗？ Ca2+的配位数是多少？ 配位数是8（8个等距最近的F － ） F-的配位数是多少？ 配位数是4（4个等距最近的Ca2+） 离子晶体的结构还与什么因素有关？ 与阳、阴离子的电荷比有关 小结：离子晶体的结构与阳、阴离子的半径比（几何因素），电荷比（电荷因素）、 离子键的纯粹程度（键性因素）均有关系。 二、离子晶体的物理性质 思考 ：离子晶体的物理性质有何特点？ 熔点较高，硬度较大，但比较脆，延展性较差，难导电 延展性差的理