《离子晶体》课件

NaCl的晶体结构模型
---Cl- --- Na+
NaCl晶体中阴、阳离子配位数
（2）氯化铯型晶胞
CsCl的晶体结构及晶胞构示 意图
---Cs+ ---Cl-
CsCl晶胞
（1）铯离子和氯离子的位置：
铯离子：体心
氯离子：顶点；或者反之。 （2）每个晶胞含铯离子、氯 离子的个数 铯离子：1个 ；氯离子：1个 （3）与铯离子等距离且最近 的铯离子、氯离子各有几个？
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综合应用
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(2)天然的和大部分人工制备的 晶体都存在各种缺陷，例如在 某种NiO晶体中就存在以下缺陷： 一个Ni2+空缺，另有两个Ni2+被 两个Ni3+所取代。其结果晶体仍 呈电中性，但化合物中Ni和O的 比值却发生了变化。某氧化镍 样品组成为Ni0.97O,试计算该晶 体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。
（2）0.97 mol的镍离子的平均带电量为2，那 么1 mol镍离子的平均带电量为2/0.97，这是 +2和+3价的镍离子的共同电量，由此可列方程 式。不同于上解的是，这种做法将0.97 mol镍 离子化为1 mol镍离子来计算。
解法一：
设1molNi中含Ni2+ x mol，则含Ni3+（1-x）mol ，根据电荷守恒：
形成的离子晶体越稳定；（离子键越强）
熔点越高；硬度越大。 晶格能 q1 q2 r
【总结归纳二】
物质的熔点与晶体类型的关系 1、若晶体类型不同，一般情况下：原子晶体＞离子晶 体＞分子晶体。 2、若晶体类型相同，则有： ⑴离子晶体中，结构相似时，离子半径越小，离子电荷 越高，晶格能越大，离子键就越强，熔点就越高。 ⑵原子晶体中，结构相似时，原子半径越小，共价键键 长越短，键能越大，熔点越高。 ⑶分子晶体中（不含氢键时），分子组成和结构相似时， 相对分子质量越大，范德华力就越强，熔点就越高。 ⑷金属晶体中，离子半径越小，离子电荷越高，金属键 就越强，熔点就越高。合金的熔点比它的各成分金属的 熔点低。
KBr AgCl、 MgO、CaS、 BaSe
CsCl、CsBr、 CsI、TlCl
ZnS型
Zn2+：4 S2-： 4 -----------
Zn2+：4 ZnS、AgI、 S2-：4 BeO
AB2 CaF2 型
Ca2+：8 ----------- Ca2+：4
F-： 4
F-： 8
碱土金属卤化 物、碱金属氧 化物。
N即i晶2+、体O中2－每个个数小均正为方: 体4×中18平=均12（含个有）1/2个
NiO.其质量为: 74.7g ×
6.02×1023
1 2
而此小正方体体积为
3
4
8
8
7
(a×10-8㎝)3
故NiO晶体密度为：
1
2
5
6
74.7g × 6.02×1023
1 2
(a×10-8㎝)3 =
62.0 a3
g.
差别较大
差别较大
无（硅为半导体） 无
导体
实例
金刚石、二氧化硅、 晶体硅、碳化硅
Ar、S等
Au、Fe、Cu、钢 铁等
氯化钠晶体
粉末状氯化钠晶体
3.4离子晶体
氯化钠的形成过程：
2Na + Cl2 == 2NaCl
Na
+11
+17
Cl
Na+
+11
+17
Cl-
Na+ Cl-
一、离子晶体
1、定义：由阳离子和阴离子通过离 子键结合而成的晶体。
各类型离子晶体晶胞的比较
晶体 晶胞 类型 类型
晶胞结构 示意图
距离最近 每个晶 配位数 且相等的 胞含有
相同离子 离子数
实例
NaCl 型
AB CsCl 型
Na+：6 Na+：12 Na+：4 Cl-： 6 Cl-： 12 Cl-： 4
Cs+：8 Cs+：6 Cs+：1 Cl-： 8 Cl-： 6 Cl-：1
（1）MｇO＞KCｌ （2）MｇO＞SｒS （3）NａF＞NａCｌ＞NａBｒ
课堂练习题
• 中学教材上图示的NaCl晶体结构，它向三维空间延伸
得到完美晶体。NiO晶体结构与NaCl相同，Ni2＋与邻近
的O2-核间距为a×10-8 ㎝，计算NiO晶体密度（已知NiO
摩尔质量为74.7g·mol-1)
解：在该晶体中最小正方体中所含的
总结一
❖ 离子晶体有什么特点？
无单个分子存在；NaCl不表示分子式。
熔沸点较高，硬度较大，难挥发难压缩。 且随着离子电荷的增加，核间距离的缩短， 晶格能增大，熔点升高。
一般易溶于水，而难溶于非极性溶剂。
固态不导电，水溶液或者熔融状态下能导 电。
❖ 哪些物质属于离子晶体？
强碱、部分金属氧化物、部分盐类。
（1）：x+2y=0.97 镍离子个数守恒 x+3y=1 氧离子个数守恒
（2）：（x+2y ）/（x+3y）=0.97/1 同样 可以求出三价镍与二价镍离子数目之比。
