3.3.2 离子晶体 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修二

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 过渡晶体与混合型晶体 1 导入 下图中的物质分别属于什么晶体? 构成它们的微粒是什么? 微粒间的作用力是什么? 分子晶体 水分子 分子间作用力 共价晶体 碳原子 共价键 金属晶体 金属阳离子和自由电子 金属键 导入 下图中的四种物质属于离子化合物还是共价化合物? 图片中晶体的构成微粒有什么共同点? 微粒之间存在哪种作用力? 萤石 重晶石 烧碱 CuSO4·5H2O CaF2 BaSO4 NaOH 胆矾 离子晶体 离子晶体 (1)定义：由阳离子和阴离子相互作用而形成的晶体。 (2)结构特点 ①构成粒子：阳离子和阴离子。阳离子或阴离子不仅指单原子离子，还包括复杂离子。 有的还存在电中性的分子(如H2O、NH3等)。 离子晶体 ②作用力：主要是离子键。 如CuSO4·5H2O晶体中还存在共价键、氢键等。离子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。 离子键：阴、阳离子间通过静电作用形成的强烈的相互作用。 在离子晶体中，阴、阳离子半径越小，所带电荷越多，离子键越强。 离子晶体 【特别提醒】(1)离子键的本质是静电作用，它包括阴、阳离子之间的引力和两种离子的原子核之间以及它们的电子之间的斥力两个方面，当引力与斥力之间达到平衡时就形成了稳定的离子化合物，它不显电性。 (2)离子键的特征：没有方向性和饱和性。因此，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。 离子晶体 常见的离子晶体 Cl- Na+ （1）每个晶胞含钠离子、氯离子的个数： 钠离子——体心和棱中点 氯离子——面心和顶点 可互换， 交错排列 Na+：12× +1=4 Cl-：8× + 6× =4 1.NaCl晶胞 环节一:离子晶体 Cl- Na+ （2）配位数 离子晶体中一种离子周围最邻近的带相反电荷的离子的数目 每个Na+ 周围与之最近且距离相等的Cl- 共有6个 6个Cl-连线形成的空间几何构型是正八面体 1.NaCl晶胞 每个Cl- 周围与之最近且距离相等的Na+ 共6个 6个Na+连线形成的空间几何构型是正八面体 Na+的配位数：6 Cl- 的配位数：6 8 Cl- Na+ 环节一:离子晶体 1.NaCl晶胞 （3）每个Na+周围最近的Na+有 个。 每个 Cl-周围最近的Cl-有 个。 12 12 Cl- Na+ 9 环节一:离子晶体 (1)每个晶胞含铯离子、氯离子的个数 Cl- ——顶点 Cs+ ——体心 或者反之；交错排列 2.CsCl晶胞 Cl- Cs+ Cl－：8×＝1 Cs＋：1 环节一:离子晶体 2.CsCl晶胞 （2）配位数 每个Cs＋周围与之等距且距离最近的Cl－有8个。 它们所围成的空间几何构型是正六面体。 每个Cl-周围与之等距且距离最近的Cs+有8个。 它们所围成的空间几何构型是正六面体。 Cs+的配位数：8 Cl-的配位数：8 Cl- Cs+ CsCl型 （3） Cs+周围最近且距离相等的Cs+个数： Cl- 周围最近且距离相等的Cl-个数： 环节一:离子晶体 2.CsCl晶胞 1 2 4 3 7 6 5 以Cs+在晶胞的顶点为例 8 6 6 环节一:离子晶体 常见的离子晶体 环节一:离子晶体 离子晶体的物理性质 (1)熔、沸点较高，难挥发。 离子晶体中，阴、阳离子间存在着较强的离子键，要使离子晶体由固态变为液态或气态需要较多的能量破坏这些较强的离子键。因此，离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发性。一般说来，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，离子晶体的熔、沸点越高。 环节一:离子晶体 离子晶体的物理性质 (2)硬度较大，难压缩。 硬而脆。离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。 环节一:离子晶体 离子晶体的物理性质 (3)离子晶体不导电，但在水溶液或熔融状态下能导电。 离子晶体中的离子键较强，阴、阳离子不能自由移动，即晶体中无自由移动的离子，因此，离子晶体不导电。当升高温度时，熔融状态下，阴、阳离子获得足够的能量，克服了离子间的相互作用，成为自由移动的离子，在外界电场的作用下，离子定向移动而导电。离子晶体溶于水时，阴、阳离子受到水分子的作用变成了自由移动的离子(实质上是水合离子)，在外界电场的作用下，阴、阳离子定向移动而导电。 环节一:离子晶体 离子晶体的物理性质 (4)大多数离子晶体能溶于水，难溶于有机溶剂。 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)，难溶于非极性溶剂(如汽油、苯、CCl4等)。当把离子晶体放入水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使离子晶体中的离子克服了离子间的相互作用力而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。 环节一:离子晶体 离子晶体的物理性质 (5)延展性 离子晶体中阴、阳离子交替出现，层与层之间如果滑动，同性离子相邻而使斥力增大导致结构不稳定，所以离子晶体无延展性。 环节一:离子晶体 【科学-技术-社会】 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。 离子液体是熔点不高的仅由离子组成的液体物质。 环节一:离子晶体 【拓展延伸】离子液体 环节一:离子晶体 离子晶体的判断方法 判断一种物质是不是离子晶体，我们可以根据物质的分类、组成和性质等方面进行判断。 (1)利用物质的分类 金属离子和酸根离子、OH−形成的大多数盐、强碱，活泼金属的氧化物和过氧化物(如Na2O 和 Na2O2)，活泼金属的氢化物(如 NaH)，活泼金属的硫化物等都是离子晶体。 环节一:离子晶体 离子晶体的判断方法 (2)利用元素的性质和种类 如成键元素的电负性差值大于1.7的物质，金属元素(特别是活泼的金属元素，第ⅠA、ⅡA族元素)与非金属元素(特别是活泼的非金属元素，第ⅥA、ⅦA族元素)组成的化合物。 (3)利用物质的性质 离子晶体一般具有较高的熔、沸点，难挥发，硬而脆；固体不导电，但熔融或溶于水时能导电，大多数离子晶体易溶于极性溶剂而难溶于非极性溶剂。 环节一:离子晶体 【拓展】 Ca2+ F- （1）晶胞中的离子数 Ca2+位于顶点和面心 F-位于立方体内 8×+ 6× = 4 Ca2+: 3、CaF2晶体 8 F -: 环节一:离子晶体 （2）配位数 3、CaF2晶体 Ca2+、F-离子配位数比： Ca2+ F- Ca2+ F- F- 配位数： 配位Ca2+的几何图形： 8 : 4 Ca2+配位数： 配位F-的几何图形： 8 正方体 正四面体 4 阴阳离子配位数比：1:2 环节一:离子晶体 常见的离子晶体 Ca2+ F- （3） 每个Ca2+周围最近且等距离的Ca2+有12个 每个F-周围最近且等距离的F-有6个。 3、CaF2晶体 （4）该晶胞中Ca2+和F-的最近距离为：体对角线的四分之一。 晶胞边长为acm，最近距离为acm 环节一:离子晶体 常见的离子晶体 S2-成面心立方密堆积， Zn2+被S²-以四面体形式包围着。 Zn2+的配位数: S2-的配位数: 4 4 4.立方体ZnS晶胞 ZnS晶胞 Zn2+与S²-的最短距离为： acm(假设晶胞边长为a cm） 最短距离为体对角线的四分之一。 $