离子晶体的结构李会巧全解
离子晶体知识点总结
离子晶体知识点总结一、离子晶体的结构离子晶体的结构是由正负离子通过静电相互作用形成的，其晶胞结构可以用晶体学的方法进行描述。
一般来说，离子晶体的结构可以分为六种类型：1. 离子节构这种结构由大部分阳离子和阴离子相互交错排列组合而成。
其中阳离子通常占据晶格的交叉点，而阴离子则占据空隙。
这种结构常见于氯化钠、氧化镁等物质中。
2. 离子面心结构在这种结构中，阳离子和阴离子分别占据晶格的面心位置，形成一种规则的排列方式。
这种结构常见于氧化铝、氟化钙等物质中。
3. 离子体心结构在这种结构中，阳离子占据晶格的体心位置，而阴离子则占据晶格的角落位置。
这种结构常见于氧化锌、氯化钠等物质中。
4. 同心柱状结构这种结构由阳离子和阴离子分别沿晶轴的方向排列组合而成。
这种结构常见于氯化铵等物质中。
5. 同心层状结构这种结构由阳离子和阴离子分别沿晶轴的垂直方向排列组合而成。
这种结构常见于氧化镁、氯化铜等物质中。
6. 同心环状结构这种结构由阳离子和阴离子分别沿晶轴的环状方向排列组合而成。
这种结构常见于氧化铝、氟化钙等物质中。
以上这几种结构都是离子晶体常见的结构类型，通过这些结构，我们可以更好地理解离子晶体的排列方式和性质特点。
二、离子晶体的性质离子晶体具有一些特殊的性质，其中包括：1. 高熔点和硬度由于离子晶体中离子之间的静电作用力非常强大，因此离子晶体通常具有较高的熔点和硬度。
这也使得离子晶体可以在高温和高压下稳定存在。
2. 良好的导电性由于离子晶体中包含正负离子，因此在一定条件下，离子晶体可以导电。
但在晶格结构稳定的情况下，离子晶体通常是绝缘体，不导电。
3. 显著的光学效应在一些特殊的条件下，离子晶体可以表现出显著的光学效应，如双折射、自旋光等。
这些光学效应使得离子晶体在光学器件和光学应用方面有着重要的应用价值。
4. 良好的热稳定性由于离子晶体中存在强大的离子键，使得离子晶体具有良好的热稳定性。
即使在高温和高压条件下，离子晶体的晶格结构也能保持稳定。
第18讲3.6离子晶体(学生版)-2024年高中化学同步精品讲义(选择性必修二)
第18课离子晶体1．能结合实例描述离子键的成键特征及其本质。
一、离子键1.概念：阴、阳离子之间通过形成的化学键，叫做离子键。
2.成键微粒：和。
①阴离子可以是离子或离子，如Cl-、O2-、H-、O22-、OH-、SO42-等。
②阳离子可以是离子(如K+、Ag+、Fe3+)或离子（NH4+）。
3.实质：离子键的本质是一种。
静电作用包括力和力。
当这些作用达到平衡后，即形成稳定的离子化合物。
①阴、阳离子之间的使阴、阳离子相互吸引，阴、阳离子的核外电子之间、原子核之间的使阴、阳离子相互排斥。
②当阴、阳离子之间的和达到平衡时，阴、阳离子保持一定的，形成稳定的离子键，整个体系达到状态。
4.特征：离子键没有性和性。
阴、阳离子在各个方向上都可以与相反电荷的离子发生静电作用，即没有性；在静电作用能够达到的范围内，只要空间允许，一个离子可以同时吸引多个带相反电荷的离子，即没有性。
因此，以离子键结合的微粒倾向于形成紧密堆积，使每个离子周围尽可能多地排列带异性电荷的离子，从而达到稳定结构。
5.形成条件：一般应满足两种元素的电负性之差大于这一条件，即活泼的金属与非金属之间通常能形成离子键。
6.影响因素：离子晶体中离子半径越，离子所带电荷越，离子键越。
二、离子合物与离子晶体1.离子合物：(1)由形成的化合物叫离子化合物。
【特别提醒】有的离子化合物只含有离子键，有的离子化合物中既含有离子键又含有共价键。
