3.3 金属晶体与离子晶体 第2课时 离子晶体 课件-2024-2025学年高二下学期化学人教版选择性必修2

人教版•化学•2019选择性必修2 第三节 金属晶体与离子晶体 第2课时 离子晶体 第三章　晶体结构与性质 授课人：李丽萍 15 八月 2025 1 学习目标 掌握离子晶体的结构特点和性质。 能以NaCl和CsCl为例解释典型离子化合物的某些性质，并能举例说明不同离子晶体的熔点差异。 知道离子键的特点。 Na ＋ 用电子式表示氯化钠的形成过程： Cl Na＋ Cl － NaCl晶体不能导电，但熔融的NaCl却能导电，这说明了什么？ 氯化钠 1.离子键 概念： 阴、阳离子之间通过静电作用所形成的化学键 包括静电引力和静电斥力 特征： 离子键没有饱和性和方向性。 以离子键结合的化合物倾向于密堆积，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 影响离子键强弱的因素 离子所带电荷 离子的半径 电荷越大 半径越小 离子键越强 2. 离子晶体 定义：由阴离子和阳离子相互作用而形成的晶体 构成微粒：阴阳离子； 微粒间作用力：离子键； 常见的离子晶体：强碱、活泼金属的氧化物和过氧化物、大多数盐。 物理性质： 具有较高的熔、沸点，难挥发，硬度大，晶体不导电，水溶液或者熔融状态下导电，易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。 阴阳离子间有较强的离子键，使离子晶体的硬度较大，当晶体受到撞击时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。 离子间距/pm 电荷数 熔点/℃ NaCl 276 1 801 NaBr 290 1 750 MgO 205 2 2800 CaO 239 2 2576 离子键强度越大 熔点越高 硬度越大 离子半径越小 离子所带电荷越多 影响离子晶体熔点、硬度的因素 规律： 取决于离子键的强弱 3. 常见的离子晶体： NaCl晶胞 静电作用力 离子晶体 钠离子、氯离子 成键本质 晶体类型 成键微粒 NaCl晶胞 ① 每个晶胞含钠离子、氯离子的个数 、 ； ② 配位数：一种离子周围最邻近的带相反电荷 的离子数目。 每个Na＋周围与之等距且距离最近的Cl－有___个。 每个Cl-周围与之等距且距离最近的Na＋有____个。 它们所围成的空间几何构型是： 。 4 4 6 6 正八面体形 ③ 每个Na＋周围与之等距且距离最近的Na＋有___个。 每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cl－有____个。 12 12 CsCl晶胞 Cl- Cs+ CsCl晶胞 ① 每个晶胞含铯离子、氯离子的个数： 、 ； ② 配位数： 每个Cs＋周围与之等距且距离最近的Cl－有____个； 每个Cl-周围与之等距且距离最近的Cs+有_____个。 它们所围成的空间几何构型是 。 1 1 8 8 正六面体 ③ 每个Cs＋周围与之等距且距离最近的Cs＋有 个。 每个Cl－周围与之等距且距离最近的Cl－有 个。 6 6 Cs+ Cl- Cl- Cs+ 胆矾CuSO4·5H2O 萤石CaF2 重晶石BaSO4 烧碱NaOH 实际上，大量离子晶体的阴离子或阳离子不是单原子离子，有的还存在电中性分子（如H2O、NH3）。例如CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO4·5H2O、Cu(NH3)4SO4·H2O等，在这些离子晶体中还存在共价键、氢键等。 晶体中也存在范德华力，只是当能量份额很低时不提及。然而，贯穿整个晶体的主要作用力仍是阴、阳离子之间的作用力。 阴阳离子形成的物质，其熔点一定很高吗？ 离子液体 科学.技术.社会 P88 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。 知识拓展 1. 液态范围宽，从低于或接近室温到300℃以上，有高的热稳定性和化学稳定性。 2. 蒸气压非常小，不挥发，在使用、储藏中不会蒸发散失，可以循环使用，消除了挥发性有机化合物对环境的污染。 3. 离子液体有良好的导电性，可作为许多物质电化学研究的电解质，并被应用为原电池的电解质。 4. 对大量无机和有机物质都表现出良好的溶解能力，且具有溶剂和催化剂的双重功能，可以作为许多化学反应的溶剂或催化活性载体。由于离子液体的这些特殊性质和表现，它与超临界CO2、双水相一起构成三大绿色溶剂，具有广阔的应用前景。 离子液体具有以下特性： 四类典型晶体 晶体类型 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 微粒种类 微粒间 相互作用 典型晶体 金属阳离子和自由电子 金属键 原子 离子键 共价键 分子 分子间 作用力 阴、阳离子 金属Cu NaCl CO2 结论： 不同类型离子晶体的熔点差距也较大 化合物 熔点 /℃ 化合物 熔点 /℃ CaO 2613 Na2SO4 884 CuCl2 1326 Ca2SiO4 2130 NH4NO3 169.6 Na3PO4 340 BaSO4 1580 CH3COOCs 194 LiPF6 200分解温度 NaNO2 270 我们知道，金属的熔点差异很大，如钨的熔点为 3410 ℃。而常温下，汞却是液体。离子晶体的熔点是不是也差异很大呢？请从理化手册或互联网查找下列离子晶体的熔点数据，得出结论。 思考与讨论 P88 构成微粒 离子晶体 微粒间的作用力 阳离子和阴离子 离子键 离子半径 离子所带电荷 离子键 物质性质 决定 硬度大 熔沸点高 离子半径↓，离子所带电荷↑，离子键↑，熔点↑，硬度↑ 【小结】 柔性离子晶体管：为未来生物电子器件奠定基础！ 哥伦比亚大学神经电子转化实验室开发出了第一个具有生物相容性的离子驱动的晶体管。这项技术在在体电生理信号采集和神经刺激方面具有重要的意义。 有机柔性放大器领域中的重要工作，可能对未来的可植入设备、脑机界面等设备的形式产生深远的影响。可能的设备形式比如完全柔性可长期植入的神经电极、深部脑刺激器、植入性的高分辨率心电监护设备等等。柔性电子在将来甚至可以作为承载深度学习的计算单元而直接植入体内 。 拓展延伸 THANKS $$