离子晶体晶格能
离子晶体-晶格能
物质 NaF 熔点 995
NaCl NaBr NaI 801 755 651
NaCl KCl 801 776
RbCl CsCl 715 646
组成相似的离子晶体，离子半径越小，离 子电荷越多，离子键越强，晶体熔点沸点 越高。
二、晶格能
1、定义：气态离子形成1摩离子晶体时释放的 能量，通常取正值。 符号：U、单位： KJ.mol-1
（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，) + Cl-(g)→ CsCl(s); U = 689 KJ.mol-1
晶格能U越大,表明离子晶体中的离子键越牢 固。一般而言，晶格能越大，离子晶体的离 子键越强， 破坏离子键时吸收的能量就越多, 离子晶体的熔沸点越高，硬度越大。
2、影响晶格能的大小的因素—离子的电 荷数（电荷因数）和离子半径（几何因 素）
高三化学离子晶体苏教版知识精讲
高三化学离子晶体苏教版【本讲教育信息】一. 教学内容：离子晶体二. 教学目标1、掌握离子晶体的概念，能识别氯化钠、氯化铯、氟化钙的晶胞结构。
2、学会离子晶体的性质与晶胞结构的关系。
3、通过探究知道离子晶体的配位数与离子半径比的关系。
4、通过分析数据和信息，能说明晶格能的大小与离子晶体性质的关系。
三. 教学重点、难点1、离子晶体的物理性质的特点；离子晶体配位数及其影响因素2、晶格能的定义和应用四. 教学过程：（一）离子晶体的结构与性质：电负性较小的金属元素原子和电负性较大的非金属元素原子相互接近到一定程度而发生电子得失，形成阴阳离子，阴阳离子之间通过静电作用而形成的化学键称为离子键。
由离子键构成的化合物称为离子化合物。
阴阳离子间通过离子键相互作用，在空间呈现有规律的排列所形成的晶体叫做离子晶体。
离子晶体以紧密堆积的方式排列，阴阳离子尽可能接近，向空间无限延伸，形成晶体。
阴阳离子的配位数（指一个离子周围邻近的异电性离子的数目）都很大，故晶体中不存在单个的分子。
离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用，要克服离子间的相互作用（离子键）使物质熔化或沸腾，就需要很高的能量。
离子晶体具有较高的熔沸点，难挥发、硬度大，易脆等物理性质。
离子晶体在固态时不导电，在熔融状态或水溶液中由于电离而产生自由移动的离子，在外加电场的作用下定向移动而导电。
大多数离子晶体易溶于水等极性溶剂，难溶于非极性溶剂。
离子晶体的性质还取决于该晶体的结构，下面是几种常见的离子晶体的结构：（1）NaCl型晶体结构（面心立方）每个Na＋周围最邻近的Cl－有6个，每个Cl－周围最邻近的Na＋有6个，则Na＋、Cl－的配位数都是6。
因此整个晶体中， Na＋、Cl－比例为1：1，化学式为NaCl，属于AB型离子晶体。
同时，在NaCl晶体中，每个Cl－周围最邻近的Cl－有12个，每个Na＋周围最邻近的Na＋也有12个。
（2）CsCl型晶体结构（体心立方）每个Cs＋周围最邻近的Cl－有8个，每个Cl－周围最邻近的Na＋有8个，则Cs＋、Cl－的配位数都是8。
计算晶格能的公式
计算晶格能的公式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：晶格能是固体材料中一种非常重要的物理量，它是描述固体内部晶格结构稳定性的一个重要参数。
在固体物理学中，晶格能通常用于描述晶体中原子或离子之间的相互作用力强度，是一个评价固体结构稳定性和形变行为的重要指标。
晶格能的计算方法有多种，其中一种常用的方法是利用电子结构理论和分子动力学模拟来计算固体的晶格能。
在电子结构理论中，晶格能可以通过计算晶体中原子或离子之间相互吸引或排斥的相互作用力来获取。
具体而言，电子结构理论将固体中的原子或离子看作是受到外部势场影响的粒子，通过计算这些粒子之间相互作用的库伦势和交换-相关能来得到晶格能。
晶格能的计算公式通常可以表示为以下形式：\[E_{\text{总}} = E_{\text{能带}} + E_{\text{核}} + E_{\text{排斥}}\]\(E_{\text{总}}\)表示晶格的总能量，\(E_{\text{能带}}\)表示晶格中电子的能带结构对晶格能的贡献，\(E_{\text{核}}\)表示核之间的库伦势能和交换-相关能对晶格能的贡献，\(E_{\text{排斥}}\)表示晶格中原子或离子之间的排斥力对晶格能的影响。
在实际计算中，通常会采用密度泛函理论（DFT）来计算固体的晶格能。
密度泛函理论是一种基于量子力学原理的电子结构计算方法，通过求解固体中电子的薛定谔方程来得到晶格的总能量。