(2)离子液体与离子化合物的区别①表示的物质不同：离子化合物是指所有的离子化合物，而离子液体所对应的是部分子化合物。
②不同：离子化合物对所含的阴、阳离子没有更具体的要求，而离子液体中的大多数含有体积很大的阴、阳离子。
③不同：离子化合物的熔点，有的较低，有的较高，有的很高，而离子液体保持液态的温度为室温或稍高于室温。
(3)常见的离子化合物①金属元素与非金属元素形成的化合物，如NaCl、CaF2、K2O、MgO等。
②金属元素与形成的盐类化合物，如Na2SO4、Fe2(SO4)3等。
离子晶体(优秀版)ppt课件
13
二、离子晶体结构的 计算
14
例题 （一）．晶体中结构单元微粒实际数目的
计算、离子晶体化学式的确定
例1.在氯化钠晶胞中，实际的钠离子和
氯离子各有多少个？
晶位于胞顶中点的的氯微离粒子，晶数胞=1完2全×拥14有+其11=/48。
钠位于离面子心数的微= 粒8×，晶81 胞+完6全×拥12 有=其41。/2。 即位钠于棱离上子的与微氯粒离，子晶胞个完数全比拥为有4其:41=/41。:1，
晶体的分类: 根据构成晶体的微粒和微粒间的作用. 离子晶体、分子晶体、原子晶体、金属晶体
6
晶体类型 微粒 作用力 熔沸点 典型实例 离子晶体 离子 离子键 较高 NaCl、CsCl
7
一、离子晶体的空间结 构
8
1、NaNCalC的l 的晶晶体体结结构构模示型意图
---Cl- --- Na+
9
CsCl 的晶体结构模型
讨论总结： 晶体的特点：具有规则的几何外形 具有一定的熔点
4
材料2：
氯化钠 熔 点 801 （℃）
干冰 -56.2
金刚石 玻璃 3550 无固定熔点
讨论总结：
晶体的特点：具有规则的几何外形 具有一定的熔点
5
晶体的概念 什么叫晶体：
通过结晶过程形成的具有规则几 何外形的固体叫晶体。
晶体为什么具有规则的几何外形呢? 构成晶体的微粒有规则排列的结果.
你应该选择保送读大学的。麦克深情地对妻子说：你是我做过的最好选择，只是我忘记了。
你很容易找到。他是我们三年级二班的一个男生，晨会、做操、放学排路队时总是站在第一排，教室里最脏的抽屉一定是他的。对了，他的书包通常不是放在课桌抽屉里，而是扔在地 上。几乎每节课我都要提醒他或是帮他捡起，但下节课再来看，他的书包又咧着大嘴躺在了地上，书本散落一地，他的双脚，正无情地踩在一个练习本上……每每此时，我都无语凝噎， 不忍直视那么，他的抽屉里不放书包放什么？课外书、牛奶盒、瓜皮果壳、小玩具、蚂蚁、毛毛虫、小树枝、黑乎乎的樟树籽、金灿灿的棕榈树籽……总之，五花八门，应有尽有。老 师刚收缴了一批，立马他又塞进另一批……其更新换代的速度堪比火箭发射，让人叹为观止……因为小Z的不讲卫生，每到周一换座位时，轮到坐他座位的同学总是叫苦连天、自认倒 霉，皱着眉头、捂着口鼻一遍一遍地擦，先用抹布蘸着水擦，再用纸巾擦，直到完全闻不到异味才勉勉强强坐下。尽管如此，小Z同学却有很多的好朋友。每次分组活动，大家都抢着
2020高考热点---离子晶体晶胞结构详细解析
= 58.5 / NA×4 a3
变式：若NaCl晶体的密度为ρg/cm3，则 NaCl晶体中Na ＋与Na+间的最短距离是多少？
6、NaCl型晶胞投影
8
7、NaCl型晶胞参数坐标
每个晶胞含有4个Cl－和4个Na＋， 它们的原子分数坐标为：
Na＋：1/2，1/2，1/2 1/2，0，0
Cl－： 0，0，0
22
22
22
B为( 1 , 1 , 1 ), ( 3 , 1 , 1 ), ( 1 , 3 , 1 ),( 1 , 1 , 3 ) 444 444 444 444
( 3 , 3 , 1 ), ( 3 , 1 , 3 ), ( 1 , 3 , 3 ),( 3 , 3 , 3 ) 444 444 444 444
