离子键和离子晶体
教学PPT：离子键与离子晶体
基础化学(二)
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2-2 离子键与离子晶体
离子晶体的特性
2. 质硬而脆，无延性及展性
3. 导电性：固态不易导电
动画：离子键与离子晶体
熔化或溶于水能导电 电解质 .
基础化学(二)
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范例 2-2
下列何者属于离子化合物？
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
解答：
阴、阳离子间借着离子键结合者，为离子化合 物。KF 由 K＋ 与 F－ 结合而成；NH4CI 由原 子团离子 NH4＋ 与 CI－ 结合而成；Na2S 由 Na＋ 与 S2－ 结合而成。
故选 (A)(D)(E)。
基础化学(二)
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练习题 2-2
下列何组元素，两者间易形成离子化合物？ (多重选择题)
解答：
非金属元素与金属元素易化合形成离子 化合物。
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学习成果评量
1.在空格中填入适離当子的鍵答的案形成
離子鍵
基础化学(二)
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学习成果评量
離子鍵的形成
金屬元素 非金屬元素
离子键的键结强度大小： 随阴、阳离子带电量乘积的增加而 增大 ， 随阴、阳离子半径和的增加而 减小 。
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2-2 离子键与离子晶体
离子晶体的特性
1. 熔点高
化合物 熔点(℃) 化合物 熔点(℃)
NaF
993
MgO 2800
NaCl 801 CaO 2570
NaBr 747 BaO 1920
构成稳定的离子化合物，
这种将离子结合形成离子晶体的化学键称 为 离子键 。
基础化学(二)
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2-2 离子键与离子晶体
离子键
以氯化钠(NaCl)为例：
离子键构成物质类型
离子键构成物质类型
离子键是一种化学键，它是由金属和非金属元素之间的电子转移而形成的。
这种电子转移导致金属原子失去电子形成正离子，而非金属原子获得这些电子形成负离子。
离子之间的电静力吸引力将它们结合在一起，形成离子晶体的结构。
由于离子之间的强烈电荷相互作用，离子晶体通常具有高熔点和良好的溶解性。
离子键构成的物质类型包括许多常见的化合物，例如氯化钠（NaCl）、氯化钾（KCl）、氧化镁（MgO）和氧化铝（Al2O3）。
这些化合物通常是由金属和非金属元素组成的，并且它们在固态时形成离子晶体结构。
除了这些常见的离子晶体外，许多其他化合物，如碳酸钙（CaCO3）和硫酸铜（CuSO4），也是由离子键构成的。
在日常生活中，许多离子化合物被广泛应用。
比如氯化钠被用作食盐，氯化钾被用作肥料，氧化铝被用于制造陶瓷和研磨材料。
此外，许多离子化合物也被用作药物、化妆品和工业原料。
总的来说，离子键构成的物质类型涵盖了许多化合物，它们在化学、工业和日常生活中都扮演着重要的角色。
通过理解离子键的性质和特点，我们可以更好地理解和应用这些物质。
高中化学 专题3 第2单元 离子键 离子晶体教案 苏教版选修3
第二单元离子键离子晶体[核心素养发展目标] 1.理解离子键的本质，能结合离子键的本质和晶格能解释离子晶体的性质，促进宏观辨识与微观探析学科核心素养的发展。
2.认识常见离子晶体的结构模型，理解离子晶体的结构特点，预测其性质，强化证据推理与模型认知的学科核心素养。
一、离子键的形成1．形成过程2．特征阴、阳离子球形对称，电荷分布也是球形对称，它们在空间各个方向上的静电作用相同，在各个方向上一个离子可同时吸引多个带相反电荷的离子，故离子键无方向性和饱和性。
(1)离子键的实质是“静电作用”。
