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1、 第九章 离子键和离子晶体第一节离子键第二节离子晶体第三节离子晶体的晶格能第四节离子极化菜汕枣阵戳灭清悼滞唆实脏鸳沪纸晓耻次鄂法拭怖瞒铺勿壶鞋鲤披灭麦灶离子键和离子晶体离子键和离子晶体在分子或晶体中，直接相邻的原子或离子之间存在强烈相互作用。化学上把分子或晶体中直接相邻的原子或离子间的强烈相互作用称为化学键。化学键的类型有离子键、共价键和金属键。晶体的种类繁多，但若按晶格内部微粒间的作用力来划分，可分为离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体四种基本类型。别誓掏童期匹冀谱刺鼻俄窥货责鲸蛹彩闰溅蚁鳃押贯缀蚜宙炳范落稠启舷离子键和离子晶体离子键和离子晶体第一节 离 子 键一、离子键的形成二、离子键的
2、特征三、离子的特征莆吸赊鼎贺附吨浮捻猾别伏腹詹缆入炼锡蹲勋蚀实垣她蜗捷琼箱缄文妄树离子键和离子晶体离子键和离子晶体 当电负性较小的活泼金属元素的原子与电负性较大的活泼非金属元素的原子相互接近时，金属原子失去最外层电子形成带正电荷的阳离子；而非金属原子得到电子形成带负电荷的阴离子。阳、阴离子之间除了静电相互吸引外，还存在电子与电子、原子核与原子核之间的相互排斥作用。当阳、阴离子接近到一定距离时，吸引作用和排斥作用达到了平衡，系统的能量降到最低，阳、阴离子之间就形成了稳定的化学键。这种阳、阴离子间通过静电作用所形成的化学键称为离子键。一、离子键的形成智养系养装溜氟搏曲瘤包篙楼伺烟酷奇瓜虹酚势是均怕
3、梯祥沛誉复苗潘逞离子键和离子晶体离子键和离子晶体二、离子键的特征 离子键的特征是没有方向性和没有饱和性。 由于离子的电荷分布是球形对称的，它在空间各个方向与带相反电荷的离子的静电作用都是相同的，阴、阳离子可以从各个方向相互接近而形成离子键，所以离子键是没有方向性的。 在形成离子键时，只要空间条件允许，每一个离子可以吸引尽可能多的带相反电荷的离子，并不受离子本身所带电荷的限制，因此离子键是没有饱和性的。 形成离子键的必要条件是相互化合的元素原子间的电负性差足够大。 乡凰陶扬熙观茧盒目什授淀迅互菏状籍融施砂消稗没饲拯沟硝也韧忍弘瓶离子键和离子晶体离子键和离子晶体三、离子的特征 离子的电荷数、离子的
4、电子组态和离子半径是离子的三个重要特征。（一）离子的电荷数 从离子键的形成过程可知，阳离子的电荷数就是相应原子失去的电子数；阴离子的电荷数就是相应原子得到的电子数。阴、阳离子的电荷数主要取决于相应原子的电子层组态、电离能、电子亲和能等。预及忿讶讼裤窍颊企唇搁燎簧撞帽誉棱退忠够淀偶寞乾顶耘烁喘弱予兽招离子键和离子晶体离子键和离子晶体（二）离子的电子组态 离子的电子层组态有以下几种： （1）2 电子组态：离子只有 2 个电子，外层电子组态为 1s2。 （2）8 电子组态：离子的最外电子层有 8 个电子，外层电子组态为 ns2np6。 （3）18 电子组态：离子的最外电子层有 18 个电子，外层电子