填充最完整的一种晶胞 顶点（0，0，0） 面心(0，1/2，1/2)，(1/2，0，1/2)，(1/2，1/2，0)； 体心(1/2，1/2，1/2) 棱心(1/2，0，0)；(0，1/2，0)；(0，0，1/2)；
四面体全填充（1/4,1/4,1/4）；1/4,3/4,1/4）； （3/4,1/4,1/4）；（3/4,3/4,1/4）； （1/4,1/4,3/4）；（1/4,3/4,3/4） （3/4,1/4,3/4）；（3/4,3/4,3/4）
1/2，1/2，0
0，1/2，0 0，1/2，1/2
0，0，1/2 1/2，0，1/2
8、碱金属的卤化物、氢化物，碱土金属的氧化 物、硫化物、硒化物、碲化物，过渡金属的 氧化物、硫化物，以及间隙型碳化物、氮化 物都属NaCl型结构。
变式训练
氯化铯晶胞结构解析
CsCl的晶体结构 ——晶胞为体心立方体
A为(0,0,0),( 1 , 1 ,0), ( 1 ,0, 1 ), (0, 1 , 1 ) 22 2 2 22
第四节离子晶体第2课时
△H2
D 、Na (g) - e- = Na+ (g) ; △H3
E、1/2Cl2(g)=Cl(g);
△H4
F、Cl(g) + e- =Cl-(g);
△H5
写出△H1与△H 、△H2、△H3、△H4、△H5之
间的关系是： △H1= △H+ △H2+ △H3+ △H4+ △H5
4. 中学教材上图示的NaCl晶体结构，它向三维空间延伸
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.
㎝-3
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
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 ×
BD..NNaaCCll、、CSOiO22、、SMiOg2O
3.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); △H
B、Na (s) + 1/2Cl2 (g) = NaCl(s); △H1
C、Na (s)= Na (g) ;
高中化学 选修3 第三章第四节
高二化学《物质结构与性质》精品课件2：3.2.2离子晶体
属元素
C 活泼金属和活泼非金属一定形成离子
键
D 具有离子键的化合物一定是离子化合
物, 离子化合物中一定含有离子键
的铯离子、氯离子各有几个？ 铯离子：6个 ；氯离子：8个
根据硫化锌的结构模型确定晶胞，并分析 其构成。每个晶胞中有 4 个Zn2+，
有 4 个S2-。
4. 晶格能 (可以用来衡量离子键的强弱)
（1）概念：将1mol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：一般而言，晶格能越大，离子晶体 的离子键越强，离子晶体越稳定。
练习
1、碱金属与卤素所形成的化合物大都具
有的性质是
（） A
① 较高沸点 ② 能溶于水 ② 水溶液能导
电 ④ 低熔点 ⑤ 熔融状态不导电
A ①②③ B ③④⑤
C ①④⑤ D ②③⑤
2、下列关于离子键的描述中正确的是
D （
）
A 离子键是由阴阳离子通过静电吸引形
成的
B 凡是含有离子键的化合物一定含有金
KBr AgCl、 MgO、CaS、 BaSe
CsCl、CsBr、 CsI、TlCl
ZnS型
Zn2+：4 Zn2+：4 Zn2+：4 ZnS、AgI、 S2-： 4 S2-： 4 S2-：4 BeO