在密度泛函理论中，采用交换-相关泛函来描述电子之间的交换和相关作用，从而得到晶体的总能量。
分子动力学模拟也是一种常用的计算晶格能的方法。
通过分子动力学模拟，可以模拟固体中原子或离子的运动行为，通过计算原子或离子之间的相互作用力和位移来得到晶格的总能量。
分子动力学模拟可以更直观地模拟固体内部的结构和性质，对于探索固体的晶格能具有重要意义。
计算晶格能是一个复杂而重要的问题，涉及到多种物理量和计算方法。
通过电子结构理论、密度泛函理论和分子动力学模拟等方法，我们可以得到固体的晶格能，从而进一步了解固体结构的稳定性和性质。
高考化学一轮复习(第六辑)考点九十四离子晶体(含解析)
高考化学一轮复习（第六辑）考点九十四离子晶体（含解析）聚焦与凝萃1．了解离子晶体的概念、结构特点；2．理解离子晶体的结构与性质的关系，能根据离子晶体的结构特点解释其物理性质；3．了解晶格能的含义及应用，会用晶格能的大小衡量离子晶体中离子键的强弱；4．初步学会用晶格能从定量角度分析离子晶体的物理性质。
解读与打通常规考点一、离子晶体1．离子晶体：（1）定义：离子间通过离子键结合而成的晶体叫离子晶体。
（2）构成粒子：阴、阳离子。
（3）粒子间的作用：离子键。
2．离子晶体的性质：（1）熔沸点较高、硬度较大。
（2）导电性：熔融状态或溶于水时能导电，固态时不导电。
（3）溶解性：多数离子晶体易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。
离子晶体的溶解性与晶体中离子键的强度有关，一般地说，离子半径越小，离子电荷数越多，越不易溶于水。
如NaCl易溶于水，而AgCl不易溶于水。
3．离子晶体中离子的配位数：与中心离子（或原子）直接成键的离子（或原子）称为配位离子（或原子）。
配位离子（或原子）的数目称为配位数，离子晶体是通过离子键结合而成的，离子键的一个特点是没有方向性。
离子是一个带电的质点（近似地认为是球体），根据静电学理论，它在各个方向上的静电效应是等同的。
离子键的另一特点是没有饱和性，只要离子附近空间条件允许，每一个离子就有可能吸引尽量多的带相反电荷的离子。
虽然离子键没有饱和性，但是离子的配位数并不是任意的。
因为离子键没有方向性，所以离子的电荷不影响配位数。
阴、阳离子的半径比值（r +/r-）影响配位数的多少，半径比值越大，配位数就越大。
4．影响离子晶体结构的因素：（1）几何因素：在NaCl晶体中，正负离子半径比r +/r-=0.524，在CsCl晶体中正负离子半径比r +/r-=0.934，由于r +/r-值的不同，结果晶体中离子的配位数不同。
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，因此晶体中正负离子的半径比（r +/r-）是决定离子晶体结构的重要因素。
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。
高中化学 晶格能大小比较规律
晶格能与什么有关气态离子形成1mol离子晶体释放的能量。
它是最能反应离子晶体稳定性的数据。
晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。
定义气态离子形成1mol离子晶体释放的能量。
晶格能通常取正值，单位为kJ／mol。
2．影响晶格能大小的因素(1)离子的电荷：离子所带的电荷越多，晶格能越大。
(2)离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。
3．晶格能的作用晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。
同时，晶格能的大小亦影响岩浆晶出的先后次序，晶格能越大，岩浆中的矿物越易结晶析出。
思考：离子带电荷数与晶格能有何关系？离子电荷越大的离子晶体的晶格能越大。
思考：晶格能的大小与离子晶体的熔点、硬度有何关系？晶格能越大，形成的离子晶体熔点越高，硬度越大。
规律：（1）离子电荷越大，离子半径越小的离子晶体的晶格能越大。
思考：石英总是在各种硅酸盐析出后才晶出，为什么？其主要原因是它的晶格能较小，此外，也与它不容易在岩浆中达到饱和有关，只有当各种金属离子以硅酸盐形式析出后，石英的浓度才达到饱和。
岩浆晶出规则：矿物从岩浆中先后结晶的规律称为岩浆晶出规则。
晶体从岩浆析晶难易不仅跟岩浆的组成有关，也与析出晶体的晶格能有关：晶格能高的晶体，熔点较高，更容易在岩浆冷却过程中先结晶析出。
有关晶体的计算计算晶胞的结构粒子数及晶体的化学式现有甲、乙、丙、丁四种晶胞（如图所示），可推知：甲晶体中A与B的离子个数比为；乙晶体的化学式为；丙晶体的化学式为；丁晶体的化学式为。
答案：1：1；C2D；EF ；XY3Z。
