物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)專題微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì).pptVIP

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì),第二單元離子鍵離子晶體 上課課件,化學(xué)選修3,1 、形成過(guò)程 以 NaCl 為例 。 第一步 電子轉(zhuǎn)移形成離子： Na e Na+ ， Cl + e Cl ,第二步 靠靜電作用， 形成化學(xué)鍵 。,相應(yīng)的電子構(gòu)型變化： 2s 2 2p 6 3s 1 2s 2 2p 6 ， 3s 2 3p 5 3s 2 3p 6 形成 Ne 和 Ar 的稀有氣體原子的結(jié)構(gòu)，形成穩(wěn)定離子。,離 子 鍵,回顧:化學(xué)2 使帶相反電荷的陰、陽(yáng)離子結(jié)合的 相互作用，稱為離子鍵。,一 、離子鍵的形成,2Na + Cl2 = 2NaCl,2 、離子鍵的形成條件 1元素的電負(fù)性差比較大 X 1.7，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，形成離子鍵； X 1.7，不發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，形成共價(jià)鍵。,注意： 但離子鍵和共價(jià)鍵之間，并非可以截然區(qū)分的。可將離子鍵視為極性共價(jià)鍵的一個(gè)極端，而另一極端則為非極性共價(jià)鍵。,化合物中不存在百分之百的離子鍵，即使是 NaF 的化學(xué)鍵，其中也有共價(jià)鍵的成分。即除離子間靠靜電相互吸引外，尚有共用電子對(duì)的作用。 X 1.7 ，實(shí)際上是指離子鍵的成分大于 50 %。,2 易形成穩(wěn)定離子 Na + 2s 2 2p 6，Cl 3s 2 3p 6 ，達(dá)到稀有氣體式穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 Ag + 4d10 ， Zn 2 + 3d10 ， d 軌道全充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 只轉(zhuǎn)移少數(shù)的電子，就達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。,而 C 和 Si 原子的電子結(jié)構(gòu)為 s 2 p 2 ，要失去或得到 4 e，才能形成穩(wěn)定離子，比較困難。所以一般不形成離子鍵。如,3形成離子鍵時(shí)釋放能量多 Na ( s ) + 1/2 Cl 2 ( g ) = NaCl ( s ) H = 410.9 kJmol1 在形成離子鍵時(shí)，以放熱的形式，釋放較多的能量。,CCl 4 、SiF4 等，均為共價(jià)化合物 。,離子鍵的特征,離子鍵無(wú)方向性和飽和性,通常情況下，陰、陽(yáng)離子可以看成是球形對(duì)稱的。陰、陽(yáng)離子的電荷分布也是球形對(duì)稱的，它們?cè)诳臻g各個(gè)方向上的靜電作用相同，所以在各個(gè)方向上都可以與帶相反電荷的離子發(fā)生靜電作用，且在靜電作用能達(dá)到的范圍內(nèi)，只要空間允許，一個(gè)離子可以同時(shí)吸引多個(gè)帶相反電荷的離子。（思考P35的交流與討論）,特征：無(wú)方向性，無(wú)飽和性,氯化鈉晶體的結(jié)構(gòu),用電子式表示離子化合物及其形成過(guò)程,Na,+,Na+, ,回顧:,注意點(diǎn)：,陽(yáng)離子的表示 Na+ Mg2+,1.離子的電子式,陰離子的表示,化合物的電子式,如NaCl的電子式,Na+,如MgO電子式,Mg2+,二、離子晶體,1、離子晶體：由陰、陽(yáng)離子構(gòu)成的晶體。 