AB2 CaF2 型
Ca2+：8 Ca2+：8 Ca2+：4 F-：（3）在NaCl晶体中每个 Na+同时吸引着6个Cl-。它 们所围成的空间几何构型
是 正八面体 。
（4）与一个Na+相邻最近
且距离相等的Na+有 12 个
---Cs+ ---Cl-
2.2离子晶体
N
'+ 1 µ = ∑− j aj
N
同号取“ 同号取“-” 异号取“ 异号取“+”
把晶体看成是由埃夫琴晶
+ -
j =1
q2 q2 ' =− ± 4π ε r 4πε 0 R 0 ij
∑
N
'
j =1
1 ± a j
+ + +
- + + - + + - +
∂ 2U ( ) 2 R0 ∂R
∂ 2U 1 ∂ 2U K = V0 ∂V 2 = 9Nβ R ( ∂R2 ) R0 0 V0
N µq2 B U =− ( − n) 2 4πε0 R R
∂ 2U N 2 µ q 2 ( n + 1 )nB = − 2 4π ε R 3 + R n + 2 2 ∂R 0
µ q2 B = R 0n − 1 4π ε 0 n
(2)离子晶体的结合能： 离子晶体的结合能： 离子晶体的结合能
µq2 N B ( U =− − n) 2 4πε0 R R
W = −U ( R0 )
N µq2 B = ( − n) 2 4π ε0 R0 R0
n−1
N µ q2 1 µ q2 R0 = ( − n ) 2 4π ε0 R0 R0 4π ε0 n
∂ 2U 1 ∂ 2U K = V0 ∂V 2 = 9Nβ R ( ∂R2 ) R0 0 V0
推导如下
∂2U K = V0 2 ∂V V
∂ U ∂U ∂V = ∂R ∂ V ∂R
0
2.5典型化合物的晶体结构2-李会巧
结构单元是 “S-Zn”
所有的 S 构成一 套面心立方点阵 所有 Zn 也构成 面心立方点阵
在闪锌矿结构中，所有的 Zn2+ 都是等同原子; 所 有的 S2 也都是等同原子
变换为投影图
在投影图表示中，座标 值为 0 和座标值为 100 是等同的。
所有的 Zn 沿体对角线向 左上方平移: 位置为 75 的 Zn 将到达立方体的顶点位 置；位置为 25 的 Zn 将到 达立方体的面心位置
习题
• 以萤石 (CaF2) 晶胞为例，说明面心 立方紧密堆积中的八面体和四面体 空隙的位置和数量。 • 计算萤石 (CaF2) 晶体的理论密度。
（5） 反萤石结构
晶体结构
其结构与萤石完全相同，只是阴阳离子的位置完全互换， 即 阳离子占据的是F－的位置，阴离子占据的是Ca2＋ 的位置。
配位数： CN＋＝4；CN－＝8 晶胞组成：阴离子 ＝8×1/8＋6×1/2＝4
单胞内个数： 12/4 + 6/2 = 6 大 小：<100>方向，0.155r
四面体间隙
侧面中心线1/4和3/4处 12 个 0.291r
<110>方向，0.633r
面心立方中的间隙
八面体间隙：
位置：体心和棱中点 单胞中数量：12/4 + 1 = 4
四面体间隙：
位置：体对角线1/4、3/4处。 单胞中数量： 8
立方ZnS （闪锌矿结构, Sphalerite）
晶体结构
立方晶系，a＝0.540nm；Z＝4
离子排列
立方面心格子，S2－离子呈立方最紧密堆积，位于立方面心 的 结点位置，Zn2＋离子交错地分布于1/8小立方体的中心， 即1/2 的四面体空隙中。
离子晶体
TO目录 TO模型 思考： 思考： 与一个钠离 子相邻最近 且距离相等 的钠离子有 多少个？ 多少个？ １２个 １２个 a
4
3 10 7 12
1
6
距离是多少？ 距离是多少？ （图示距离 为a） ） 2 a
氯化钠的晶胞
2、氯化铯
返回
3.