这种静电作用不仅是静电引力，而是指阴、阳离子之间静电吸引力与电子与电子之间、原子核与原子核之间的排斥力处于平衡时的总效应。
(2)成键条件：成键元素的原子得、失电子的能力差别很大，电负性差值大于1.7。
(3)离子键的存在只存在于离子化合物中：大多数盐、强碱、活泼金属氧化物(过氧化物如Na2O2)、氢化物(如NaH和NH4H)等。
例1具有下列电子排布的原子中最难形成离子键的是( )A．1s22s22p2B．1s22s22p5C．1s22s22p63s2D．1s22s22p63s1答案 A解析形成离子键的元素为活泼金属元素与活泼非金属元素，A为C元素，B为F元素，C为Mg元素，D为Na元素，则只有A项碳元素既难失电子，又难得电子，不易形成离子键。
例2下列关于离子键的说法中错误的是( )A．离子键没有方向性和饱和性B．非金属元素组成的物质也可以含离子键C．形成离子键时离子间的静电作用包括静电吸引和静电排斥D．因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子解析活泼金属和活泼非金属元素原子间易形成离子键，但由非金属元素组成的物质也可含离子键，如铵盐，B项正确；离子键无饱和性，体现在一种离子周围可以尽可能多地吸引带异性电荷的离子，但也不是任意的，因为这个数目还要受两种离子的半径比(即空间条件是否允许)和个数比的影响，D项错误。
如何判断离子晶体原子晶体分子晶体的熔沸点高低？
如何判断离子晶体原子晶体分子晶体的熔沸点高低？如何判断离子晶体原子晶体分子晶体的熔沸点高低？１.离子晶体：阴阳离子半径越小，电荷数越多，离子键越强，熔沸点越高，反之越低．离子键与离子带电荷、离子半径之和有关，离子带电荷多，离子半径小，则离子键强，熔沸点越高．离子晶体由离子键决定.与晶体的堆积方式,离子的电荷量,离子的半径决定.可以用静电力公式记忆.与电荷量成正比,与半径成反比. 如: CsCl < NaCl 因前者半径大CaBr2 > KBr 前者电荷多怎么判断离子键的强弱离子键与离子带电荷、离子半径之和有关，离子带电荷多，离子半径小，则离子键强。
有些类似于物理的库仑定律: F = k?Q1*Q2/r平方如NaCl与KCl，离子带电荷相同，Na+半径更小，所以NaCl的离子键更强，熔沸点更高。
２.原子晶体：原子间键长越短，共价键越稳定，物质熔沸点越高，反之越低．共价键的键能与键长，即原子半径之和有关，原子半径小，共价键短，共价键强，熔沸点越高．如金刚石比晶体硅的熔沸点高，是因为C比Si元素非金属性强，原子半径小，所以 C-C 键强于C-Si 键强于 Si-Si 键.原子晶体仅由共价键决定.与键的强弱有关与键长无关.非金属性相差大不大.可见,离子键比共价键多了个电荷量的比较．３.分子晶体：分子晶体在熔化或汽化时,破坏的是"分子间作用力",而不是破坏"化学键",所以分子晶体的熔沸点一般都较低.分子晶体熔化破坏分子间作用力----范德华力{取向力,诱导力,色散力} 其中,色散力与分子量有关.分子量越大,色散力越大.分子晶体中分子间作用力越大，物质熔沸点越高，反之越低．其中组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，分子间作用力越大．(但这不包括具有氢键的分子晶体其熔沸点出现反常得高的现象，如H2O、HF等)熔沸点大小为: 原子晶体>离子晶体>分子晶体也有些特殊例子,如氧化镁(MgO)是离子晶体,但熔沸点与原子晶体差不多,熔点达到2800+摄氏度.金属晶体的熔沸点,变化范围大,没有太明显的规律,有的熔沸点很低,如汞在常温时就是液态.钨熔点高达3000+摄氏度等.金属晶体中金属原子的价电子数越多，原子半径越小，金属阳离子与自由电子的静电作用越强，金属键越强，熔沸点越高，反之越低．但需注意某些金属晶体的熔沸点差别很大．如W的熔沸点甚至高于有些原子晶体，而Hg的熔点则很低，常温下呈液体状态．键能的大小,一般是由键长决定的.键长越大,键能越小,键长越小,键能就越大.键长的大小,一般由成键的原子的半径决定.比如氯化钠与氯化钾: NaCl与KCl中,氯离子半径一样大,但钠离子半径比钾离子半径要小,所以氯化钠的键长比氯化钾要小,键能就来得大,所以要破坏氯化钠的离子键比破坏氯化钾的离子键,需要的能量就要多,表现为氯化钠的熔点比氯化钾高.(氯化钠熔点810,氯化钾熔点773)。