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①钠离子和氯离子位于立方体的顶角上，并交错排列。 ②钠离子：体心和棱中点；氯离子：面心和顶点，或者 反之。
（2）每个晶胞含钠离子、氯离子的个数 计算方法：均摊法 顶点占1/8；棱占1/4；面心占1/2；体心占1
（3）与Na+等距离且最近的Na+ 、Cl- 各有几个？
与Na+等距离且最近的Na+ 有： 12个 与Na+等距离且最近的Cl- 有： 6个
2、成键粒子：阴、阳离子 3、相互作用力：离子键
4、常见的离子晶体：
强碱、活泼金属氧化物、大部分的盐类。
5、晶胞类型： （1）氯化钠型晶胞
Na+Cl-CNl-a+NaCN+laN-+aC+l- Na+
Na+ClC- l-
NaC+ l-
Cl- NaN+a+NaCC+ll--
Na+
ClNa+ Cl-
Cl-
二、晶格能
❖ 定义：气态离子形成1摩离子晶体时释放的
能量。 仔细阅读表3—8，分析 ❖ 晶格能的晶大格小能与阴的、大阳小离与子离所子带晶电荷的乘积
成正比，体与的阴熔、阳点离有子什间么的关距系离？成反比。 简言之,晶格离能的子大晶小体与离的子晶带格电能量成与正哪比,与离子半
径成反比. 晶格些能因越素大有：关？
㎝-3
总结
综合应用
变式 (1)NiO晶体结构与 NaCl相同，设NiO的摩尔 质量M g/mol,密度为 ρg/mL,阿伏加德罗常数为 NA,求晶胞中两个距离最近 的氧离子中心间的距离为 解题思路：（1）每个多晶胞少中cm含?NiO的个数（2）
一个晶胞的质量（3）一个晶胞的体积（4）晶胞 的边长（5）晶胞中任一个面对角线长度的一半
离子晶体 NaCl CsCl
阴离子的配位数
6Baidu Nhomakorabea8
阳离子的配位数
6 8
决定离子晶体结构的因素
❖几何因素
晶体中正负离子的半径比
❖电荷因素
晶体中正负离子的电荷比
❖键性因素
离子键的纯粹程度（纯粹因素）
科学视野
[阅读思考] 碳酸盐热分解的实质是什么？ 表3-7的有关数值说明了什么？
组成碳酸盐中阳离子的金属的金属 性越弱，金属阳离子的半径越小，碳酸 盐的热稳定性越差，反之越好。
参考答案： Ni3+ ：Ni2+＝6 ：91
分析：
本题命题角度较新颖，实际上难度不 大，第（2）题所提供的Ni0.97O信息，实 际上是一种“平均化学式”。尽管题给 示 意 图 及 题 目 叙 述 中 提 到 了 有 “ Ni2+” 空缺，但“Ni0.97O”的平均化学式与所 述的“空缺”无关，它只是遵循着电中 性原则，即由于掺杂多带一个电荷的 Ni3+代替了部分Ni2+ ，才使“NiO”变成 了“Ni0.97O”。
Na+
Cl- Na+ Na+
Cl- NaC-+ l
Na+ ClNa+
NaC+ l-
Cl-
Na+
Cl-
Na+ Cl-
Na+
Cl-
Cl- Na+ Na+
NaC-+ l
ClNa+
ClNa+
可见：在NaCl晶 体中，钠离子、 氯离子按一定的 规律在空间排列 成立方体。
氯化钠的晶胞
（1）钠离子和氯离子的位置：
铯离子：6个 ；氯离子：8个
(3)CaF2型晶胞
①Ca2+的配位数： 8 ②F-的配位数： 4 ③一个CaF2晶胞中 含： 4个Ca2+和 8个F-
(4)ZnS型晶胞
①阳离子的配位数：4 ②阴离子的配位数：4 ③一个ZnS晶胞中含： 4个阳离子和4个阴离子
科学探究：
❖ 找出CsCl、NaCl两种离子晶体中阳离子和 阴离子的配位数，它们是否相等？
知识回顾：三种晶体类型与性质的比较
晶体类型
概念
作用力
构成微粒 熔沸点
物 理 硬度 性 质 导电性
原子晶体
相邻原子之间以共价 键相结合而成具有空
间网状结构的晶体
分子晶体
金属晶体
分子间以范德 华力相结合而
成的晶体
通过金属键形成的 晶体
共价键
范德华力
金属键
原子
很高 很大
分子 很低 很小
金属阳离子 和自由电子
2x+3(1-x)=2/0.97 x=91/97
n(Ni3+): n(Ni2+)=(1-91/97)∶91/97=6∶91
解 法 二 ： 因 为 中 Nio.97O 中 既 有 +2 价 的 离 子
又有+3价的镍离子，所以可写成xNiO·yNi2O3 的复合形式，该形式中很容易看出镍离子的总 和为x+2y，氧离子的总和为x+3y，因此可列方 程如下：
练习
❖ 1、下表列出了有关晶体的知识，其中错误的是（ B ）
A
B
C
D
晶体
硫化钾 干冰 金刚石 碘
组成晶体的微粒 阴阳离子 分子 原子 分子
晶体微粒间存在的 离子键 作用力
共价键 共价键 范德华力
❖ 2、下列物质的晶体，按其熔点由低到高的排列顺序正确的 是（ C ）
A．NａCｌ、SｉO2、CO2 B．NａCｌ、CO2、SｉO2 C．NａCｌ、MｇO、SｉO2 D．NａCｌ、SｉO2、MｇO ❖ 3、用离子的电荷和半径解释下列离子晶体熔点高低的顺序。