共价键
范德华力 返回
二氧化碳晶体—面心立方体 二氧化碳晶体 面心立方体
6.石墨晶体结构 石墨晶体结构
（1）最小环有6个C原子 最小环有6 （2）每个C原子为3个环共有 每个C原子为3 平均每个环有2 平均每个环有2个C原子 （3）C原子和C-C键之比为 原子和C
石墨的晶体结构俯视图
2 ：3
层状结构的基本单元
金属晶体
1 顶点： × 顶点：8× 8 =1
一个 NaCl 晶胞
阴、阳离子
分子
原子
金属阳离子 和自由电子
离子键 较高
较大
范德华力 共价键 很高 很低
很小 很大
金属键 变化较大
大多数较硬
导电 固体不导电； 固体和熔融状 Si为半导体，其它 固体不导电； Si为半导体， 性 态都不导电； 熔融状态和水 态都不导电； 为非导体固体不导
导体
溶液都导电。 溶液都导电。 部分水溶液可 电； 导电。 导电。
（3）一个碳被１２个环共有； 一个碳被１２个环共有； １２个环共有
碳原子与键数比是 ？
（4）碳原子与键数比是（ 1:2 ）； 碳原子与键数比是（ 即每摩尔（12克 金刚石含C 即每摩尔（12克）金刚石含C-C键 2
摩尔
5.二氧化硅晶体 二氧化硅晶体
（1）为正四面体型结构 正四面体型结构 （2）每个硅连４个氧原子， 每个硅连４个氧原子， 每个氧原子连２个硅原子， 每个氧原子连２个硅原子， 化学式为： 化学式为：SiO2 最小环为１２ １２元环 （3）最小环为１２元环 （4）一个硅原子被１２个环 共有 一个硅原子被１２个环 １２ 一个氧原子被 6个环 共有 （5）硅原子与Si-O键数比是 硅原子与SiSi 1:4 ； 每摩尔二氧化硅 Si二氧化硅含 每摩尔二氧化硅含Si-O键 4 摩尔
离子晶体课件下载1
3.在施工全过程中，严格按照经招标 人及监 理工程 师批准 的“施 工组织 设计” 进行工 程的质 量管理 。在分 包单位 “自检 ”和总 承包专 检的基 础上， 接受监 理工程 师的验 收和检 查，并 按照监 理工程 师的要 求，予 以整改 。
、4.贯彻总包单位已建立的质量控制 、检查 、管理 制度， 并据此 对各分 包施工 单位予 以检控 ，确保 产品达 到优良 。总承 包对整 个工程 产品质 量负有 最终责 任，任 何分包 单位工 作的失 职、失 误造成 的严重 后果， 招标人 只认总 承包方 ，因而 总承包 方必须 杜绝现 场施工 分包单 位不服 从总承 包方和 监理工 程师监 理的不 正常现 象。
-1-15-020000 -200
F2×
PH3
CFS4iH4×
GeH4
-1-22550
F2
-250
-150 CH4×
卤素单四质卤的2 化熔碳、的沸3 熔点沸与点4与 5 周期
相对分相子对一质原些量子氢的质化关量物系的的关沸系点
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返回
共价键 范德华力
返回
三、原子晶体
定义：
这种相邻原子通过共价键结合而形成
5.所有进入现场使用的成品、半成品 、设备 、材料 、器具 ，均主 动向监 理工程 师提交 产品合 格证或 质保书 ，应按 规定使 用前需 进行物 理化学 试验检 测的材 料，主 动递交 检测结 果报告 ，使所 使用的 材料、 设备不 给工程 造成浪 费。
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第一单元 晶体的类型与性质
焦贤林制作
5.所有进入现场使用的成品、半成品 、设备 、材料 、器具 ，均主 动向监 理工程 师提交 产品合 格证或 质保书 ，应按 规定使 用前需 进行物 理化学 试验检 测的材 料，主 动递交 检测结 果报告 ，使所 使用的 材料、 设备不 给工程 造成浪 费。
第2章 2.3～2.4离子晶体的结构共价晶体的结构
五、 硅酸盐的晶体结构
含较多共价成分的离子晶体
硅酸盐的结构组成： 硅氧骨干——硅和氧按不同比例组成的负离子团； 单个[SiO4]4- ，共用一个角氧[Si2O7]6- ，共用两个角氧[Si3O9]6硅氧骨干以外的正离子和负离子。 硅酸盐晶体的结构特点： (1)构成的基本结构单元是由Si和O组成的[SiO4]4-四面体。 (2)每个O最多只能为两个[SiO4]4-四面体共用，所以[SiO4]4四面体共顶点连接。 (3)[SiO4]四面体中未饱和的O和金属正离子结合后，可以独 立地在结构中存在，也可以通过[SiO4]4-共用四面体顶点连 接成单链、双链或成层状、网状等复杂结构,但不能共棱和 共面。同一类硅酸盐中, [SiO4]4-四面体连接方式只有一种。 (4)[SiO4]4-中Si－O－Si结合键不是一条直线,呈145º夹角。
