離子鍵課件匯報(bào)人:XXX2020年12月15日CONTENTS目錄01

離子鍵的定義02

離子鍵的形成過程03

離子鍵的特點(diǎn)04

離子鍵的影響因素05

離子鍵的表示方法06

離子鍵的應(yīng)用離子鍵的定義01離子鍵概念闡述

離子鍵的定義離子鍵是指帶相反電荷的陰陽離子之間通過靜電作用形成的化學(xué)鍵，如氯化鈉中鈉離子（Na?）與氯離子（Cl?）之間的相互作用，以及氧化鎂中鎂離子（Mg2?）與氧離子（O2?）的結(jié)合。離子鍵的形成過程金屬原子失去最外層電子形成陽離子，非金屬原子得到電子形成陰離子，陰陽離子通過靜電作用結(jié)合成鍵，如鈉原子失去1個(gè)電子形成Na?，氯原子得到1個(gè)電子形成Cl?，進(jìn)而形成NaCl；鎂原子失去2個(gè)電子形成Mg2?，氧原子得到2個(gè)電子形成O2?，形成MgO。離子鍵的本質(zhì)

離子鍵的本質(zhì)是陰陽離子之間的靜電作用，包括陽離子與陰離子之間的吸引力，以及離子核外電子云之間的排斥力，當(dāng)吸引力與排斥力達(dá)到平衡時(shí)形成穩(wěn)定的離子鍵，如氯化鈉晶體中Na?與Cl?之間的靜電平衡。與其他化學(xué)鍵對(duì)比

與共價(jià)鍵對(duì)比成鍵方式：離子鍵通過電子得失形成陰陽離子結(jié)合，共價(jià)鍵通過共用電子對(duì)結(jié)合，如NaCl（離子鍵）與HCl（共價(jià)鍵）；存在范圍：離子鍵主要存在于活潑金屬與活潑非金屬形成的化合物中，共價(jià)鍵存在于非金屬元素之間或非金屬與金屬性較弱元素之間，如H?O、CO?（共價(jià)鍵）；鍵能特點(diǎn)：離子鍵鍵能通常較高，共價(jià)鍵鍵能差異較大，如H-H鍵能較高而O-O鍵能較低。與金屬鍵對(duì)比成鍵粒子：離子鍵存在于陰陽離子之間，金屬鍵存在于金屬陽離子與自由電子之間，如MgCl?（離子鍵）與Fe（金屬鍵）；存在物質(zhì)：離子鍵存在于離子化合物中，金屬鍵存在于金屬單質(zhì)或合金中，如Cu、Al、鋼鐵（金屬鍵）；性質(zhì)影響：金屬鍵中的自由電子使金屬具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性，離子化合物固態(tài)不導(dǎo)電，熔融或溶于水后導(dǎo)電。離子鍵的形成過程02原子得失電子金屬原子失電子鈉原子在反應(yīng)中易失去最外層電子，形成帶正電的鈉離子。非金屬原子得電子氯原子在反應(yīng)中易得到電子，形成帶負(fù)電的氯離子。離子間的靜電作用

吸引作用鈉原子失去電子，氯原子得到電子，陰陽離子因電荷吸引形成離子鍵。

排斥作用離子的電子云之間相互排斥，達(dá)到平衡維持離子鍵穩(wěn)定，如氯化鈉。

動(dòng)態(tài)平衡離子在吸引和排斥作用下處于動(dòng)態(tài)平衡，像氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。離子鍵形成的條件

活潑金屬與活潑非金屬如鈉與氯反應(yīng)，活潑金屬失電子，活潑非金屬得電子形成離子鍵。

元素電負(fù)性差值大元素電負(fù)性差值>1.7時(shí)通常形成離子鍵，如NaCl中Na（0.93）與Cl（3.16）差值2.23>1.7，MgO中Mg（1.31）與O（3.44）差值2.13>1.7；而AlCl3中Al（1.61）與Cl（3.16）差值1.55<1.7，偏向共價(jià)鍵。形成過程的能量變化

