第四节 离子晶体
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返回原处
晶体类型的判断
晶体类型
构成微粒 熔沸点
原子晶体
原子 很高.1000以上
分子晶体
分子
金属晶体 金属阳离子和 自由电子
差别较大
离子晶体
阴、阳离子
物 理 性 质
很低少数较高 有几百摄氏度 很小 无
多数非金属单 质及氧化物、 气态氢化物、 绝大多数有机 物晶体（乙酸 钠等除外） Ar、S8 S6等
NaCl CsCl 6 8 6 8
科学探究：
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3—5、表3—6分析影响 离子晶体中离子配位数的因素。 离子 Na+ Cs+
169 CsCl r+/r- = C.N.=8
Cl181
95 离子半径 /pm NaCl r+/r- = 0.525 C.N.=6
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。 易溶于极性溶剂，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（随温度升高导电性增强）。
例题：下列物质的熔沸点顺序判断不正确 的是 （ ＡC ） A.Li<Na<K<Ru B.F2<Cl2<Br2<I2 C.金刚石>晶体硅>碳化硅 D.NaCl>KCl>CsCl
结构：碳酸盐的分解温度与金属阳离子 所带的电荷及阳离子半径有关
ZnS型离子晶体
返回原处
CaF2的晶胞
晶胞中实际拥有的离子 Ca2+ 4
F- 8
某些离子晶体的晶格能
FLi+ 1036 Cl853 Br807 I757
Na+
K+
923Leabharlann Baidu
821
786
715
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682
704
649
Rb+
Cs+
785
回顾： 一、离子晶体的概念 1、离子晶体定义：2、结构微粒 3、微粒 间的相互作用 4、所属物质种类 二、影响离子晶体的结构因素 什么是配位数 影响配位数的因素有哪些
2.下列有关晶体的叙述中不正确的是 (Ｄ) A. 金刚石的网状结构中,由共价键形成的碳 原子环中,最小的环上有6个碳原子 B. 氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的 Na+离子共有12个 C. 氯化铯晶体中,每个铯原子周围紧邻8个氯 原子 D. 干冰晶体中,每个二氧化碳分子周围紧邻 10个二氧化碳分子
四种晶体类型与性质的比较
晶体类型
概念
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
共价键 原子 很高 很大
分子晶体
分子间以范德华 力相结合而成的 晶体 范德华力 分子 很低 很小
金属晶体
离子晶体
阴、阳离子通 通过金属键形 过离子键形成 成的晶体 的晶体 金属键 离子键 阴、阳离子 较高 较大
例题：
1.下列物质中，化学式能准确表示该物质 分子组成的是 Ｃ A.NH4Cl B.SiO2 C.P4 D.Na2SO4 问题反思： 1、化学式能否表示分子，关键是判断该 物质是否分子晶体 2、离子晶体的物理性质有哪些特点？注 意与另外三种晶体的比较
四种晶体的物理性质比较（学案第100页）
晶体类型比较 物质
构成微粒 微粒间的 相互作用 晶体类型
金刚石
原子
干冰
分子
食盐晶体
阴、阳离子
共价键
范德华力
离子键
原子晶体
分子晶体
离子晶体
下列物质中哪些是离子晶体？ 哪些是只含离子键的离子晶体？ Na2O NH4Cl O2 Na2SO4 NaCl CsCl CaF2
1.根据球的大小判断哪种球代表Na+,哪种球代表Cl-? 2.该结构中,Na+与Cl-排列有什么规律? 3.每个Na+周围吸引着几个Cl-?每个Cl-周围吸引着几个Na+? 4、晶胞中实际拥有的Na+,Cl-数目
例（1）中学化学教材中图示了NaCl晶体结
构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO （氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2+ 与最邻近O2-的核间距离为a×10-8cm，计算 NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为 74.7g/mol）。 （2）天然和绝大部分人工制备的晶体都 存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就 存在如图4-4所示的缺陷：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。