（1）NaCl晶体结构
结构：面心立方，r+/r-＝0.52,正、负离子的配位数均为6 。 结构特点：负离子构成配位八面体，正离子占据全部八面 体间隙，配位八面体共棱连接。 典型材料：MgO，CaO, FeO，NiO
结构：简单立方， r+/r-＝0.933，正、负离子的配位数均为8 结构特点：负离子构成配位立方体，正离子占据立方体间隙， 配位立方体共面连接（阳离子低价高配位，共面连接）。 典型材料：CsBr，CsI
宏观性质很大程度上取决于离子的性质及其排列方式
二、离子半径
一般所了解的离子半径的意义是指离子在晶体中的接触 半径，即以晶体中相邻的正负离子中心之间的距离作为正负 离子半径之和，可根据x-射线衍射测出。确定正、负离子 半径分别为多少才是难题。 1926年，Goldschmidt确定了氟离子和氧离子的半径分别 是0.133 nm和0.132 nm，然后以此为基准，根据氟化物、氧 化物、氯化物等离子晶体的晶胞参数，一一推算出其他各离子 的半径。 与原子半径类似，离子半径也不是一成不变的，离子半径 随配位数、离子的价数等等而改变。一般手册提供的离子半径， 皆是NaCl型结构配位数为6的数据。
高中化学34《离子晶体》课件新人教版选修
34离子晶体一离子晶体 1定义由阳离子和阴离子通过离子键结合而成的晶体 2成键粒子阴阳离子 3相互作用力离子键 NaCl的晶体结构模型 NaCl晶体中阴阳离子配位数 CsCl的晶体结构及晶胞构示意图 3 CaF2型晶胞 4 ZnS型晶胞科学探究科学探究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二晶格能定义气态离子形成1摩离子晶体时释放的能量晶格能的大小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简言之晶格能的大小与离子带电量成正比与离子半径成反比晶格能越大形成的离子晶体越稳定离子键越强熔点越高硬度越大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练习 1下表列出了有关晶体的知识其中错误的是 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 A．NａCｌSｉO2CO2 B．NａCｌCO2S ｉO2 C．NａCｌMｇOSｉO2 D．NａCｌSｉO2MｇO 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1MｇO＞KCｌ2MｇO＞SｒS 3NａF＞N ａCｌ＞NａBｒ综合应用综合应用变式 1 NiO晶体结构与NaCl相同设NiO 的摩尔质量M gmol密度为ρgmL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多少cm 解题思路1每个晶胞中含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主页 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Ni097O试计算该晶体中Ni3与Ni2的离子数之比返回主菜单参考答案 Ni3 Ni2＝6 91 知识回顾三种晶体类型与性质的比较晶体类型原子晶体分子晶体金属晶体概念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间以范德华力相结合而成的晶体通过金属键形成的晶体作用力构成微粒物理性质熔沸点硬度导电性实例金刚石二氧化硅晶体硅碳化硅 ArS等 AuFeCu 钢铁等共价键范德华力金属键原子分子金属阳离子和自由电子很高很低差别较大很大很小差别较大无硅为半导体无导体氯化钠晶体粉末状氯化钠晶体 2Na Cl2 2NaCl 11 17 17 11 Na Cl- Na Cl Cl- Na 氯化钠的形成过程 4常见的离子晶体强碱活泼金属氧化物大部分的盐类Na Cl- Cl- Na Na Na Cl- Cl- Na Cl- Na Na Cl- Cl- Na Cl- Na Cl- Na Cl- Cl-Na Na Na Cl- Cl- Na Cl- Na Na Cl- Cl- Na Cl- Na Cl- Na Cl- Cl- Na Na NaCl- Cl- Na Na Cl- Cl- Na Na Na Cl- Cl- Na 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主页 