能量釋放鈉與氯反應(yīng)形成氯化鈉時(shí)，離子鍵形成會(huì)釋放大量能量。

能量吸收部分離子化合物形成前，原子需吸收能量以達(dá)到合適反應(yīng)狀態(tài)。

晶格能與穩(wěn)定性晶格能是氣態(tài)離子形成1mol離子晶體釋放的能量，數(shù)值越大離子鍵越穩(wěn)定，如NaCl晶格能為787kJ/mol，MgO為3791kJ/mol。離子鍵的特點(diǎn)03離子鍵的強(qiáng)度離子電荷影響

離子所帶電荷越高，靜電作用越強(qiáng)，離子鍵越牢固。如Mg2?與O2?形成的MgO（電荷+2/-2）比Na?與Cl?形成的NaCl（+1/-1）離子鍵強(qiáng)度大，MgO的熔點(diǎn)（約2800℃）遠(yuǎn)高于NaCl（801℃）。離子半徑影響

離子半徑越小，陰陽離子間距離越近，作用力越強(qiáng)。如Na?（半徑102pm）與F?（133pm）形成的NaF，比Na?與Cl?（181pm）形成的NaCl離子鍵更強(qiáng)，NaF熔點(diǎn)（993℃）高于NaCl（801℃）。晶體結(jié)構(gòu)影響

相同離子組成的化合物，晶體結(jié)構(gòu)不同鍵強(qiáng)度有差異。如NaCl（面心立方）與CsCl（簡(jiǎn)單立方）結(jié)構(gòu)中，NaCl的晶格能（787kJ/mol）高于CsCl（657kJ/mol），離子鍵更穩(wěn)定。晶格能衡量

晶格能是離子鍵強(qiáng)度的直接量度，數(shù)值越大鍵越強(qiáng)。NaCl的晶格能為787kJ/mol，MgO為3791kJ/mol，因此MgO的離子鍵更穩(wěn)定，熔點(diǎn)也更高。離子鍵的無方向性電荷分布對(duì)稱性離子電荷呈球形對(duì)稱分布，靜電作用在空間各個(gè)方向均勻存在，因此離子鍵沒有固定的方向要求。如Na?的正電荷均勻分布在球面上，可與周圍任意方向的Cl?相互吸引。晶體結(jié)構(gòu)中的體現(xiàn)在NaCl晶體中，每個(gè)Na?周圍等距離分布6個(gè)Cl?（上下前后左右各一個(gè)），不存在特定方向的偏好；CsCl晶體中Cs?周圍有8個(gè)Cl?，同樣體現(xiàn)全方位的靜電作用。與共價(jià)鍵方向性對(duì)比

共價(jià)鍵因原子軌道重疊具有方向性（如H?O分子的鍵角104.5°），而離子鍵的球形電荷分布使其在任何方向都能與相反電荷離子結(jié)合，如MgO晶體中Mg2?與O2?的結(jié)合無方向限制。離子鍵的無飽和性空間允許的結(jié)合只要空間條件允許，一個(gè)離子可與多個(gè)帶相反電荷的離子結(jié)合，不受“飽和”限制。如CsCl晶體中，半徑較大的Cs?周圍能容納8個(gè)Cl?，而NaCl中Na?半徑小，周圍只能容納6個(gè)Cl?，這是空間因素而非鍵的飽和性導(dǎo)致。配位數(shù)的影響因素配位數(shù)（離子周圍相反電荷離子數(shù)）取決于陰陽離子半徑比，而非鍵的飽和性。如r?/r?比值為0.414-0.732時(shí)形成6配位（NaCl型），0.732-1.0時(shí)形成8配位（CsCl型）。與共價(jià)鍵飽和性對(duì)比共價(jià)鍵受共用電子對(duì)數(shù)量限制具有飽和性（如H?O中O原子形成2個(gè)共價(jià)鍵），而離子鍵中Na?可與多個(gè)Cl?結(jié)合，只要空間足夠，體現(xiàn)無飽和性特點(diǎn)。離子化合物的物理性質(zhì)熔點(diǎn)與沸點(diǎn)離子鍵越強(qiáng)，熔點(diǎn)沸點(diǎn)越高。如MgO（熔點(diǎn)2800℃，沸點(diǎn)3600℃）、NaCl（801℃，1413℃）、KF（858℃，1505℃）、CaCl?（772℃，>1600℃），電荷高、半徑小的離子化合物熔沸點(diǎn)顯著更高。硬度與脆性