高中化学物质结构离子晶体
第四节离子晶体[学习目标定位] 1.熟知离子键、离子晶体的概念，知道离子晶体类型与性质的联系。
2.认识晶格能的概念和意义，能根据晶格能的大小，分析晶体的性质。
一离子晶体1.结合已学知识和教材内容，填写下表：离子晶体的概念是阴、阳离子通过离子键而形成的晶体。
构成离子晶体的微粒是阴离子和阳离子，微粒间的作用力是离子键。
(2)由于离子间存在着无方向性的静电作用，每个离子周围会尽可能多地吸引带相反电荷的离子以达到降低体系能量的目的。
所以，离子晶体中不存在单独的分子，其化学式表示的是离子的个数比，而不是分子组成。
2.离子晶体的结构(1)离子晶体中，阴离子呈等径圆球密堆积，阳离子有序地填在阴离子的空隙中，每个离子周围等距离地排列着异电性离子，被异电性离子包围。
一个离子周围最邻近的异电性离子的数目，叫做离子晶体中离子的配位数。
(2)观察分析表中离子晶体的结构模型，填写下表：Cl－和Na＋配位数都为6 Cl－和Cs＋配位数都为8 配位数：F－为4，Ca2＋为812个，的Cl－也有12个。
在CsCl晶体中，每个Cs＋周围最近且等距离的Cs＋有6个，每个Cl－周围最近且等距离的Cl－也有6个。
3.问题讨论(1)在NaCl和CsCl两种晶体中，阴阳离子的个数比都是1∶1，都属于AB型离子晶体，为什么二者的配位数不同、晶体结构不同？答案在NaCl晶体中，正负离子的半径比r＋/r－＝0.525，在CsCl晶体中，r＋/r－＝0.934，由于r＋/r－值的不同，结果使晶体中离子的配位数不同，其晶体结构不同。
NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都是6，CsCl晶体中阴、阳离子的配位数都是8。
r＋/r－数值越大，离子的配位数越高。
(2)为什么在NaCl(或CsCl)晶体中，正负离子的配位数相同；而在CaF2晶体中，正负离子的配位数不相同？答案在NaCl、CsCl晶体中，正负离子的配位数相同，是由于正负离子电荷(绝对值)相同，因而正负离子的个数相同，结果导致正负离子的配位数相同；若正负离子的电荷数不相同，正负离子的个数必定不相同，结果正负离子的配位数就不会相同。
第16章-4离子键,离子性百分数,离子晶体的结构型式,半径比规则
离子键的离子性百分数
• 由于离子型化合物中的离子并丌 是刚性电荷，正负离子原子轨道 也有部分重叠。
• 离子化合物中离子键的成份取决 于元素的电负性差值，差值大， 离子性越大。
基础化学
离子性百分数 %
1.7 电负性差值
影响离子键强度的因素 1) 离子电荷数的影响
A.离子电荷 B.离子构型 8e, (9—17)e, 18e, (18+2)e 2）离子半径的影响 半径大, 导致离子间距大, 所以 作用力小; 相反, 半径 小, 则作用力大
基础化学
• 由于各种正、负离子的大小丌同，离子半径比丌同， 其配位数丌同，离子晶体中正、负离子的空间排布 也丌同，得到丌同类型的离子晶体。
• 我们主要讨论 AB 型（正、负离子电荷值绝对相等） 离子晶体常见的几种结构型式。
• 包括： NaCl型、CsCl型、ZnS型
基础化学
NaCl 型离子晶体
Zn2+：4 个
S2-：6× 1+ 8 × 1 = 4 个
2
8
基础化学
S2-
Na+
~ ZnS 型离子晶体 ~
为什么会有丌同类型的离子晶体呢？主要原因是正负离子的 半径比值丌同。 离子晶体的半径比规则
形成离子晶体时，正、负离子总是尽可能紧密排列，
使它们之间的自由空间为最小，这样才能使晶体最为稳定。
NaCl 型晶胞形状是立 方晶系，属面心立方晶格。 Na+ 离子不 Cl– 离子各自都 占一套面心立方晶格，两套面 心立方晶格相互穿插构成 NaCl 晶体。正、负离子都是 八面体配位，配位数都为 6。
基础化学
Cl–
Na+
~ NaCl 型离子晶体 ~
离子键和离子晶体
离子晶体的物理性质：
具有较高的熔、沸点；
硬而脆； 在熔融状态或形成水溶液能导电
2.晶格能
定义：拆开1mol离子晶体使之形成气态的阴 阳离子所吸收的能量.