5晶胞类型 1氯化钠型晶胞 1钠离子和氯离子的位置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氯化钠的晶胞 3与Na等距离且最近的Na Cl- 各有几个计算方法均摊法顶点占18棱占14面心占12体心占1 2每个晶胞含钠离子氯离子的个数与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 ---Cl- --- Na 返回原处 2氯化铯型晶胞 ---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铯离子6个氯离子8个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- 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个阴离子找出CsClNaCl两种离子晶体中阳离子和阴离子的配位数它们是否相等 CsCl NaCl 阳离子的配位数阴离子的配位数离子晶体 6 6 8 8 你认为是什么因素决定了离子晶体中离子的配位数根据表35表36分析影响离子晶体中离子配位数的因素 CsCl NaCl ZnS 空间构型 0710 0407 0204 半径比 8 64 配位数科学视野 [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仔细阅读表38分析晶格能的大小与离子晶体的熔点有什么关系离子晶体的晶格能与哪些因素有关各类型离子晶体晶胞的比较 CaF2型 AB2 ZnS型 CsCl型 AB NaCl型实例每个晶胞含有离子数距离最近且相等的相反离子配位数晶胞结构示意图晶胞类型晶体类型 Na 6 Cl- 6 Cs Cl- 8 8 Zn2 S2- 4 4 Ca2 F- 4 8 Na Cl-Cs Cl- Zn2 S2- Ca2 F- Na Cl- Cs Cl- Zn2 S2- Ca2 F- 6 6 8 8 4 4 4 8 4 41 1 4 4 8 4 KBr AgClMgOCaSBaSe ZnSAgI BeO CsClCsBrCsITlCl 碱土金属卤化物碱金属氧化物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范德华力共价键共价键离子键晶体微粒间存在的作用力分子原子分子阴阳离子组成晶体的微粒碘金刚石干冰硫化钾晶体 D C B A B C 1 2 3 4 5 6 8 7 8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747g·mol-1 解在该晶体中最小正方体中所含的 Ni2O2－个数均为即晶体中每个小正方体中平均含有12个 NiO其质量为而此小正方体体积为 a×10-8㎝ 3 故NiO晶体密度为总结课堂练习题 747g 602×1023 × 1 2个 1 2 4× 1 8 747g 602×1023 × 1 2 a×10-8㎝ 3 g ㎝-3 620 a3。
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例2：Ｃ原子的1s电子的屏蔽常数： 其核外电子排列为1s2|2s22p2|，因此1s的外层电子
2s22p2的屏蔽常数 s = 0，1s 组内有两个电子，因此1s
电子层的屏蔽常数为：2×0.30 = 0.60
Pauling根据5个晶体（NaF、KCl、RbBr、CsI和Li2O） 的正负离子核间距数据，推算出大量离子半径。
某一电子层的屏蔽常数计算：
外面各层 s＝0； 同一组内 s＝0.35（但 1s 的 s=0.30） 相邻内一组s＝0.85 (d 电子的s＝1.00，f 电子的s=0.98); 更内各组 s＝1.00。
例1：Ne型离子如O2-、Mg2+、Na+屏蔽常数的估算：
其核外电子排列为1s2|2s22p6|，因此其外层电子的屏蔽常
碱金属离子最外价电子层虽然相同，但随着核外电 子层的增加，半径亦增加。同族负离子（如卤素离子） 也是如此。
（d）周期表中对角线方向的离子半径相近：
• 严格意义上的离子半径应该是指离子的电子云 分布的范围。根据波动力学的计算，离子电子 云的分布是无穷的，一个离子的半径也应该是 不固定的。
• 离子的有效半径：在离子晶体中一对相邻接触 的阴阳离子中心之间的距离就是这两个离子的 有效半径之和。
