《離子鍵和離子晶體》PPT課件

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1、第二章離子鍵和離子晶體第二，從晶體中原子的空間配置即晶體的幾何構(gòu)型來(lái)考慮晶體中原子的結(jié)合從兩個(gè)方面來(lái)認(rèn)識(shí):第一，從原子形成晶體時(shí)的能量效應(yīng)來(lái)考慮，多個(gè)原子結(jié)合成分子以至形成晶體的根本原因在于，原子結(jié)合起來(lái)后體系具有更低的能量，體系趨于穩(wěn)定；?離子鍵：由正負(fù)離子之間的靜電引力而形成的化學(xué)結(jié)合力。?成鍵兩步驟：形成正負(fù)離子和成鍵。一、離子鍵理論1、離子鍵的形成和特征圖2.1勢(shì)能圖?成鍵過(guò)程中勢(shì)能變化情況系統(tǒng)的總能量決定于離子之間的相互距離R。當(dāng)排斥力與吸引力達(dá)平衡時(shí)（R=R0），系統(tǒng)能量達(dá)到最低點(diǎn)，正負(fù)離子在各自平衡位

2、置振動(dòng)便形成離子鍵。?形成離子鍵的條件：成鍵原子電負(fù)性相差較大?離子型化合物:由離子鍵形成的化合物。（2）離子的電子構(gòu)型2、離子的性質(zhì)（1）離子的電荷指由原子失去或得到電子所形成的外層電子構(gòu)型?離子鍵特點(diǎn)：既無(wú)方向性也無(wú)飽和性。對(duì)簡(jiǎn)單正負(fù)離子，離子的電荷是指形成離子鍵時(shí)，原子得到或失去電子后所具有的電荷數(shù)。二、離子晶體1、晶體(crystal)的基本概念?能自發(fā)地形成規(guī)則的多面體外形；（1）晶體的共同特性?有確定的熔點(diǎn)（如玻璃為非晶體，無(wú)確定的熔點(diǎn)）；?各向異性，即在晶體的不同的方向上有不同的物理性質(zhì)?均勻性，即同

3、一塊晶體的各部分的宏觀性質(zhì)相同；?能對(duì)x射線產(chǎn)生衍射效應(yīng)等。?晶體的結(jié)構(gòu)具有周期性。非晶體不具備晶體的以上特性，主要就是由于晶體結(jié)構(gòu)具有周期性而非晶態(tài)物質(zhì)不具有周期性所致。（2）晶體的定義?晶體：凡是原子（或分子、離子）在空間按一定規(guī)律作周期性排列構(gòu)成的物質(zhì)?；蚍苍?、分子或離子按點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)作周期性地排列而成的物質(zhì)。晶格是由晶胞在三維空間無(wú)限重復(fù)而構(gòu)成。?晶格：重復(fù)出現(xiàn)的空間構(gòu)型(lattice)?晶胞：能代表晶體一切特征的最小單位(unitcell)。按照各種晶體中晶胞參數(shù)的不同，可分為7個(gè)晶系。?非晶體又稱無(wú)定形

4、體，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列不規(guī)則，沒(méi)有一定的結(jié)晶外形。2、離子晶體及其特征結(jié)構(gòu)?離子晶體：由離子鍵化合物形成的晶體(ioncrystals)。（2）離子晶體中的正負(fù)離子按一定配位數(shù)在空間排列，因此晶體中不存在單個(gè)分子，而是一個(gè)巨大的分子?特點(diǎn)：（1）晶格結(jié)點(diǎn)上交替排列著正、負(fù)離子，依離子鍵結(jié)合。（3）離子晶體一般有較高的熔、沸點(diǎn)。離子的電荷越高，半徑越小，靜電引力越強(qiáng)，晶體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)也越高。（4）一般硬度較大，但延展性差，因而容易破碎。（5）熔融或其水溶液都是電的良導(dǎo)體，但在固態(tài)時(shí)晶格結(jié)點(diǎn)上的離子只能振動(dòng)，因而不導(dǎo)電。?

5、最簡(jiǎn)單的AB型離子晶體的空間構(gòu)型離子晶體中，由于負(fù)離子一般比正離子大很多，使負(fù)離子的堆積成為離子晶體的主要框架，正離子可以看成是填充在負(fù)離子堆積形成空隙中。?粒子的配位數(shù)：在晶體內(nèi)一個(gè)粒子與相鄰最近的其它粒子的數(shù)目。離子的堆積方式與正負(fù)離子的半徑之比有一定關(guān)系。離子晶體中，正負(fù)離子的半徑比（r＋/r－）不同，則正離子的配位數(shù)不同。AB型離子晶體的三種空間構(gòu)型晶系邊長(zhǎng)夾角晶體實(shí)例立方四方正交三方六方單斜三斜a=b=ca=b≠ca≠b≠ca=b=ca=b≠ca≠b≠ca≠b≠c?=?=?=90??=?=?=90??=?

6、=?=90??=?=??90??=?=90?,?=120??=?=90?,??120???????90°Cu，NaClSn，SnO2I2，HgCl2Bi，Al2O3Mg，AgIS，KClO3CuSO4·5H2OAB型離子晶體的三種空間構(gòu)型的特點(diǎn)幾種典型的離子晶體結(jié)構(gòu)1.氯化鈉結(jié)構(gòu)面心立方晶格正、負(fù)離子配位數(shù)為6正、負(fù)離子半徑介于0.414?0.732實(shí)例:KI,LiF,NaBr,MgO,CaS所有堿金屬鹵化物（除CsCl，CsBr和CsI外），堿土金屬氧化物和硫族化物，鹵化物(除AgBr外）均具有氯化鈉型的結(jié)構(gòu)化合

7、物晶胞參數(shù)(nm)化合物晶胞參數(shù)(nm)化合物晶胞參數(shù)(nm)化合物晶胞參數(shù)(nm)NaCl0.5628BaO0.5523NiO0.4168CrN0.4140NaI0.6462CdO0.4700TiN0.4235ZrN0.4610MgO0.4203CoO0.4250LaN0.5275CaO0.4797MnO0.4435TiC0.4320SrO0.5150FeO0.4332ScN0.4440NaCl型結(jié)構(gòu)的晶體(2)CsCl型體心立方晶格正、負(fù)離子配位數(shù)為8正、負(fù)離子半徑介于0.732?1實(shí)例:TiCl,CsBr,C

8、sI體心立方結(jié)構(gòu)具有氯化銫結(jié)構(gòu)的化合物有：銫的鹵化物（除CsF外），TlCl，一些絡(luò)合物，如K[SbF6]等閃鋅礦（ZnS）結(jié)構(gòu)具有這種結(jié)構(gòu)的物質(zhì)有CuX，MS和MSe（其中M=Be，Mn，Zn，Cd，Hg），MP，MAs和MSb（M=Al，Ga，In），SiC等。正、負(fù)離子配位數(shù)為4正、負(fù)離子半徑介于0.225?0.414鋅離子被硫離子以四面體的四個(gè)頂角的