3. 关于晶体的下列说法正确的是
Ａ
A.在离子晶体中只要有阴离子 就一定有阳离子 B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 C.原子晶体的熔沸点一定比金属晶体的高 D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
二、晶格能
仔细阅读表3—8 1、定义：气态离子形成 1，分析 摩离子晶体时释放 的能量 晶格能的大小与离子晶
（3）晶格能的作用
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。 晶格能也影响了岩浆晶出的次序，晶格
能越大，岩浆中的矿物越易结晶析出
小结：离子晶体的性质
无单个分子存在；NaCl不表示分子式。
熔沸点较高，
硬度较大（硬而脆） 难挥发难压缩。
氯化铯的晶体结构
CsCl的晶体结构示意图
---Cs+
---Cl返回原处
氯化铯的晶体结构
每个Cs+最近且距离相等的Cs +有几个? 每个Cl-最近且距离相等的Cl-有几个？
ZnS型离子晶体
返回原处
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？
离子晶体 阴离子的配位数 阳离子的配位数
晶体
氯化钠
干冰
金刚石
＞3550
熔 点 （℃）
801
-56.2
思考：上表中，氯化钠的熔点与
干冰、金刚石有着明显的不同， 晶体类型不同 其可能的原因？
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 关注点： 阴、阳离子 （1）结构微粒： 离子键 （2）相互作用： （3）物质类别： 含离子键的化合物晶体：强碱、活泼金属 氧化物、绝大多数盐（注：在AlX3中只有 三氟化铝是离子化合物） （4）理论上，结构粒子可向空间 无限扩展（与原子晶体相同）
NaCl晶体结构模型
NaCl的晶体结构模型-配位数
---Cl-
--- Na+
配位数是 6 离子数之比为 1：1
NaCl 晶体 结构 模型
3、每个Na+ 周围吸引着 几个Cl-? 4、每个Cl周围吸引着 几个Na+?
5、晶胞中实 际拥有的 Na+, Cl数目
6、每个Na+最近且距离相等的Na+有几个? 每个Cl-最近且距离相等的Cl-有几个？ 12个
作用力 构成微粒 熔沸 点 硬度
金属阳离子和 自由电子“电 子气”
差别较大 差别较大
物 理 性 质
导电 无（硅为半导体） 性
金刚石、二氧化 硅、晶体硅、碳 化硅
无
导体
水溶液或熔融 状态
实例
Ar、S等
氯化钠、氢氧 Au、Fe、Cu、 化钠、氯化铵 钢铁等 等
科学视野
思考：碳酸盐的稳定性与什么因素有关。
较高1000左右 少数较高 硬而脆
水溶液或熔融 状态
硬度 导电性
很大
无（硅、锗为半 导体）
差别较大 导体
为数不多的非金 物质类别 属单质及化合物
金属（常温下 汞是液体处于 非晶体状态）
金属氧化物、 强碱、大多数 盐
实例
金刚石、二氧化 硅、晶体硅、碳 化硅、Ge、BN
氯化钠、氢氧 Au、Fe、Cu、 化钠、氯化铵 钢铁等 等
CaF2型（萤石）
（1）立方晶系，面心立方晶胞。 （2）配位数 8 ： 4。
（3） Ca2+，F-，离子键。
（4） Ca2+立方最密堆积，F-填充在全部 四面体空隙中。
3、决定离子晶体结构的因素
NaCl、CsCl、CaF2晶体的结构为什么不同？请 同学们阅读课本第79页第一、二段
几何因素： 晶体中正负离子的半径比决定正负离子的配位数 电荷因素： 晶体中正负离子的电荷比决定正负离子配位数 键性因素： 离子晶体的结构类型还与离子键的纯粹程度(简称键 性因素)
体的熔点有什么关系？ 2、取值：通常取正值） 离子晶体的晶格能与哪 3、单位：KJ/mol 些因素有关？
4、意义：最能反映离子晶体稳定性的数据
2、影响晶格能的大小的因素 ：
（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
第四节 离子晶体
2014年7月31日星期四
练习： 一、比较下列微粒半径的大小
1、F- Na+ Mg 2+ Al3+ 2、Li + Na + K + Rb + Cs + 3、Fe Fe 2+ Fe 3+ 4、Cl - Cl
二、回答： 1、什么是离子键 2、怎样理解离子键的实质
0.934
配位数 半径比 空间构型
4 0.2~0.4 ZnS
6 0.4~0.7 NaCl
8 0.7~1.0 CsCl
晶体中正负离子的的半径比(r+/r- )是决定离子
晶体结构的重要因素,简称几何因素。
下面我们研究一下CaF2的晶胞
CaF2的晶胞
ok
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晶胞中实际拥有的离子 Ca2+ 4
F-