离子晶体中，相邻正负离子间存在着静 电吸引力和离子的价电子层电子间的相 互排斥力。当这两种作用力达到平衡时， 离子间保持一定的平衡距离。离子可近 似地看作具有一定半径的弹性球，正负 离子半径之和等于核间的平衡距离。
O2-：140pm S2-：184pm Se2-：198pm
这是因为较高价的负离子以及和它配位的正离子吸引力 增加，部分抵消了负电价增加引起的离子半径的增加。
(c) 同一主族元素，离子半径自上而下增加
Li＋ Na＋ K＋ Rb＋ Cs＋ F－ Cl－ Br－ I－
0.78 0.98 1.33 1.49 1.65 1.33 1.81 1.96 2.20
，则知在CaS中正负离子接触属③
情形，有r(Ca2+)=284-184=100pm，用同样的方法，可以确定
各种离子的半径。
(2) Pauling 半径（鲍林半径）
Pauling 认为离子半径取决于其外层电子分布，对于具有 相同电子层的离子来说，离子半径与有效核电荷成反比， 因此可得出下列关系式：
Ri1＝ Cn / (Z-s)
2.4 离子晶体的结构
离子晶体中的各个离子可以近似地看作是带 电的圆球，电荷在球面上的分布是均匀对称的。 异性离子可以从任何方向相互靠拢并结合。因此， 决定离子晶体结构的主要因素就是阴阳离子的荷 电量、阴阳离子的半径以及离子间的紧密堆积原 则
2.4.1 离子半径
• 和金属的原子半径一样，结晶学中所指的离子 半径也是一个有效半径的概念。
a
由X射线衍射确定的一些NaCl型晶体晶胞参数a/2见下表：
NaCl 型 MgO MnO CaO MgS MnS CaS
a/2(pm) 210.5 224
240 259.5 260.5 284
由以上数据可知 ，
MgS与MnS的a/2基本上一致，说明这两种晶体中，负负离 子接触，属①或②情形，由
又由于
数 s = 8×0.35+2×0.85=4.50；据此可以计算Na＋离子的
半径为：rNa+ = Cn / (11-4.50) F- 离子的半径为： rF- = Cn / (9-4.50)
另一方面可以通过X射线精确测定NaF的晶格常数，从中 可得： rNa+ ＋ rF- =231pm，因此可得 Cn= 615，据此可以 计算其它 Ne 型离子单价半径。
其中Ri1是离子单价半径，Cn 是最外层电子主量子数决定 的参数，对于等电子的离子或原子，Cn 取相同值；Z为原
子序数；s为屏蔽常数，取决于离子的电子构型，可用
Slater规则估算。
利用Slater规则估算屏蔽常数
将原子(离子)核外电子按内外次序分组： 1s | 2s,2p | 3s,3p |3d | 4s, 4p | 4d | 4f | 5s,5p | 等；
• 以配位数为 6 时的原子半径作为单位 1，配 位数为 12, 8, 4 时的原子半径则分别为 1.12, 1.03 和 0.94
离子半径与周期表
离子半径变化与其在周期表位置密切相关。 (a) 同一周期的正离子半径随原子序数增加而减小。
Na＋ 0.98Å
Mg2＋ 0.78 Å
Al3＋ 0.57Å
利用X射线衍射法可以很精确地测定正负离子间的平 衡距离。例如NaCl型晶体中，其立方晶胞参数 a 的一 半即等于正负离子的平衡距离。但是阴阳离子的分界 线在什么地方却难以判断，解决这一困难的方法就是 对大量晶体测定的阴阳离子半径和进行比较分析。
在固体化学发展历史上，离子半径的确定出现了许多 版本，比较著名的有Goldschmidt、Pauling、Shannon， 在研究晶体结构式应根据具体情况选择合适的离子半 径值。
(1) Goldschmidt半径（哥希密德半径）
Goldschmidt 以F- 和O2- 的离子半径为基准， 根据实验测定离子晶体中，正负离子接触 半径的数据，确定了80多种离子的半径， 至今仍在应用。
NaCl型离子晶体面心立方点阵结构，正、负离子相间排 列。考察NaCl型晶体晶胞某一个面上正、负离子相对大 小，有以下三种情况：
若考虑的是多价离子，则还要进行换算：
Rw ＝ R1 w -2/(n-1)
其中w为离子价数，n为与离子的电子构型有关的常量。
需要注意：
哥希密德半径和鲍林半径都是以配位数为 6 的 NaCl 结构为基准的。和金属的原子半径一样 ，离子的有效半径也应该与配位数有关。对于 配位数不为 6 的结构，离子半径值应该乘以一 个系数。
这是因为Na＋、Mg2＋、Al3＋的核外电子数相同[1s22s22p6]，但核 电荷数不断增长，所以对核外电子的作用逐步增强，导致半径减 小，此外高价离子间静电引力增大，而使离子间距离缩短。
b) 同周期核外电子数相同的负离子，随着负电 价的增加而半径略有增加，如：
F-：1