例2 、某离子晶体晶胞结构如图所示，X位于立方体的顶点，Y位于立方体的中心。
试分析：在一个晶胞中有个X，1个Y，所以该晶体的化学式为。
晶体中距离最近的2个X与一个Y所形成的夹角∠XYX角度为（填角的度数）。
答案：（1）1/2； 1； XY2（2）109.5°有关晶胞密度、相对分子质量等的计算例3、已知CsCl晶体的密度为ρg/cm3，N A为阿伏加德罗常数，相邻的两个Cs＋的核间距为a cm，如图所示，则CsCl的相对分子质量可以表示为（）分析：依图知，1个CsCl晶胞中含1个Cs＋和1个Cl-，即1molCsCl晶胞含1molCsCl；依题意，晶胞边长为a cm，则1mol晶胞的体积为N A a3cm3，质量为N A a3ρg，可知：M(CsCl)×1mol =N A a3ρg；M(CsCl)=N A a3ρg /mol 。
结构化学 09 离子晶体结构-4节课
B（负离子）
0
0
0
u
u
0
1/2
1/2
1/2
-u
-u
0
1/2+u 1/2-u
1/2
1/2-u 1/2+u 1/2
金红石型结构
金红石型结构
金红石型：离子堆积描述
结构型式
n+/n-
负离子堆积方式
正离子 CN+/CN- 所占空隙类型
正离子 所占空隙分数
金红石型 1:2 假六方密堆积
6:3
八面体
1/2
金红石型晶体中正离子所占空隙分数
2. n+/n-在晶体结构中的作用
(1) 化学组成比与电价比成反比
(2) 化学组成比与正、负离子配位数比成反比
(3) 正、负离子电价比与其配位数比成正比 (4) CN+主要由正、负离子半径比决定, 而CN-由此式决定
88..33..66 多多元元离离子子晶晶体体的的结结晶晶化化学学规规律律:: PPaauulliinngg规规则则
88..33 离离子子晶晶体体的的结结构构和和性性质质
离子键和晶格能
离子键的强弱可用晶格能大小表示。晶格能是0K时lmo1离 子化合物中的正、负离子(而不是正、负离子总共为lmo1)，由相 互远离的气态结合成离子晶体时所释放出的能量, 也称点阵能。若 用化学反应式表示，晶格能U相当于下一反应的内能改变量:
CaF2（荧石）型晶体结构
萤石型：离子堆积描述
结构型式
n+/n-
负离子堆积方式
CN+/CN-
正离子 所占空隙类型
正离子 所占空隙分数
萤石型 1:2 简单立方堆积
8:4
计算晶格能的公式
计算晶格能的公式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：晶格能是物质晶体在晶格中的正则排列所具有的能量。
其计算是固体物理学中的基本问题之一，对于研究物质的性质和行为具有重要意义。
晶格能的计算可以通过一些理论方法和数学公式来进行，下面我们就来详细介绍一下计算晶格能的公式。
在固体物理学中，晶格能的计算一般基于以下几个假设和原理：1. 原子间作用力：晶体内部的原子通过范德华力、键合力和库伦力等相互作用力相互作用，在晶格中形成一种稳定的排列结构。
这些相互作用力的数学表达形式可以用势能函数来表示。
2. 晶格的周期性：晶体的结构是由原子周期性排列而成的，因此晶格的能量也是具有周期性的。
3. 电子能带结构：固体物质中的电子会形成能带结构，具有能带理论对晶体的结构和性质研究起到了关键作用。
计算晶格能的公式主要取决于具体的晶体结构和晶格类型。
对于简单晶格结构如离子晶体或金属晶体，其晶格能可以通过以下方式来计算：1. 点阵能量：对于离子晶体，可以采用静电相互作用来计算晶格能。
晶格能E可以表示为：E = \sum_{i=1}^{N} \frac{C}{r_i}其中N为晶格中离子的个数，r_i为离子之间的距离，C为一个常数。
这个公式表明晶格能与离子之间的距离成反比关系。
2. 离子晶体的结合能：对于NaCl等晶体，其结合能可以表示为：其中N为晶格中离子的个数，e为元电荷，\epsilon_0为真空介电常数，r_0为相邻离子之间的距离。
通过上述公式，我们可以计算不同晶体结构中的晶格能，从而进一步研究物质的性质和行为。
晶格能的计算还受到许多因素的影响，如晶体的形状、温度、压力等。
需要综合考虑多种因素来获得准确的晶格能值。
计算晶格能的公式是固体物理学研究的基础，通过对晶格能的计算可以更深入地了解物质的结构和性质。
随着理论和计算方法的不断发展，我们有望进一步提高对晶格能的计算精度，为物质科学的发展做出更大的贡献。
希望以上介绍对您有所帮助，谢谢阅读！第二篇示例：晶格能是指晶体内原子之间的相互作用能量，是描述晶体结构稳定性的重要参数之一。
材料科学基础名词解释(全)
材料科学基础名词解释(全)晶体：即内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