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晶体类型的判断
晶体类型
构成微粒 熔沸点
原子晶体
原子 很高.1000以上
分子晶体
分子
金属晶体 金属阳离子和 自由电子
差别较大
离子晶体
阴、阳离子
物 理 性 质
很低少数较高 有几百摄氏度 很小 无
多数非金属单 质及氧化物、 气态氢化物、 绝大多数有机 物晶体（乙酸 钠等除外） Ar、S8 S6等
NaCl CsCl 6 8 6 8
科学探究：
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3—5、表3—6分析影响 离子晶体中离子配位数的因素。 离子 Na+ Cs+
169 CsCl r+/r- = C.N.=8
Cl181
95 离子半径 /pm NaCl r+/r- = 0.525 C.N.=6
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。 易溶于极性溶剂，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（随温度升高导电性增强）。
例题：下列物质的熔沸点顺序判断不正确 的是 （ ＡC ） A.Li<Na<K<Ru B.F2<Cl2<Br2<I2 C.金刚石>晶体硅>碳化硅 D.NaCl>KCl>CsCl
结构：碳酸盐的分解温度与金属阳离子 所带的电荷及阳离子半径有关
ZnS型离子晶体
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CaF2的晶胞
晶胞中实际拥有的离子 Ca2+ 4
F- 8
某些离子晶体的晶格能
FLi+ 1036 Cl853 Br807 I757
Na+
K+
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747
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Rb+
Cs+
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回顾： 一、离子晶体的概念 1、离子晶体定义：2、结构微粒 3、微粒 间的相互作用 4、所属物质种类 二、影响离子晶体的结构因素 什么是配位数 影响配位数的因素有哪些
2.下列有关晶体的叙述中不正确的是 (Ｄ) A. 金刚石的网状结构中,由共价键形成的碳 原子环中,最小的环上有6个碳原子 B. 氯化钠晶体中,每个Na+周围距离相等的 Na+离子共有12个 C. 氯化铯晶体中,每个铯原子周围紧邻8个氯 原子 D. 干冰晶体中,每个二氧化碳分子周围紧邻 10个二氧化碳分子
四种晶体类型与性质的比较
晶体类型
概念
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
共价键 原子 很高 很大
分子晶体
分子间以范德华 力相结合而成的 晶体 范德华力 分子 很低 很小
金属晶体
离子晶体
阴、阳离子通 通过金属键形 过离子键形成 成的晶体 的晶体 金属键 离子键 阴、阳离子 较高 较大
例题：
1.下列物质中，化学式能准确表示该物质 分子组成的是 Ｃ A.NH4Cl B.SiO2 C.P4 D.Na2SO4 问题反思： 1、化学式能否表示分子，关键是判断该 物质是否分子晶体 2、离子晶体的物理性质有哪些特点？注 意与另外三种晶体的比较
四种晶体的物理性质比较（学案第100页）
晶体类型比较 物质
构成微粒 微粒间的 相互作用 晶体类型
金刚石
原子
干冰
分子
食盐晶体
阴、阳离子
共价键
范德华力
离子键
原子晶体
分子晶体
离子晶体
下列物质中哪些是离子晶体？ 哪些是只含离子键的离子晶体？ Na2O NH4Cl O2 Na2SO4 NaCl CsCl CaF2
1.根据球的大小判断哪种球代表Na+,哪种球代表Cl-? 2.该结构中,Na+与Cl-排列有什么规律? 3.每个Na+周围吸引着几个Cl-?每个Cl-周围吸引着几个Na+? 4、晶胞中实际拥有的Na+,Cl-数目
例（1）中学化学教材中图示了NaCl晶体结
构，它向三维空间延伸得到完美晶体。NiO （氧化镍）晶体的结构与NaCl相同，Ni2+ 与最邻近O2-的核间距离为a×10-8cm，计算 NiO晶体的密度（已知NiO的摩尔质量为 74.7g/mol）。 （2）天然和绝大部分人工制备的晶体都 存在各种缺陷，例如在某氧化镍晶体中就 存在如图4-4所示的缺陷：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。
3. 关于晶体的下列说法正确的是
Ａ