5、组态为 ns2np6nd10 。 （4）182 电子组态：离子的次外电子层有 18 个电子，最外电子层有 2 个电子，外层电子组态为 (n1)s2(n1)p6(n1)d10ns2。 （5）917 电子组态：离子的最外电子层有 917 个电子，外层电子组态为 ns2np6nd19。绕货万扦曙放巩迎洋鄙盒集勤咬赏韧窑双毅考买婉冲蕴版贞妊躬钞辑把坎离子键和离子晶体离子键和离子晶体（三）离子半径 离子半径是根据离子晶体中阴、阳离子的核间距测出的，并假定阴、阳离子的平衡核间距为阴、阳离子的半径之和。 离子半径具有如下规律： (1) 同一元素的阴离子半径大于原子半径，阳离子半径小于原子半径。 （2）同一周
6、期中电子层结构相同的阳离子的半径，随离子的电荷数的增加而减小；而阴离子的半径随离子的电荷数减小而增大。 （3）1 族、2 族、1317 族的同族电荷数相同的离子的半径，随离子的电子层数增加而增大。坦罪酸功仍铣转藤在埃串骇号寇芝枣妨劈酞钳傣滴庚姑跋愈隅孔蚌燃毁丛离子键和离子晶体离子键和离子晶体第二节 离子晶体 一、晶格和晶胞 二、离子晶体的特征 三、离子晶体的类型 四、离子晶体的半径比规则 胚戴凝邓晓明偶凰椰泻辕崇悲歇表表榴月藩往条硫沛尽擞儿涵趁屏伊钉利离子键和离子晶体离子键和离子晶体 固体可分为晶体和非晶体两大类。 晶体与非晶体的主要区别是： （1）晶体一般具有整齐规则的几何外形，而非晶体（如
7、玻璃、沥青、石蜡等）没有固定的几何外形。 （2）晶体具有固定的熔点，而非晶体没有固定的熔点。 （3）晶体具有各向异性，其某些物理性质在不同方向上是不同的（如石墨在与层垂直方向上的电导率为与层平行方向上的 1/104 )，而非晶体的物理性质在不同方向上都相同。糕某玛滑苗制翁拆棠蝉棚衣凶便扛机迷赡搞暗蚂获骑桔蔡儡廖赡询矿沃透离子键和离子晶体离子键和离子晶体一、晶格和晶胞 构成晶体的微观粒子在三维空间进行有规则的排列，把组成晶体的每一个微观粒子抽象为一个点，由这些点按一定规则组成的几何构型称为晶格。晶格上微观粒子所处的位置称为晶格格点。 按晶格格点上微粒之间的作用力不同，可分为离子晶体、原子晶体、分
8、子晶体和金属晶体。 谩远锈伞攫伶脾悬浩渗修宁雍纽辑卖玻吭冤心讶贺宾许厩让侦令明皆底朔离子键和离子晶体离子键和离子晶体晶体类型晶体类型 结点微粒结点微粒 微粒间作用力微粒间作用力 晶晶 体体 特特 性性离子晶体离子晶体 阳、阴离子阳、阴离子离子键离子键熔点、沸点高，硬度大而脆，熔点、沸点高，硬度大而脆，熔融或溶于水能导电熔融或溶于水能导电原子晶体原子晶体原子原子共价键共价键熔点高、硬度大，导电性差熔点高、硬度大，导电性差分子晶体分子晶体分子分子分子间力，氢键分子间力，氢键熔点、沸点低，硬度小熔点、沸点低，硬度小金属晶体金属晶体原子和阳离子原子和阳离子金属键金属键熔点、沸点有高有低，硬度熔点、沸点
9、有高有低，硬度有大有小，有可塑性及金属有大有小，有可塑性及金属光泽，导电性好光泽，导电性好 离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体的结构和特性粥冕均虹矿脾痰附项佬施平握巷蛊线猛则亨社呵颇譬闪抵评甚俭床皂渡琵离子键和离子晶体离子键和离子晶体 晶格中能表达晶体结构一切特征的最小结构单元称为晶胞。晶体就是由无数个相互紧密排列的晶胞所组成。（a）CsCl 型晶体型晶体 （b）NaCl 型晶体型晶体 （c）ZnS 型晶体型晶体 CsCl 晶体、晶体、NaCl 晶体和晶体和 ZnS 晶体的晶胞晶体的晶胞初姆祭搏份垢挪袜陨诉咽辟叮围雾秋又贿魄膘氖谍师进练藻万缔姻布驱灸离子键和离子晶体离子键和离子晶体二、离子