非晶体：原子没有长程的排列，无固定熔点、各向同性等。
晶体结构：指晶体中原子或分子的排列情况，由空间点阵和结构基元构成。
空间点整：指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列，是人为的对晶体结构的抽象。
晶面指数：结晶学中用来表示一组平行晶面的指数。
晶胞：从晶体结构中取出来的反映晶体周期性和对称性的重复单元。
晶胞参数：晶胞的形状和大小可用六个参数来表示，即晶胞参数。
离子晶体晶格能：1mol离子晶体中的正负离子，由相互远离的气态结合成离子晶体时所释放的能量。
原子半径：从原子核中心到核外电子的几率分布趋向于零的位置间的距离。
配位数：一个原子或离子周围同种原子或异号离子的数目。
极化：离子紧密堆积时，带电荷的离子所产生的电厂必然要对另一个离子的电子云产生吸引或排斥作用，使之发生变形，这种征象称为极化。
同质多晶：化学组成相同的物质在不同的热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。
类质同晶：化学组成相似或相近的物质在相同的热力学条件下形成具有相同结构晶体的现象。
铁电体：指具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。
正、反尖晶石：在尖晶石结构中，如果A离子占据四面体空隙，B离子占据八面体空隙，称为正尖晶石。
如果半数的B离子占据四面体空隙，A离子和另外半数的B离子占据八面体空隙则称为反尖晶石。
反萤石结构：正负离子位置刚好与萤石结构中的相反。
压电效应：由于晶体在外力作用下变形，正负电荷中心产生相对位移使晶体总电矩发生变化。
结构缺陷：通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为结构缺陷。
空位：指正常结点没有被质点占据，成为空结点。
间隙质点：质点进入正常晶格的间隙位置。
点缺陷：缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，三维方向上的尺寸都很小。
线缺陷：指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列而产生的缺陷。
面缺陷：是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列而产生的缺陷。
离子极化的结果与晶格能矛盾
离子极化的结果与晶格能矛盾
近年来，关于离子极化结果与晶格能之间的矛盾屡见报端。
可鉴于晶格能的重要作用，无论是学术界还是应用方面都有着重大的意义。
一般情况下，离子极化结果不受晶格能的影响，即使在极化膜中，也能够有较大极化程度。
然而，在有些情况下，晶格能会影响离子极化结果产生共振吸收，使得离子极化效果受到一定的影响，晶格能是一种独特的量子现象。
在离子极化的吸收过程中，晶格能是一种类似拉曼光谱的作用，其中多个电荷密度对应于不同的谐振状态。
当某种类型的离子极化结果与晶格能的拉曼光谱不匹配时，晶体中的晶格能会随之变化，从而离子极化结果会受到一定程度的影响。
因此，晶格能可以被认为是一种相当特殊的能量，具有调整离子极化结果的功能。
近期，研究者们开发出了对离子极化结果与晶格能之间的矛盾进行检测的新方法，并已成功应用于实际的研究过程中。
该方法是利用量子比特衰减的原理，来实现光控制晶格能。
如此一来，利用该方法，研究人员可以更准确地分析离子极化结果与晶格能之间的矛盾。
总而言之，离子极化结果与晶格能之间的矛盾是一个重要问题，可以通过调节晶格能来准确控制离子极化膜，从而获得更高的极化度和高效率的极化效应。
研究者们还在不断探索新的方法来诊断和解决这一问题，期待今后的离子极化技术能够取得更大的进展！。
离子晶体 说课稿 教案 教学设计
教学过程一、课堂导入通过上一节的学习，你已知道金属晶体的基本性质了，除了金属晶体，晶体还有哪些类型？二、复习预习1.晶体有哪些类型？2.什么叫离子晶体？三、知识讲解考点1：离子晶体1．概念由阳离子和阴离子通过离子键结合，在空间呈现有规律的排列而形成的晶体。
2．常见AB型的离子晶体晶体类型NaCl型CsCl型ZnS型晶体结构模型配位数 6 8 4晶胞中微粒数Na＋ 4Cl－ 4Cs＋ 1Cl－ 1Zn2＋ 4S2－ 4符号类型Li、Na、K、Rb的卤化物、AgF、MgO等CsBr、CsI、NH4Cl等BeO、BeS等(1)概念：将1 mol离子晶体中的阴、阳离子完全气化而远离所吸收的能量。
(2)意义：衡量离子键的强弱。
晶格能越大，表示离子键越强，离子晶体越稳定。
(3)影响因素：①晶格能∝q1·q2r，即与阴、阳离子所带电荷的乘积成正比，与阴、阳离子间的距离成反比。
