1、第三章 第三節(jié) 第二課時離子晶體 過渡晶體與混合型晶體新課導入硫酸銅晶體氯化鈉晶體離子晶體離子晶體 定義：由陽離子和陰離子相互作用而形成的晶體成鍵粒子：陰、陽離子相互作用：陰、陽離子間以離子鍵結(jié)合，離子內(nèi)可能含有共價鍵常見的離子晶體：強堿、活潑金屬氧化物和過氧化物、大部分鹽NaCl的晶胞 CsCl的晶胞 CaF2的晶胞 離子晶體離子鍵 離子鍵的實質(zhì)：是靜電作用，它包括陰、陽離子之間的引力和兩種離子的原子核之間以及它們的電子之間的斥力兩個方面，當引力與斥力之間達到平衡時就形成了穩(wěn)定的離子化合物，它不顯電性。離子鍵的特征：沒有方向性和飽和性。因此，以離子鍵結(jié)合的化合物傾向于形成緊密堆積，使每個離子

2、周圍盡可能多地排列異性電荷的離子，從而達到穩(wěn)定的目的。離子晶體離子晶體 晶體類型NaClCsCl晶胞 陽離子的配位數(shù)陰離子的配位數(shù)晶胞中所含離子數(shù) 6688Cl 4 Na 4Cs 1 Cl 1離子晶體離子晶體 硬度熔點沸點NaCl大8011413CsCl645645為什么NaCl和CsCl的硬度大、熔沸點高？離子晶體中，陰、陽離子間有強烈的相互作用（離子鍵），要克服離子間的相互作用使物質(zhì)熔化和沸騰，就需要較多的能量。一般說來，陰、陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強，離子晶體的熔、沸點越高。離子晶體離子晶體的物理性質(zhì) 具有較高的熔、沸點，難揮發(fā)，硬度大，不導電，易溶于極性溶劑，難溶于非

3、極性溶劑具有較高的熔、沸點，難揮發(fā)離子晶體中，陰、陽離子間有強烈的相互作用（離子鍵），要克服離子間的相互作用使物質(zhì)熔化和沸騰，就需要較多的能量。因此，離子晶體具有較高的熔、沸點和難揮發(fā)的性質(zhì)。一般說來，陰、陽離子的電荷數(shù)越多，離子半徑越小，離子鍵越強，離子晶體的熔、沸點越高。離子晶體離子晶體的物理性質(zhì) 具有較高的熔、沸點，難揮發(fā)，硬度大，不導電，易溶于極性溶劑，難溶于非極性溶劑硬度離子晶體的硬度較大，難于壓縮。陰陽離子間有較強的離子鍵，使離子晶體的硬度較大，當晶體受到?jīng)_擊力作用時，部分離子鍵發(fā)生斷裂，導致晶體破碎。離子晶體離子晶體的物理性質(zhì) 具有較高的熔、沸點，難揮發(fā)，硬度大，不導電，易溶于極

4、性溶劑，難溶于非極性溶劑導電性離子晶體中，離子鍵較強，離子不能自由移動，即晶體中無自由移動的離子，因此，離子晶體不導電。當升高溫度時，陰、陽離子獲得足夠能量克服離子間的相互作用，成為自由移動的離子（熔融狀態(tài)），在外界電場作用下，離子定向移動而形成電流。離子化合物溶于水時，陰、陽離子受到水分子作用變成了自由移動的離子（實質(zhì)上是水合離子），在外界電場作用下，陰、陽離子定向移動而導電。離子晶體離子晶體的物理性質(zhì) 具有較高的熔、沸點，難揮發(fā)，硬度大，不導電，易溶于極性溶劑，難溶于非極性溶劑溶解性大多數(shù)離子晶體易溶于極性溶劑（如水），難溶于非極性溶劑（如汽油、苯等），遵循“相似相溶”規(guī)律。當把離子晶體放