2、離子晶體中離子之間的作用力是離子鍵。 3、離子鍵的強(qiáng)度： 晶格能 ：是指拆開(kāi)1mol離子晶體使之形成氣態(tài)陰離子和陽(yáng)離子所吸收的能量。 用 U 表示，單位是kj/mol. 晶格能 U 越大，則形成離子鍵得到離子晶體時(shí)放出的能量越多，離子鍵越強(qiáng)。晶體的熔沸點(diǎn)就比較高，硬度就比較大。,討論并完成P36的交流與討論,4、影響離子鍵強(qiáng)度的因素 離子電荷數(shù)的影響，電荷高，離子鍵強(qiáng) 。 離子半徑的影響，半徑小，離子鍵強(qiáng)。,5、離子晶體的特點(diǎn)： 無(wú)確定的相對(duì)分子質(zhì)量 NaCl 晶體是個(gè)大分子，晶體中無(wú)單獨(dú)的 NaCl 分子存在。NaCl 是化學(xué)式，因而 58.5 可以認(rèn)為是式量，不是相對(duì)分子質(zhì)量 。 導(dǎo)電性 ：水溶液或熔融態(tài)導(dǎo)電，是通過(guò)離子的定向遷移完成的，而不是通過(guò)電子流動(dòng)導(dǎo)電 。 熔點(diǎn)沸點(diǎn)較高 硬度高 延展性差,三、離子晶體結(jié)構(gòu)模型,1、 NaCl型離子晶體的結(jié)構(gòu)（KCl、NaBr、LiF、CaO、MgO、NiO、CaS等均屬于此類晶體。） 晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在氯化鈉晶體中，Na+ 或Cl-周圍各排列著6個(gè)帶相反電荷的離子，即每個(gè)Na+ 周圍有6個(gè)Cl-，每個(gè)Cl-周圍有6個(gè)Na+。每個(gè)NaCl晶胞中含有4個(gè)Na+和4個(gè)Cl-。,配位數(shù) 最近層的異號(hào)離子有 6 個(gè)，則配位數(shù)為 6 。,晶胞類型 觀察同一種點(diǎn)，如觀察空心圓點(diǎn) Cl，正六面體的 8 個(gè)頂點(diǎn)和各面的中心，均有一個(gè)。所以為面心立方晶胞。,NaCl的晶體結(jié)構(gòu)模型,1、每個(gè)Na+同時(shí)吸引 個(gè)Cl-，每個(gè)Cl-同時(shí)吸引 個(gè)Na+，而Na+數(shù)目與Cl-數(shù)目之比為 ，化學(xué)式為 。,2、根據(jù)氯化鈉的結(jié)構(gòu)模型確定晶胞，并分析其構(gòu)成。每個(gè)晶胞中有 個(gè)Na+，有 個(gè)Cl-。,3、在每個(gè)Na+周圍與它最近的且距離相等的Na+有 個(gè)。,6,6,1：1,NaCl,4,4,12,4、在每個(gè)Na+周圍與它最近的且距離相等的Cl-所圍成的空間結(jié)構(gòu)為 體。,正八面,氯化鈉晶體結(jié)構(gòu) 氯化鈉晶胞 提問(wèn),2、CsCl型離子晶體的結(jié)構(gòu)（CsBr、CsI、NH4Cl等均屬于此類晶體。） 晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在氯化銫晶體中，Cs+ 或Cl-周圍各排列著8個(gè)帶相反電荷的離子，即每個(gè)Cs+ 周圍有8個(gè)Cl-，每個(gè)Cl-周圍有8個(gè)Cs+。每個(gè)CsCl晶胞中含有1個(gè)Cs+和1個(gè)Cl-。,觀察空心圓點(diǎn)，只存在于立方體頂點(diǎn)的 8 個(gè)位置上，無(wú)其它位置。,組成和對(duì)稱性均有代表性 。,配位數(shù)為 8 。,CsCl型,CsCl的晶體結(jié)構(gòu)示意圖,1、每個(gè)Cs+同時(shí)吸引 個(gè) Cl-，每個(gè)Cl-同時(shí)吸引 個(gè)Cs+，而Cs+數(shù)目與Cl-數(shù)目之比為 ，化學(xué)式為 。,2、根據(jù)氯化銫的結(jié)構(gòu)模型確定晶胞，并分析其構(gòu)成。