②与离子晶体的结构型式有关。
(4)实际应用：判断离子晶体熔沸点高低：对结构相似的离子晶体，一般来说阴阳离子间的距离越小，所带电荷数越多，晶格能越大，熔点越高。
如Al2O3>MgO；NaCl>CsCl等。
4．特性(1)熔点、沸点较高，而且随着离子电荷的增加，离子间距的缩短，晶格能增大，熔点升高。
(2)一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。
(3)在固态时不导电，熔融状态或在水溶液中能导电。
四、例题精析【例题1】1．下列物质的晶体属于离子晶体的是()A．苛性钾B．碘化氢C．硫酸D．醋酸【答案】A【解析】苛性钾含有离子键，故属于离子晶体；碘化氢、硫酸、醋酸均含有分子间作用力，故三者均为分子晶体。
【例题2】2．下列性质适合于离子晶体的是()A．熔点1 070 ℃，固态不导电，液态能导电B．熔点10.31 ℃，液态不导电，水溶液能导电C．能溶于CS2，熔点112.8 ℃，沸点444.6 ℃D．熔点97.81 ℃，质软，导电，密度0.97 g·cm－3【答案】A【解析】离子晶体的性质是熔点较高，固态不导电，液态和水溶液能导电，质脆。
材料科学基础名词解释(全)
晶体：即内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
非晶体：原子没有长程的排列，无固定熔点、各向同性等。
晶体结构：指晶体中原子或分子的排列情况，由空间点阵和结构基元构成。
空间点整：指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列，是人为的对晶体结构的抽象。
晶面指数：结晶学中用来表示一组平行晶面的指数。
晶胞：从晶体结构中取出来的反映晶体周期性和对称性的重复单元。
晶胞参数：晶胞的形状和大小可用六个参数来表示，即晶胞参数。
离子晶体晶格能：1mol离子晶体中的正负离子，由相互远离的气态结合成离子晶体时所释放的能量。
原子半径：从原子核中心到核外电子的几率分布趋向于零的位置间的距离。
配位数：一个原子或离子周围同种原子或异号离子的数目。
极化：离子紧密堆积时，带电荷的离子所产生的电厂必然要对另一个离子的电子云产生吸引或排斥作用，使之发生变形，这种现象称为极化。
同质多晶：化学组成相同的物质在不同的热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。
类质同晶：化学组成相似或相近的物质在相同的热力学条件下形成具有相同结构晶体的现象。
铁电体：指具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。
正、反尖晶石：在尖晶石结构中，如果A离子占据四面体空隙，B离子占据八面体空隙，称为正尖晶石。
如果半数的B离子占据四面体空隙，A离子和另外半数的B离子占据八面体空隙则称为反尖晶石。
反萤石结构：正负离子位置刚好与萤石结构中的相反。
压电效应：由于晶体在外力作用下变形，正负电荷中心产生相对位移使晶体总电矩发生变化。
结构缺陷：通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为结构缺陷。
空位：指正常结点没有被质点占据，成为空结点。
间隙质点：质点进入正常晶格的间隙位置。
点缺陷：缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，三维方向上的尺寸都很小。
线缺陷：指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列而产生的缺陷。
面缺陷：是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列而产生的缺陷。
晶格能
例2 关于O2＋氧分子正离子的化合物的合成 由例1知道，将O2与PtF6放到一起就可以生成O2PtF6，且知
O2 O2＋＋e △IHmθ(O2)＝1175.7 kJ·mol－1 比较 △IHmθ(O)＝1314 kJ·mol－1
＝545 kJ·mol－1
于是△Hθ＝△IHmθ(O2)＋△IHmθ(F－,g)＋△H1θ－△latHmθ ＝1175.7－270.7－377.5－545＝－17.5 kJ·mol－1
分析可知，生成的过程是明显的熵减的过程，按△G＝△H －T△S，当△S<－58.7J·K－1·mol－1时就会使△Gθ>0。所以△Gθ 可能是一个正值，计算的结果似乎有些令人泄气。
NaCl(s) L
－△fHm
Na＋(g) + I
Na(g) + S
Na(s) +
Cl－(g) Ea
Cl(g) 1/2 B