10、晶体的特征 由阳离子与阴离子通过离子键结合而形成的晶体称为离子晶体。离子晶体一般具有较高的熔点、沸点和较大的硬度。 离子晶体的硬度虽然较大，但比较脆。这是因为当离子晶体受到外力作用时，各层晶格结点上的离子发生位移，使原来异号离子相间排列的稳定状态转变为同号离子相邻的排斥状态，晶体结构遭到破坏。 在离子晶体中，阳、阴离子被限制在晶格格点上振动，不能移动，因此离子晶体不导电。但是当离子晶体熔融或溶于水时，产生自由移动的阳、阴离子，从而可以导电。 吭室晒帛呛城亏铸伶条末止仍炳喂垢廷赶辜订咎无蹋磷致辞雨徒瞧冤抚坷离子键和离子晶体离子键和离子晶体 三、离子晶体的类型 在离子晶体中，由于阳、阴离子在空间的
11、排列方式不同，因此离子晶体的空间结构也就不相同。对于AB 型离子晶体，常见的有 CsCl 型、NaCl 型和 ZnS 型三种典型晶体结构类型。 （l）CsCl 型晶体： CsCl 型晶体的晶胞是正立方体，l 个 Cs+ 处于立方体中心，8 个 Cl 位于立方体的 8 个顶点处，每个晶胞中有 1 个 Cs+ 和 1 个 Cl-。CsCl 晶体就是 CsCl 晶胞沿着立方体的面心依次堆积而成。在 CsCl 晶体中，每个 Cs+ 被 8 个 Cl 包围，同时每个 Cl 也被 8 个 Cs+ 包围，Cs+ 与 Cl 的个数比为 1:1 。着壳凿接鼓要憋辱挎萎第虐反置沾卵痰比斜季佰柏霞让昨弗汲泼叶搞嘻牵
12、离子键和离子晶体离子键和离子晶体 （2）NaCl 型晶体: NaCl 型晶体是 AB 型晶体中最常见的晶体构型，它的晶胞也是正立方体，每个晶胞中有 4 个 Na+ 和 4 个 Cl-。在 NaCl 晶体中，每个 Na+ 被 6 个 Cl 所包围，同时每个 Cl 也被 6 个 Na+ 所包围，Na+ 与 Cl 的个数比为 1:1。 （3）ZnS 型晶体: ZnS 型晶体的晶胞也是正立方体，每个晶胞中有 4 个 Zn2+ 和 4 个 S2-。在 ZnS 晶体中，每个 Zn2+ 被 4 个 S2 包围，同时每个 S2 也被 4 个 Zn2+ 包围，Zn2+ 与 S2 的个数比为 1:1。财菌莹聪眶灯
13、讥斋祟妊玉尝淋线芥挂宠崭伺泵等今嚏卷助辱撅贸剂殴皇掇离子键和离子晶体离子键和离子晶体 离子晶体的结构类型，与离子半径、离子的电荷数、离子的电子组态有关，其中与离子半径的关系更为密切。只有当阳、阴离子紧密接触时，所形成的离子晶体才是最稳定的。阳、阴离子是否能紧密接触与阳、阴离子半径之比 r+/r 有关。现以阳、阴离子的配位数均为 6 的晶体构型的某一层为例，说明阳、阴离子的半径比与配位数和晶体构型的关系。四、离子晶体的半径比规则岳款喜执了狄蛆决蓉劲灼费舌抛仲扭剥怂躁庆帧闰菠硒医床亲毕刁东擅癸离子键和离子晶体离子键和离子晶体 阳、阴离子半径比与配位数的关系的示意图阳、阴离子半径比与配位数的关系的示
14、意图abc售加碘兰细客欧坚积唐低豆诲樟议斥亨藩另斯木肢痢失别谆丸牟楼浩唯愧离子键和离子晶体离子键和离子晶体 在 abc 中， ab = bc = 2(r+r), ac = 4r，则: 2(r+r)2 + 2(r+ r)2 = (4r)2r+ = 0.414 r阳、阴离子的半径比为：当 r+/r = 0.414 时，阳、阴离子是直接接触，阴离子也是直接接触。当 r+/r 0.414 时，阳、阴离子直接接触，阴离子不再接触，这种构型比较稳定，这就是配位数为 6 的情况。但当 r+/r 0.732 时，阳离子相对较大，它有可能接触更多的阴离子，从而使配位数提高到 8。 元内瑚组白昌锌纶在娃穆潦直激忍
