《离子键和离子晶体》PPT课件

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1、第二章离子键和离子晶体第二，从晶体中原子的空间配置即晶体的几何构型来考虑晶体中原子的结合从两个方面来认识:第一，从原子形成晶体时的能量效应来考虑，多个原子结合成分子以至形成晶体的根本原因在于，原子结合起来后体系具有更低的能量，体系趋于稳定；离子键：由正负离子之间的静电引力而形成的化学结合力。成键两步骤：形成正负离子和成键。一、离子键理论1、离子键的形成和特征图2.1势能图成键过程中势能变化情况系统的总能量决定于离子之间的相互距离R。当排斥力与吸引力达平衡时（R=R0），系统能量达到最低点，正负离子在各自平衡位

2、置振动便形成离子键。形成离子键的条件：成键原子电负性相差较大离子型化合物:由离子键形成的化合物。（2）离子的电子构型2、离子的性质（1）离子的电荷指由原子失去或得到电子所形成的外层电子构型离子键特点：既无方向性也无饱和性。对简单正负离子，离子的电荷是指形成离子键时，原子得到或失去电子后所具有的电荷数。二、离子晶体1、晶体(crystal)的基本概念能自发地形成规则的多面体外形；（1）晶体的共同特性有确定的熔点（如玻璃为非晶体，无确定的熔点）；各向异性，即在晶体的不同的方向上有不同的物理性质均匀性，即同

3、一块晶体的各部分的宏观性质相同；能对x射线产生衍射效应等。晶体的结构具有周期性。非晶体不具备晶体的以上特性，主要就是由于晶体结构具有周期性而非晶态物质不具有周期性所致。（2）晶体的定义晶体：凡是原子（或分子、离子）在空间按一定规律作周期性排列构成的物质。或凡原子、分子或离子按点阵结构作周期性地排列而成的物质。晶格是由晶胞在三维空间无限重复而构成。晶格：重复出现的空间构型(lattice)晶胞：能代表晶体一切特征的最小单位(unitcell)。按照各种晶体中晶胞参数的不同，可分为7个晶系。非晶体又称无定形

4、体，其内部质点排列不规则，没有一定的结晶外形。2、离子晶体及其特征结构离子晶体：由离子键化合物形成的晶体(ioncrystals)。（2）离子晶体中的正负离子按一定配位数在空间排列，因此晶体中不存在单个分子，而是一个巨大的分子特点：（1）晶格结点上交替排列着正、负离子，依离子键结合。（3）离子晶体一般有较高的熔、沸点。离子的电荷越高，半径越小，静电引力越强，晶体的熔点、沸点也越高。（4）一般硬度较大，但延展性差，因而容易破碎。（5）熔融或其水溶液都是电的良导体，但在固态时晶格结点上的离子只能振动，因而不导电。

5、最简单的AB型离子晶体的空间构型离子晶体中，由于负离子一般比正离子大很多，使负离子的堆积成为离子晶体的主要框架，正离子可以看成是填充在负离子堆积形成空隙中。粒子的配位数：在晶体内一个粒子与相邻最近的其它粒子的数目。离子的堆积方式与正负离子的半径之比有一定关系。离子晶体中，正负离子的半径比（r＋/r－）不同，则正离子的配位数不同。AB型离子晶体的三种空间构型晶系边长夹角晶体实例立方四方正交三方六方单斜三斜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型离子晶体的三种空间构型的特点几种典型的离子晶体结构1.氯化钠结构面心立方晶格正、负离子配位数为6正、负离子半径介于0.4140.732实例:KI,LiF,NaBr,MgO,CaS所有碱金属卤化物（除CsCl，CsBr和CsI外），碱土金属氧化物和硫族化物，卤化物(除AgBr外）均具有氯化钠型的结构化合

7、物晶胞参数(nm)化合物晶胞参数(nm)化合物晶胞参数(nm)化合物晶胞参数(nm)NaCl0.5628BaO0.5523NiO0.4168CrN0.4140NaI0.6462CdO0.4700TiN0.4235ZrN0.4610MgO0.4203CoO0.4250LaN0.5275CaO0.4797MnO0.4435TiC0.4320SrO0.5150FeO0.4332ScN0.4440NaCl型结构的晶体(2)CsCl型体心立方晶格正、负离子配位数为8正、负离子半径介于0.7321实例:TiCl,CsBr,C

8、sI体心立方结构具有氯化铯结构的化合物有：铯的卤化物（除CsF外），TlCl，一些络合物，如K[SbF6]等闪锌矿（ZnS）结构具有这种结构的物质有CuX，MS和MSe（其中M=Be，Mn，Zn，Cd，Hg），MP，MAs和MSb（M=Al，Ga，In），SiC等。正、负离子配位数为4正、负离子半径介于0.2250.414锌离子被硫离子以四面体的四个顶角的