1/2 Cl2(g)
L ＝(S＋I)Na＋(1/2 B＋Ea)Cl－△fHm
这个热力学循环，称为玻恩－哈伯热化学循环(Born-Haber Cycle)， 显然这个循环的理论基础是盖斯定律。
成焓来说明其稳定性，先写出CrCl的玻恩－哈伯热化学循环(类似于NaCl)。
CrCl(s)
Cr＋(g) + Cl－(g)
L
I
Ea
Cr(g) + Cl(g)
－ห้องสมุดไป่ตู้fHm
S
1/2 B
Cr(s) + 1/2 Cl2(g)
L ＝(S＋I)Cr＋(1/2 B＋Ea)Cl－△fHm
一晶格能的定义(精)
1 计算假想化合物的生成焓
例如, 从Cr原子的价层结构3d 54s 1来看，Cr失去1个4s电子后成为3d 5半充 满构型。这种结构似应是稳定的，因而似应有CrX(X＝F、Cl、Br、I)化合物 存在，但实际上却未能制造出这类化合物。下面以CrCl为例，用计算它的生 成焓来说明其稳定性，先写出CrCl的玻恩－哈伯热化学循环(类似于NaCl)。
需要指出的是，在有些书中，将晶格能定义为一组互相远离的气态离子，按 规则的晶体排列起来构成1mol离子晶体时所释放的能量。但是按照文献提供的或 理论计算的晶格能数据都是正值，而按这种定义得到的符号与热力学习惯相反。 这种矛盾，很多人注意到了，为此为了与SI的单位一致，国外的书现在一般都采 用前述定义，而在我们国家，不知什么原因，至今仍有不少人使用后面的定义。
晶格能及其应用
一 晶格能的定义 晶格能 又称点阵能。被定义为在 0K 、 1 个标准压力下 ,
1mol 离子晶体转化成相互无限远离的气态离子时内能的变化值， 用符号L0表示。 (1mol) MXn Mn+(g)＋nX－(g) L0＝△U0θ 一般地，为了方便，设LT＝L0 设此过程中的焓变为△HTθ △HTθ＝△UTθ＋△n(g)RT 根据前面所述，对于实验化学家来说，焓和能的概念是严 格区分的，但数据上是混淆使用的，因此可将上式中的△n(g)RT 忽略。于是玻 恩指数 n 为正、负离子玻恩指数的 平均值。以NaCl为例，Na+有 Ne的 结构，玻恩指数取 7 ， Cl － 有 Ar 的 结构，玻恩指数取9，对NaCl，n＝ (7＋9)/2＝8。 代入相应的数值并经过单位换 算，得到： 1.389×105MZ+Z－ 1 L0＝ (1－ ) kJ· mol－1 r0 n 由这个公式算出的值一般是比较精确的。但是，在上述公式 中马德隆常数 M 随晶体的结构类型不同而有不同的值，对于结构 尚未知道，以及要预计某种迄今为止还未得到的离子化合物来说， 马德隆常数数值是无法确定的。因而必须寻求可以避免使用马德 隆常数的计算公式。在这方面最成功的要算卡普斯钦斯基，他找 到了一条经验规律: M大约同成正比(＝n++n－,其中n+、n－分别 是离子晶体化学式中正、负离子的数目), 其比值M/约为0.8( )， 取34.5，于是，晶格能计算公式变成了：
离子晶体的晶格能大于分子晶体的键能
离子晶体的晶格能大于分子晶体的键能教学目标：了解几种晶体类型(离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体)及其性质，了解各类晶体内部微粒间的相互作用。
能够根据晶体的性质判断晶体类型等。
科学知识技能：熟悉三类晶体的代表物结构;学会计算晶体中各种微粒的个数之比。
能力培育：通过晶体(或晶胞)结构的观察，提高学生的观察能力。
通过对“晶胞”概念的阐述，力求学生能够想象整个晶体结构，培养学生的想象能力。
通过分析“晶体中的每个微粒为几个晶胞所共有”，计算“晶体中原子的个数、化学键的数目”等问题的训练，提高学生分析推理能力。
一.四种晶体结构与性质的比较晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体定义离子间通过离子键融合而构成的晶体分子间通过分子间作用力融合而构成的晶体原子间通过共价键结合而构成空间网状结构的晶体金属阳离子跟自由电子通过金属键结合而构成的晶体形成微粒阴阳离子分子原子金属阳离子、自由电子微粒间作用力离子键分子间作用力共价键金属键有没有分子存有只有气态时存有单个分子存有分子并无分子并无分子熔点、沸点较低(少数熔化极易水解) 很低很高通常较低有高有低硬度软而多汁硬度较小非常大有大有小、导电性晶体不导电，溶于水或熔化状态导电晶体不导电，溶于水后能电离的其溶液可导电，熔化不导电不导电(硅是半导体) 易导电导热性不良不良不良良机械加工性能不良不良不良良物质种类大多数盐类、强碱、开朗金属氧化物气体、多数非金属单质、酸、多数有机物金刚石、晶体硅、晶体二氧化硅、碳化硅、硼、氮化硅金属与合金实例na2o nacl 干冰、碘金刚石、晶体硅 na/mg/al 注意：1、离子晶体中一定不含离子键，可能将不含键。