5、入水中時，極性水分子對離子晶體中的離子產(chǎn)生吸引作用，使晶體中的離子克服了離子間的作用而電離，變成在水中自由移動的離子。離子晶體離子晶體 以上討論了NaCl和CsCI兩種離子晶體，實際上，大量離子晶體的陰離子或陽離子不是單原子離子，有的還存在電中性分子（如H2O、NH3等)。例如，CaCO3、K2SO4、(NH4)2SO4、CuSO45H2O、Cu(NH3)4SO4H2O等，在這些離子晶體中還存在共價鍵、氫鍵等。晶體中也存在范德華力，只是當能量份額很低時不提及。然而，貫穿整個晶體的主要作用力仍是陰、陽離子之間的作用力。離子晶體離子液體 離子晶體的熔點，有的很高，如CaO的熔點為2613 ，有的較

6、低，如NH4NO3、Ca(H2PO4)2的熔點分別為170 、109 。早在1914年就有人發(fā)現(xiàn)，引入有機基團可降低離子化合物的熔點，如C2H5NH3NO3的熔點只有12，比NH4NO3低了158 !到20世紀90年代，隨著室溫或稍高于室溫時呈液態(tài)的離子化合物的優(yōu)異性質(zhì)不斷被開發(fā)利用，才意識到它們的巨大價值，并將它們定義為離子液體。大多數(shù)離子液體含有體積很大的陰、陽離子。常見的陰離子如四氯鋁酸根（AICl4-)、六氟磷酸根（PF6-)、四氟硼酸根（BF4-）等，常見的陽離子如季銨離子(R4N+，即NH4+的H被經(jīng)基R取代)、帶烴基側(cè)鏈的咪唑、咤啶等有環(huán)狀含氮結(jié)構(gòu)的有機胺正離子等。離子晶體離子晶

7、體 類型比較分子晶體原子晶體金屬晶體離子晶體構(gòu)成粒子分子原子金屬陽離子和自由電子陰、陽離子粒子間的相互作用力分子間作用力共價鍵金屬鍵離子鍵硬度較小很大有的很大，有的很小較大熔、沸點較低很高有的很高，有的很低較高溶解性相似相溶難溶于任何溶劑常見溶劑難溶大多易溶于水等極性溶劑導電、傳熱性一般不導電，溶于水后有的導電一般不具有導電性電和熱的良導體晶體不導電，水溶液或熔融態(tài)導電過渡晶體與混合型晶體過渡晶體 分析第三周期前幾種元素的氧化物中，化學鍵中離子鍵成分的百分數(shù)的變化趨勢并解釋其原因。進一步描述第三周期主族元素的氧化物的晶體類型的變化趨勢。氧化物Na2OMgOAl2O3SiO2P2O5離子鍵的百分

8、數(shù)/%62504133是分子晶體，表明離子鍵成分的百分數(shù)更小過渡晶體與混合型晶體過渡晶體 表中的4種氧化物晶體中的化學鍵既不是純粹的離子鍵，也不是純粹的共價鍵，這些晶體既不是純粹的離子晶體也不是純粹的共價晶體，只是離子晶體與共價晶體之間的過渡晶體。偏向離子晶體的過渡晶體在許多性質(zhì)上與純粹的離子晶體接近，因而通常當作離子晶體來處理，如Na2O等。同樣，偏向共價晶體的過渡晶體則當作共價晶體來處理，如Al2O3、SiO2等。過渡晶體與混合型晶體過渡晶體 Na2O、MgO、Al2O3、SiO2的離子鍵的百分數(shù)呈逐漸減小的趨勢，P2O5、 SO3、Cl2O，都是分子晶體，原因是第三周期元素從左到右，電負

9、性逐漸增強，與氧元素的電負性的差值逐漸減小。第三周期主族元素的氧化物的晶體的變化趨勢為離子晶體共價晶體分子晶體。離子鍵成分的百分數(shù)更小了，而且共價鍵不再貫穿整個晶體，而是局限干晶體微觀空間的-一個個分子中了。過渡晶體與混合型晶體過渡晶體基礎(chǔ)初探四類典型晶體由陽離子和陰離子相互作用而形成的晶體，如NaCl、CsCl等分子晶體共價晶體金屬晶體離子晶體只含分子的晶體，如水、硫化氫等原子間通過共價鍵 形成三維骨架結(jié)構(gòu)的晶體，如金剛石、二氧化硅等金屬原子之間通過金屬鍵相互結(jié)合形成的晶體，如Cu過渡晶體與混合型晶體過渡晶體基礎(chǔ)初探 過渡晶體的概念離子鍵、共價鍵、金屬鍵等都是化學鍵的典型模型，但是，原子間形