01離子晶體硬度較大但脆性高。如MgO是常見的高硬度材料（莫氏硬度6.5），受外力沖擊時(shí)離子錯(cuò)位導(dǎo)致同電荷排斥而碎裂，如氯化鈉晶體敲打后易破碎。溶解性特點(diǎn)多數(shù)離子化合物易溶于極性溶劑（如水），但也有例外。如NaCl易溶于水，而AgCl難溶（因晶格能大，水合能不足以克服），CaCO?難溶（受晶格能和溶劑化作用影響）。導(dǎo)電性固態(tài)時(shí)離子不能自由移動(dòng)，不導(dǎo)電；熔融或溶于水后產(chǎn)生自由離子，能導(dǎo)電。如NaCl固體不導(dǎo)電，熔融態(tài)或水溶液可導(dǎo)電，而MgO因熔點(diǎn)極高，通常通過熔融電解法制取金屬鎂。離子鍵的影響因素04離子電荷的定量影響庫侖定律關(guān)系離子鍵強(qiáng)度遵循庫侖定律F=kQ?Q?/r2，電荷Q越高，靜電引力F越大。如MgO（Q=+2/-2）比NaCl（+1/-1）引力大4倍，晶格能MgO（3791kJ/mol）遠(yuǎn)高于NaCl（787kJ/mol）。晶格能數(shù)據(jù)對(duì)比

單擊此處添加項(xiàng)標(biāo)題同類型結(jié)構(gòu)化合物中，電荷增加導(dǎo)致晶格能顯著提升：NaF（+1/-1，923kJ/mol）、CaO（+2/-2，3460kJ/mol），CaO熔點(diǎn)（2570℃）高于NaF（993℃）。

作用機(jī)制解析高電荷離子對(duì)電子云吸引力更強(qiáng)，縮短核間距，提升鍵能。如Al3?與O2?形成的Al?O?晶格能（15916kJ/mol）極高，使其具有高硬度和熔點(diǎn)（2072℃）。離子半徑的定量影響

半徑與鍵長(zhǎng)關(guān)系離子半徑之和決定鍵長(zhǎng)，半徑越小鍵長(zhǎng)越短，作用力越強(qiáng)。如Na?（102pm）與F?（133pm）形成的NaF鍵長(zhǎng)235pm，比Na?與Cl?（181pm）形成的NaCl鍵長(zhǎng)（283pm）更短，NaF晶格能（923kJ/mol）高于NaCl（787kJ/mol）。周期律遞變規(guī)律同主族電荷相同離子，半徑隨周期數(shù)增大而增加，鍵強(qiáng)度減弱。如LiF（845kJ/mol）>NaF（923kJ/mol）>KF（821kJ/mol）>RbF（785kJ/mol），因Li?（76pm）<Na?（102pm）<K?（138pm）。配位數(shù)影響相同離子在不同配位數(shù)下半徑有差異，影響鍵強(qiáng)度。如Co2?在4配位時(shí)半徑74.5pm，6配位時(shí)88.5pm，導(dǎo)致CoO（6配位，晶格能3900kJ/mol）比CoCl?（4配位）鍵能更高。電子層結(jié)構(gòu)的影響構(gòu)型類型差異8電子構(gòu)型（如Na?、Cl?）極化能力弱；18電子構(gòu)型（如Cu?、Ag?）和9-17電子構(gòu)型（如Fe3?、Cr3?）極化能力強(qiáng)，易使陰離子變形，導(dǎo)致鍵型向共價(jià)過渡。如Ag?（18電子）與Cl?形成的AgCl晶格能（916kJ/mol）低于NaCl（787kJ/mol），但因極化作用熔點(diǎn)（455℃）低于NaCl（801℃）。極化作用機(jī)制