熔融时只毁坏离子键。
2、分子晶体中一定含分子间作用力，不一定都含共价键。
熔化时只破坏分子间作用力3、原子晶体中只不含共价键，熔融时只毁坏共价二.晶体类型的判断。
(一)、根据各类晶体的定义推论：根据构成晶体的粒子和粒子间的作用力类别进行判断。
晶格能的定义
一 晶格能的定义
晶格能 又称点阵能。被定义为在0K、1个标准压力下,
1mol离子晶体转化成相互无限远离的气态离子时内能的变化值，
用符号L0表示。
(1mol) MXn
Mn+(g)＋nX－(g)
L0＝△U0θ 一般地，为了方便，设LT＝L0
设此过程中的焓变为△HTθ △HTθ＝△UTθ＋△n(g)RT
由Xe和PtF6生成Xe[PtF6]的反应焓变为－60 kJmol－1, 表明 它是有可能形成的,于是巴列特将PtF6蒸气与过量的Xe在室温下 混和，果然立即制得了一种不溶于CCl4的红色晶体，当时认为 是Xe[PtF6]。后来的研究表明，这个反应也不那么简单，产物也 不是简单的Xe[PtF6]，而是多种化合物的混合物。
其中△H1θ是 BF3 (g)＋F－ (g)
BF4－ (g)的焓变。
已知△fHmθ／kJ·mol－1 －1137 －270.7 －1785.2
算得 △H1θ＝－377.5 kJ·mol－1
由 于 O2 ＋ BF4 － 还 未 合 成 出 ， 其 结 构 更 不 知 道 ， 但 可 对 △latHmθ(O2＋BF4－)进行估算：
现在的问题是：欲合成O2＋的化合物，即要使O2失去电子， 使其氧化，显然这是较困难的。故应选择一个强氧化剂，如F2， 且已知F－作为路易斯碱容易与缺电子化合物BF3结合成BF4－，故 设计一个合成O2＋的化合物的反应如下：
O2 (g) ＋ 1/2F2 (g) ＋ BF3 (g)＝O2＋BF4－ (s) 反应的△Hθ可由玻恩－哈伯热化学循环得到：
事实上，四氟硼酸氧分子已于1964年合成出来了，上述 分析就是取自合成者的思考过程，其合成方法与上述讨论的 方法类似但稍有改变。
晶格能和离子键的关系
晶格能和离子键的关系离子键是一种强烈的化学键，形成于由正负电荷的离子之间的相互吸引。
晶格能是指离子化合物中离子排列所释放出的能量。
晶格能的大小与离子键的强度有着密切的关系。
离子键的形成是由于离子之间的电荷相互作用。
正离子与负离子之间产生的静电吸引力使它们结合在一起形成离子晶体。
离子键的强度主要取决于离子的电荷量和离子间的距离。
电荷量越大，离子间的吸引力越强，离子键也就越强。
而离子间的距离越小，电荷间的相互作用力也就越大，离子键的强度也就越大。
晶格能是指离子排列所释放出的能量。
当离子排列形成晶体时，离子间的排斥能会被释放出来，形成晶格能。
晶格能是离子晶体稳定性的重要指标，也是离子键强度的度量。
晶格能的大小取决于离子的电荷量和离子间的距离。
离子的电荷量越大，离子间的相互作用力也就越强，晶格能也就越大。
例如，钠离子和氯离子形成的晶体中，钠离子具有+1的电荷，氯离子具有-1的电荷，它们之间的相互作用力非常强，晶格能也相对较大。
而在镁离子和氧离子形成的晶体中，镁离子具有+2的电荷，氧离子具有-2的电荷，虽然电荷量相同，但由于电荷的符号相同，相互作用力较小，晶格能也较小。
离子间的距离也是影响晶格能的重要因素。
离子间的距离越小，电荷间的相互作用力也就越大，晶格能也就越大。
例如，在氯化钠晶体中，钠离子和氯离子之间的距离非常小，电荷间的相互作用力非常强，晶格能也较大。
而在氧化镁晶体中，镁离子和氧离子之间的距离较大，电荷间的相互作用力较小，晶格能也较小。
总结起来，晶格能和离子键的关系十分密切。
离子键的强度取决于离子的电荷量和离子间的距离，而晶格能则是离子排列所释放出的能量。
离子的电荷量越大，离子间的距离越小，离子键的强度和晶格能也就越大。
通过研究晶格能和离子键的关系，可以更好地理解离子化合物的性质，并为材料科学的发展提供理论依据。
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物质 NaF 熔点 995
组成相似的离子晶体，离子半径越小， 组成相似的离子晶体，离子半径越小，离子 电荷越多，离子键越强，晶体熔点沸点越高。 电荷越多，离子键越强，晶体熔点沸点越高。
二、晶格能
1、定义：气态离子形成1摩离子晶体时释放的 定义：气态离子形成1 能量，通常取正值。 能量，通常取正值。
4、下表列出了钠的卤化物和硅的卤化物的 、 熔点： 熔点： NaX NaF NaCl NaBr NaI
熔点 SiX4 熔点 995 SiF4 -90.2 801 SiCl4 -70.4 775 SiBr4 5.2 651 SiI4 120.5