晶格能 q1 q2 r
影响因素 ：
（1）阴、阳离子所带电荷的越多晶格能越 大。 （2）阴、阳离子的半径越小，晶格能越大。
q1 q2 晶格能 2 r
强碱（如 NaOH、KOH等）
活泼金属氧化物（如 MgO、Na2O等）
一.离子键
5.离子键强弱的判断： 离子电荷和离子半径 离子半径越 小 、离子间距大，离 子带电荷越 多 ，离子键就越 强 。离 子键越强，破坏它所需能量就越 大 。
二：离子晶体
1、定义： 离子间通过离子键结合成的晶体
思 考
离子晶体是由阴、阳离子依靠离子键按 一定规则紧密堆积而成，那么离子晶体 的这种结构决定了它具有怎样的性质？
萤石
CaF2
重晶石
BaSO4
食盐 NaCl
石膏
CaSO4· 2O 2H
氯化钠晶体的堆积方式
NaCl
晶 体 的 微 观 结 构
思考：氯化钠晶体中钠离子和氯离子分别处 于晶胞的什么位置？ 顶点和面心是钠离子 棱上和体心是氯离子
NaCl的晶体结构模型
---Cl-
--- Na+
NaCl晶体中离子的配位数
---Cl返回原处
CsCl晶体中离子的配位数
（1）每个晶胞含铯离子、 氯离子的个数？ 1个，1个
（2）在每个Cl-周围距离相等且最近的Cs+ 共有 8个 ；这几个Cs＋ 在空间构成的几何 构型 。
（2）在氯化铯晶体中，每 个Cs+周围与之最接近且距离 相等的Cl-共有 8个 ；这几个 Cl-在空间构成的几何构型 为 。
离子晶体结构特点
离子晶体的结构特点主要表现在正、负离子在空间排列上具有交替相间的结构特征。
这使得离子晶体具有一定的几何外形，例如氯化钠晶体是正立方体晶体，钠离子与氯离子相间排列，每个钠离子同时吸引6个氯离子，每个氯离子同时吸引6个钠离子。
离子键没有方向性和饱和性，离子在晶体中趋向于采取尽可能紧密的堆积。
因此，典型的离子晶体是由活泼金属和活泼非金属形成的化合物。
总的来说，由于离子键的强度较高，离子晶体一般具有较高的熔点、硬度、较难挥发。
但同时它们也较脆，这是由于离子键的强度高导致的。
此外，离子晶体的晶格结点上交替排列着正、负离子，以离子键相结合。
这种晶格结构使得离子在晶体中趋向于采取尽可能紧密的堆积，形成具有一定几何外形的晶体。
同时，由于离子键没有方向性和饱和性，离子在晶体中的排列方式较为灵活，可以适应不同的空间环境和电子环境。
另外，不同的离子晶体中离子的排列方式可能不同，形成的晶体类型也不一定相同。
例如，氯化钠晶体中钠离子与氯离子的排列方式是正立方体结构，而氯化钙晶体中钙离子与氯离子的排列方式则是面心立方结构。
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（3）1 族、2 族、13~17 族的同族电荷数相同 的离子的半径，随离子的电子层数增加而增大。
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第二节 离子晶体
一、晶格和晶胞 二、离子晶体的特征 三、离子晶体的类型 四、离子晶体的半径比规则
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固体可分为晶体和非晶体两大类。 晶体与非晶体的主要区别是： （1）晶体一般具有整齐规则的几何外形，而非晶 体（如玻璃、沥青、石蜡等）没有固定的几何外形。 （2）晶体具有固定的熔点，而非晶体没有固定的 熔点。 （3）晶体具有各向异性，其某些物理性质在不同 方向上是不同的（如石墨在与层垂直方向上的电导率 为与层平行方向上的 1/104 )，而非晶体的物理性质在 不同方向上都相同。
2
第一节 离 子 键
一、离子键的形成
二、离子键的特征 三、离子的特征
3
一、离子键的形成
当电负性较小的活泼金属元素的原子与电负性 较大的活泼非金属元素的原子相互接近时，金属原 子失去最外层电子形成带正电荷的阳离子；而非金 属原子得到电子形成带负电荷的阴离子。阳、阴离 子之间除了静电相互吸引外，还存在电子与电子、 原子核与原子核之间的相互排斥作用。当阳、阴离 子接近到一定距离时，吸引作用和排斥作用达到了 平衡，系统的能量降到最低，阳、阴离子之间就形 成了稳定的化学键。这种阳、阴离子间通过静电作 用所形成的化学键称为离子键。
在离子晶体中，阳、阴离子被限制在晶格格 点上振动，不能移动，因此离子晶体不导电。但 是当离子晶体熔融或溶于水时，产生自由移动的 阳、阴离子，从而可以导电。
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三、离子晶体的类型
在离子晶体中，由于阳、阴离子在空间的排列方 式不同，因此离子晶体的空间结构也就不相同。对于 AB 型离子晶体，常见的有 CsCl 型、NaCl 型和 ZnS 型三种典型晶体结构类型。
离子的电子层组态有以下几种：