10、成的化學鍵往往是介于典型模型之間的過渡狀態(tài)，由于微粒間的作用存在鍵型過渡，即使組成簡單的的晶體，也可能介于離子晶體、共價晶體、分子晶體和金屬晶體之間的過渡狀態(tài)，形成過渡晶體。過渡晶體與混合型晶體混合型晶體石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)的，同層內(nèi)碳原子采取sp2雜化，以共價鍵(鍵)結(jié)合，形成平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu)，層內(nèi)的碳原子的核間距為142 pm，層間距離為335 pm 層與層之間靠范德華力維系。過渡晶體與混合型晶體混合型晶體石墨結(jié)構(gòu)中未參與雜化的p軌道石墨的二維結(jié)構(gòu)內(nèi)，每個碳原子的配位數(shù)為3，有一個未參與雜化的2p電子，它的原子軌道垂直于碳原子平面 由于所有的p軌道相互平行而且相互重疊,使p軌道中的電子可在整

11、個碳原子平面中運動。因此，石墨有類似金屬晶體的導電性 由于相鄰碳原子平面之間相隔較遠，電子不能從一個平面跳躍到另-一個平面，所以石墨的導電性只能沿石墨平面的方向過渡晶體與混合型晶體混合型晶體晶體類型：石墨晶體中，既有共價鍵，又有金屬鍵和范德華力，屬于混合型晶體性質(zhì)：熔點很高、質(zhì)軟、易導電等混合型晶體既有共價鍵又有范德華力，同時還存在類似金屬鍵的作用力，兼具共價晶體、分子晶體、金屬晶體特征的晶體過渡晶體與混合型晶體學生活動(1)含金屬陽離子的晶體一定是離子晶體嗎？有陽離子的晶體中一定存在陰離子嗎？不一定。也可能是金屬晶體；晶體中含有陽離子，不一定存在陰離子，如金屬晶體由陽離子和自由電子構(gòu)成。 (

12、2)離子晶體中一定含有金屬元素嗎？由金屬元素和非金屬元素組成的晶體一定是離子晶體嗎？不一定。離子晶體中不一定含金屬元素，如NH4Cl、NH4NO3等銨鹽。由金屬元素和非金屬元素組成的晶體不一定是離子晶體，如AlCl3是分子晶體。過渡晶體與混合型晶體學生活動(3)離子晶體的熔點一定低于共價晶體嗎？ 不一定。離子晶體的熔點不一定低于共價晶體，如MgO是離子晶體，SiO2是共價晶體，MgO的熔點高于SiO2的熔點。 (4)離子晶體中除含有離子鍵外，是否含有共價鍵？離子晶體中除含有離子鍵外，還有可能含有共價鍵、配位鍵。如Na2O2、NaOH、Ba(OH)2、Na2SO4中均含離子鍵和共價鍵，NH4Cl中含有離子鍵、共價鍵、配位健。硅酸鹽硅酸鹽是地殼巖石的主要成分。硅酸鹽的陰離子結(jié)構(gòu)豐富多樣，既有有限數(shù)目的硅氧四面體構(gòu)建的簡單陰離了，如SiO44-、Si2O76-、(SiO3)612-(六元環(huán))等，也有以硅氧四面體為結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成一維、二維、三維無限伸展的共價鍵骨架。金屬離子則以離子鍵與陰離子或陰離了骨架結(jié)白。部分Si被Al取代則得到記硅酸鹽。納米晶體納米晶體是晶體顆粒尺寸在納米（10-9m)量級的晶體。納米晶體相對于通常的晶體,在聲、光、電、磁、熱等性能上常會呈現(xiàn)新的特性，有廣闊的應(yīng)用前景。僅以熔點為例,當晶體顆粒小至納米量級