回答下列问题： (1)钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔 点高很多，其原因是__________________。 (2)NaF 的熔点比NaBr的熔点高的原因是 。 SiF4 的熔点比SiBr4的熔点低的原因是 。 (3)NaF和NaBr的晶格能的高低顺序为 ， 硬度大小为 。
※
越大, 晶格能U越大,表明离子晶体中的离子键 越牢固。 越牢固。
3、晶格能对离子晶体物理性质的影响 、
晶格能越大 ；（离子键越强 （1）形成的离子晶体越稳定；（离子键越强） ）形成的离子晶体越稳定；（离子键越强） （2）熔点越高； ）熔点越高； （3）硬度越大； ）硬度越大； （4）晶格能大小还影响着离子晶体在水中的溶解 溶解热等性质。 度、溶解热等性质。
NaCl晶体中阴、 NaCl晶体中阴、阳离子配位数 晶体中阴
CsCl晶体中阴、 CsCl晶体中阴、阳离子配位数 晶体中阴
配位数8 Cs+配位数8
配位数8 Cl+配位数8
？
钠的卤化物及碱金属的氯化物的熔点 有何变化规律？说明什么？ 有何变化规律？说明什么？
NaCl NaBr NaI 801 755 651 NaCl KCl 801 776 RbCl CsCl 715 646
符号：U、单位： KJ·mol-1 单位： 符号： 例: Cs+(g) + Cl-(g)→ CsCl(s); U = 689 KJ·mol-1
【练习】下列热化学方程式中，能直接表示 出氯化钠晶格能的是（ A ） A、Na+（g） + Cl-（g） → NaCl（s）; △H1 B、Na（s） + Cl（g） → NaCl（s）;△H2 C、2Na+（g）+ 2Cl-（g） →2NaCl（s）;△H3 D、 Na（g） + Cl（g） → NaCl（s）;△H4
随堂练习
1、下列大小关系正确的是（ B ） A、晶格能：NaCl<NaBr B、硬度：MgO>CaO C、熔点：NaI>NaBr D、熔沸点：CO2>NaCl
2、已知：三种氟化物的晶格能如下表
晶格能/KJ·mol-1 Na+ Mg2+ Al3+ 923 2957 5492
三种氟化物的晶格能的递变原因是 _______________________________________.
仔细阅读表3 仔细阅读表3—8，分析晶格能的大小与哪些因素 有关？ 有关？
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2、影响晶格能的大小的因素——离子的 影响晶格能的大小的因素 离子的 电荷数和离子半径
（1）阴、阳离子所带电荷的越多晶格能越大。 阳离子所带电荷的越多晶格能越大。 阳离子的半径越小，晶格能越大。 （2）阴、阳离子的半径越小，晶格能越大。
【练习】有关晶格能的叙述正确的是（C）
A、晶格能是气态原子形成1摩尔离子晶体释 放的能量 B、晶格能通常取正值，但有时也取负值 C、晶格能越大，形成的离子晶体越稳定 D、晶格能越大，物质的硬度反而越小
4、岩浆晶出规则的影响因素： 岩浆晶出规则的影响因素：
）、晶格能 主要）：晶格能越大， 晶格能（ ）：晶格能越大 （1）、晶格能（主要）：晶格能越大，岩浆 中的矿物越易结晶析出。 中的矿物越易结晶析出。 ）、浓度 （2）、浓度：越早达到饱和，越易析出。 ）、浓度：越早达到饱和，越易析出。
3、已知：硅酸盐和石英的晶格能如下表：
硅酸盐矿 物和石英 橄榄石 辉石 角闪石 云母 长石 石英 晶格能（ KJ/mol） 4400 4100 3800 3800 2400 2600
回答下列问题： （1）橄榄石和云母晶 出的顺序 是 。 （2）石英总是在各种 硅酸盐析出后才晶出的 原因是 。 （3）推测云母和橄榄 石的熔点顺序为 ， 。 硬度大小为
离子晶体 晶格能
Lx 2011.11.29
知识回顾： 知识回顾：
1、离子晶体的概念： 离子晶体的概念： 阴离子和阳离子通过离子键结合而成的晶体。 阴离子和阳离子通过离子键结合而成的晶体。 2、构成微粒： 构成微粒： 阴、阳离子 相互作用： 3、相互作用： 离子键 4、离子晶体的物理性质 、
（1）熔沸点较高，难挥发、难于压缩、硬 ）熔沸点较高，难挥发、难于压缩、 而脆，无延展性； 而脆，无延展性； （2）一般易溶于水，难溶于非极性溶剂； ）一般易溶于水，难溶于非极性溶剂； （3）固体不导电，但熔化后或溶于水后能 ）固体不导电， 导电。 导电。 配位数： 5、配位数： 指一个离子周围最邻近的异性离子的数目 6、NaCl和CsCl晶体的晶胞中阴阳离子的配位数： NaCl和CsCl晶体的晶胞中阴阳离子的配位数： 晶体的晶胞中阴阳离子的配位数