每個(gè)晶胞中有 Cs+，有 個(gè)Cl- 。,3、在每個(gè)Cs+周圍與它最近的且距離相等的Cs+有 個(gè)。,8,8,1：1,CsCl,1,1,6,氯化銫晶體結(jié)構(gòu) 氯化銫晶胞 提問(wèn),？問(wèn)題：NaCl 、CsCl都是AB型離子化合物，兩者的配位數(shù)卻不同，你認(rèn)為造成這一差異的可能原因是什么？,P37 拓展視野,離子晶體中離子的配位數(shù)：與它們的相對(duì)大小有關(guān)，與其所帶的電荷數(shù)的多少無(wú)關(guān)。 在離子晶體中，陰、陽(yáng)離子總是盡可能緊密地排列，且一種離子周圍緊鄰的帶相反電荷的離子越多，體系能量越低，所形成的離子晶體越穩(wěn)定。 離子中離子的配位數(shù)與r +/ r 有關(guān)。,r + / r 與配位數(shù),結(jié)論 時(shí) ，配位數(shù)為 6 。,從八配位的介穩(wěn)狀態(tài)出發(fā)，探討半徑比與配位數(shù)之間的關(guān)系。,當(dāng) r + 繼續(xù)增加，達(dá)到并超過(guò) 時(shí)，即陽(yáng)離子周圍可容納更多陰離子時(shí)，為 8 配位。,可以求得,結(jié)論 為 0.414 0.732，6 配位 NaCl 式晶體結(jié)構(gòu)。,總之，配位數(shù)與 r +/ r 之比相關(guān)： 0.225 0.414 4 配位 ZnS 式晶體結(jié)構(gòu) 0.414 0.732 6 配位 NaCl 式晶體結(jié)構(gòu) 0.732 1.000 8 配位 CsCl 式晶體結(jié)構(gòu),注意 討論中將離子視為剛性球體，這與實(shí)際情況有出入。但這些計(jì)算結(jié)果仍不失為一組重要的參考數(shù)據(jù)。因而，我們可以用離子間的半徑比值作為判斷配位數(shù)的參考。,若 r + 再增大，可達(dá)到 12 配位；r + 再減小，則形成 3 配位。,若 r + 變小，當(dāng) ， 則出現(xiàn) a ) 種情況，如右圖。陰離子相切，陰離子陽(yáng)離子相離的不穩(wěn)定狀態(tài)。配位數(shù)將變成 4 。,陰、陽(yáng)離子半徑必欲配位數(shù)的關(guān)系,石墨晶體的層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)為平面正六邊形結(jié)構(gòu)（如圖），試回答下列問(wèn)題： （1）圖中平均每個(gè)正六邊形占有C原子數(shù)為_(kāi)個(gè)、占有的碳碳鍵數(shù)為_(kāi)個(gè)。 碳原子數(shù)目與碳碳化學(xué)鍵數(shù)目之比為_(kāi).,練習(xí)一：,2:3,2,3,在氯化銫晶體中，每個(gè)Cl-(或Cs+)周圍與之最接近且距離相等的Cs+(或Cl-)共有 ；這幾個(gè)Cs+(或Cl-)在空間構(gòu)成的幾何構(gòu)型為 ；在每個(gè)Cs+周圍距離相等且最近的Cs+共有 ；這幾個(gè)Cs+(或Cl-)在空間構(gòu)成的幾何構(gòu)型為 ；,CsCl晶體,8個(gè),立方體,6 個(gè),正八面體,練習(xí)2,1987年2月，朱經(jīng)武（Paul Chu）教授等發(fā)現(xiàn)釔鋇銅氧化合物在90K溫度下即具有超導(dǎo)性，若該化合物的結(jié)構(gòu)如右圖所示，則該化合物的化學(xué)式可能是（ ） A. YBa2CuO7-X B. YBa2Cu2O7-X C. YBa2Cu3O7-X D. YBa2Cu4O7-X,Cu 8(1/8) + 8(1/4) = 3,Ba 2,Y 1,C,練習(xí)3,白磷的鍵角為多少？Wg白磷中磷磷單鍵的數(shù)目為多少？,60,(W/124) 6 NA,練習(xí)4,晶體中Na+和Cl-間最小距離為a cm， 計(jì)算NaCl晶體的密度,練習(xí)5,晶體熔沸點(diǎn)