單擊此處添加項(xiàng)標(biāo)題陽離子電荷高、半徑小、電子構(gòu)型非8電子時(shí)，極化能力強(qiáng)。如Fe3?（9-17電子，64.5pm）比Na?（8電子，102pm）極化能力強(qiáng)，F(xiàn)eCl?（共價(jià)性）比NaCl（離子性）熔點(diǎn)低（FeCl?：306℃vsNaCl：801℃）。

實(shí)例數(shù)據(jù)對(duì)比電子構(gòu)型對(duì)晶格能的影響：Ca2?（8電子，99pm）與Zn2?（18電子，74pm），CaO晶格能（3460kJ/mol）略低于ZnO（3705kJ/mol），但ZnO因極化作用共價(jià)性更強(qiáng)，熔點(diǎn)（1975℃）低于CaO（2570℃）。離子鍵的表示方法05電子式表示法書寫步驟1.寫出參與成鍵原子的電子式，標(biāo)出最外層電子；2.用箭頭表示電子得失方向（可選）；3.陽離子保留符號(hào)，陰離子加方括號(hào)并標(biāo)注電荷；4.組合陰陽離子電子式，同性離子不相鄰。電子式實(shí)例

原子電子實(shí)例Na·（鈉原子）、·Mg·（鎂原子）、:Cl·（氯原子）、:O:（氧原子）

離子電子式實(shí)例Na?（鈉離子）、[Cl:]?（氯離子）、Mg2?（鎂離子）、[:O:]2?（氧離子）

化合物電子式實(shí)例NaCl：Na?[Cl:]?；MgO：Mg2?[:O:]2?；CaCl?：[:Cl:]?Ca2?[:Cl:]?結(jié)構(gòu)式表示法

書寫規(guī)則

1.陽離子直接寫離子符號(hào)，陰離子及復(fù)雜離子團(tuán)需加方括號(hào)；

2.標(biāo)明離子電荷數(shù)，電荷位置在右上角；

3.復(fù)雜離子團(tuán)內(nèi)部原子間用共價(jià)鍵符號(hào)連接（如SO?2?中S與O的共價(jià)鍵）；

4.陰陽離子按實(shí)際比例排列，同性離子不相鄰?；衔锸纠?/p>

簡(jiǎn)單化合物示例NaCl：Na?[Cl]?；MgO：Mg2?[O]2?；CaF?：[F]?Ca2?[F]?

復(fù)雜化合物示例K?SO?：K?[O-SO?-O]2?K?；NaOH：Na?[OH]?；NH?Cl：[NH?]?[Cl]?電子式與結(jié)構(gòu)式對(duì)比

表示重點(diǎn)電子式側(cè)重展示電子得失與分布，結(jié)構(gòu)式側(cè)重離子間結(jié)合方式及離子團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

適用范圍電子式適用于簡(jiǎn)單離子化合物，結(jié)構(gòu)式適用于含復(fù)雜離子團(tuán)的化合物（如硫酸鹽、氫氧化物）。

信息詳略電子式能直觀看到電子轉(zhuǎn)移，結(jié)構(gòu)式更清晰展示離子配比及團(tuán)內(nèi)共價(jià)鍵。

使用場(chǎng)景電子式常用于基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)，結(jié)構(gòu)式多用于復(fù)雜化合物表示及晶體結(jié)構(gòu)分析。離子鍵的應(yīng)用06在材料科學(xué)中的應(yīng)用

制備高溫陶瓷利用離子鍵特性制備氧化鋁陶瓷，用于高溫爐內(nèi)襯等耐高溫部件。

開發(fā)固態(tài)電解質(zhì)基于離子鍵原理開發(fā)鋰固態(tài)電解質(zhì)，提升鋰電池安全性和性能。

制造超導(dǎo)材料借助離子鍵作用制造銅氧化物超導(dǎo)材料，用于磁懸