（1）2 电子组态：离子只有 2 个电子，外层电 子组态为 1s2。
（2）8 电子组态：离子的最外电子层有 8 个电 子，外层电子组态为 ns2np6。
（3）18 电子组态：离子的最外电子层有 18 个 电子，外层电子组态为 ns2np6nd10 。
（4）18＋2 电子组态：离子的次外电子层有 18 个电子，最外电子层有 2 个电子，外层电子组态为 (n－1)s2(n－1)p6(n－1)d10ns2。
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一、晶格和晶胞
构成晶体的微观粒子在三维空间进行有规则的排 列，把组成晶体的每一个微观粒子抽象为一个点，由 这些点按一定规则组成的几何构型称为晶格。晶格上 微观粒子所处的位置称为晶格格点。
按晶格格点上微粒之间的作用力不同，可分为离 子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。
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离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体的结构和特性
第九章 离子键和离子晶体
第一节 离子键 第二节 离子晶体 第三节 离子晶体的晶格能 第四节 离子极化
1
在分子或晶体中，直接相邻的原子或离子之 间存在强烈相互作用。化学上把分子或晶体中直 接相邻的原子或离子间的强烈相互作用称为化学 键。化学键的类型有离子键、共价键和金属键。
晶体的种类繁多，但若按晶格内部微粒间的 作用力来划分，可分为离子晶体、原子晶体、分 子晶体和金属晶体四种基本类型。
5
三、离子的特征
离子的电荷数、离子的电子组态和离子半径 是离子的三个重要特征。 （一）离子的电荷数
从离子键的形成过程可知，阳离子的电荷数 就是相应原子失去的电子数；阴离子的电荷数就 是相应原子得到的电子数。阴、阳离子的电荷数 主要取决于相应原子的电子层组态、电离能、电 子亲和能等。
6
（二）离子的电子组态
（l）CsCl 型晶体： CsCl 型晶体的晶胞是正立方 体，l 个 Cs+ 处于立方体中心，8 个 Cl－ 位于立方体 的 8 个顶点处，每个晶胞中有 1 个 Cs+ 和 1 个 Cl-。 CsCl 晶体就是 CsCl 晶胞沿着立方体的面心依次堆积 而成。在 CsCl 晶体中，每个 Cs+ 被 8 个 Cl－ 包围， 同时每个 Cl－ 也被 8 个 Cs+ 包围，Cs+ 与 Cl－ 的个数 比为 1:1 。
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二、离子键的特征
离子键的特征是没有方向性和没有饱和性。 由于离子的电荷分布是球形对称的，它在空间 各个方向与带相反电荷的离子的静电作用都是相同 的，阴、阳离子可以从各个方向相互接近而形成离 子键，所以离子键是没有方向性的。 在形成离子键时，只要空间条件允许，每一个 离子可以吸引尽可能多的带相反电荷的离子，并不 受离子本身所带电荷的限制，因此离子键是没有饱 和性的。 形成离子键的必要条件是相互化合的元素原子 间的电负性差足够大。
（a）CsCl 型晶体
（b）NaCl 型晶体
（c）ZnS 型晶体
CsCl 晶体、NaCl 晶体和 ZnS 晶体的子与阴离子通过离子键结合而形成的 晶体称为离子晶体。离子晶体一般具有较高的熔 点、沸点和较大的硬度。
离子晶体的硬度虽然较大，但比较脆。这是 因为当离子晶体受到外力作用时，各层晶格结点 上的离子发生位移，使原来异号离子相间排列的 稳定状态转变为同号离子相邻的排斥状态，晶体 结构遭到破坏。
（ 5 ） 9~17 电 子 组 态 ： 离 子 的 最 外 电 子 层 有 9~17 个电子，外层电子组态为 ns2np6nd1~9。
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（三）离子半径 离子半径是根据离子晶体中阴、阳离子的核间
距测出的，并假定阴、阳离子的平衡核间距为阴、 阳离子的半径之和。
离子半径具有如下规律：
(1) 同一元素的阴离子半径大于原子半径，阳 离子半径小于原子半径。
晶体类型 结点微粒
微粒间作用力
晶体特性
离子晶体 阳、阴离子
离子键
熔点、沸点高，硬度大而脆， 熔融或溶于水能导电
原子晶体
原子
共价键
熔点高、硬度大，导电性差
分子晶体
分子
金属晶体
原子和阳离 子
分子间力，氢键 熔点、沸点低，硬度小
金属键
熔点、沸点有高有低，硬度 有大有小，有可塑性及金属 光泽，导电性好
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晶格中能表达晶体结构一切特征的最小结构单 元称为晶胞。晶体就是由无数个相互紧密排列的晶 胞所组成。