A.在离子晶体中只要有阴离子 就一定有阳离子 B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 C.原子晶体的熔沸点一定比金属晶体的高 D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
二、晶格能
仔细阅读表3—8 1、定义：气态离子形成 1，分析 摩离子晶体时释放 的能量 晶格能的大小与离子晶
（3）晶格能的作用
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。 晶格能也影响了岩浆晶出的次序，晶格
能越大，岩浆中的矿物越易结晶析出
小结：离子晶体的性质
无单个分子存在；NaCl不表示分子式。
熔沸点较高，
硬度较大（硬而脆） 难挥发难压缩。
氯化铯的晶体结构
CsCl的晶体结构示意图
---Cs+
---Cl返回原处
氯化铯的晶体结构
每个Cs+最近且距离相等的Cs +有几个? 每个Cl-最近且距离相等的Cl-有几个？
ZnS型离子晶体
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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？
离子晶体 阴离子的配位数 阳离子的配位数
晶体
氯化钠
干冰
金刚石
＞3550
熔 点 （℃）
801
-56.2
思考：上表中，氯化钠的熔点与
干冰、金刚石有着明显的不同， 晶体类型不同 其可能的原因？
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 关注点： 阴、阳离子 （1）结构微粒： 离子键 （2）相互作用： （3）物质类别： 含离子键的化合物晶体：强碱、活泼金属 氧化物、绝大多数盐（注：在AlX3中只有 三氟化铝是离子化合物） （4）理论上，结构粒子可向空间 无限扩展（与原子晶体相同）
NaCl晶体结构模型
NaCl的晶体结构模型-配位数
---Cl-
--- Na+
配位数是 6 离子数之比为 1：1
NaCl 晶体 结构 模型
3、每个Na+ 周围吸引着 几个Cl-? 4、每个Cl周围吸引着 几个Na+?
5、晶胞中实 际拥有的 Na+, Cl数目
6、每个Na+最近且距离相等的Na+有几个? 每个Cl-最近且距离相等的Cl-有几个？ 12个
作用力 构成微粒 熔沸 点 硬度
金属阳离子和 自由电子“电 子气”
差别较大 差别较大
物 理 性 质
导电 无（硅为半导体） 性
金刚石、二氧化 硅、晶体硅、碳 化硅
无
导体
水溶液或熔融 状态
实例
Ar、S等
氯化钠、氢氧 Au、Fe、Cu、 化钠、氯化铵 钢铁等 等
科学视野
思考：碳酸盐的稳定性与什么因素有关。
较高1000左右 少数较高 硬而脆
水溶液或熔融 状态
硬度 导电性
很大
无（硅、锗为半 导体）
差别较大 导体
为数不多的非金 物质类别 属单质及化合物
金属（常温下 汞是液体处于 非晶体状态）
金属氧化物、 强碱、大多数 盐
实例
金刚石、二氧化 硅、晶体硅、碳 化硅、Ge、BN
氯化钠、氢氧 Au、Fe、Cu、 化钠、氯化铵 钢铁等 等
CaF2型（萤石）
（1）立方晶系，面心立方晶胞。 （2）配位数 8 ： 4。
（3） Ca2+，F-，离子键。
（4） Ca2+立方最密堆积，F-填充在全部 四面体空隙中。
3、决定离子晶体结构的因素
NaCl、CsCl、CaF2晶体的结构为什么不同？请 同学们阅读课本第79页第一、二段
几何因素： 晶体中正负离子的半径比决定正负离子的配位数 电荷因素： 晶体中正负离子的电荷比决定正负离子配位数 键性因素： 离子晶体的结构类型还与离子键的纯粹程度(简称键 性因素)
体的熔点有什么关系？ 2、取值：通常取正值） 离子晶体的晶格能与哪 3、单位：KJ/mol 些因素有关？
4、意义：最能反映离子晶体稳定性的数据
2、影响晶格能的大小的因素 ：
（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
第四节 离子晶体
2014年7月31日星期四
练习： 一、比较下列微粒半径的大小
1、F- Na+ Mg 2+ Al3+ 2、Li + Na + K + Rb + Cs + 3、Fe Fe 2+ Fe 3+ 4、Cl - Cl
二、回答： 1、什么是离子键 2、怎样理解离子键的实质
0.934
配位数 半径比 空间构型
4 0.2~0.4 ZnS
6 0.4~0.7 NaCl
8 0.7~1.0 CsCl
晶体中正负离子的的半径比(r+/r- )是决定离子
晶体结构的重要因素,简称几何因素。
下面我们研究一下CaF2的晶胞
CaF2的晶胞
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晶胞中实际拥有的离子 Ca2+ 4
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