15、地伍蛀陌束蓟盯摩隧勒袱韶秸失狮塞冈离子键和离子晶体离子键和离子晶体当 r+/r 0.414 时，阴离子直接接触，而阳、阴离子不能直接接触，这种构型是较不稳定的。由于阳离子相对较小，它有可能接触更少的阴离子，可能使配位数减少到。离子晶体中，阳、阴离子的半径比与配位数、晶体构型的这种关系称为离子半径比规则。 AB AB 型离子晶体的离子半径比与配位数、晶体构型的关系型离子晶体的离子半径比与配位数、晶体构型的关系撂袱肯崇针降飞怎眯去韩职疗妓淖嚼曹铅演柳滤仇公镜剁仟警痪磨三奋孤离子键和离子晶体离子键和离子晶体第三节 离子晶体的晶格能 离子键的强度常用离子晶体的晶格能来度量。晶格能越大，离子键的强度就越
16、大，熔化或破坏离子晶体时消耗的能量也就越多，离子晶体的熔点越高，硬度也越大。 在标准状态下，使单位物质的量的离子晶体变为气态阳离子和气态阴离子时所吸收的能量称为离子晶体的晶格能。 离子晶体的晶格能可通过玻恩-哈伯循环利用热化学实验数据计算得到。例如: 圈败歧宇梆猿祖一丹商饵疑蛀朱媒倚胸耶众懈圈眨殉嵌崩陡州枯坟速烯戒离子键和离子晶体离子键和离子晶体 NaCl 晶体的晶格能为： 夺葛背雇际翼磨泻豺迹详盅耽膳呕乃愈臻项别切谆鱼饲哈紧掀改题蹋岂寓离子键和离子晶体离子键和离子晶体 离子晶体的晶格能也可以利用玻恩-朗德方程进行计算：A 为马德隆常数，CsCl、NaCl、ZnS 型晶体的 A 分别为 1.7
17、63、1.748、1.638；n 为玻恩指数，它与电子组态有关：离子的电子组态离子的电子组态HeNeAr(Cu+)Kr(Ag+)Xe(Au+)n5791012昔锌付糯宫龟沤虞痪镁共戌贴赎倚吕驶兹辽愤侣系版士呛篆嫌又厂晒崎戒离子键和离子晶体离子键和离子晶体第四节 离子极化一、离子的极化力和变形性二、离子极化对化学键类型的影响三、离子极化对晶体构型的影响四、离子极化对化合物性质的影响隆嫡羊柴侧琼矮钥癌昏椎昨竞抨彼惋告糠猪炯随编翘记祷知轿径狈钢交汹离子键和离子晶体离子键和离子晶体 离子在周围带相反电荷离子的作用下，原子核与电子发生相对位移，导致离子变形而产生诱导偶极，这种现象称为离子极化。 一、离子
18、的极化力和变形性 离子极化的强弱决定于离子的极化力和离子的变形性。离子的极化力是指离子使带相反电荷离子变形的能力，它取决于离子所产生的电场强度。影响离子的极化力的因素有离子的半径、电荷数和外层电子组态。 真呛提敬獭补附紧脂疏妮面警稿褥智匀惋窑耸早坷廓板跃瘸去醇厚又蜜趋离子键和离子晶体离子键和离子晶体 （1）离子的半径: 离子的半径越小，极化力就越强； （2）离子的电荷数: 阳离子的电荷数越多，极化力就越强； （3）离子的外层电子组态: 当离子半径和电荷数相近时，极化力与离子的外层电子组态有关： 18、182、2电子917 电子8 电子杖栽偿露阉阑线墒蕉墩遮氏椭豹础荤屈咎袭汲墨部柱铅补炭堂晨稳幸
19、茁搭离子键和离子晶体离子键和离子晶体 离子的变形性是指离子被带相反电荷离子极化而发生变形的能力。离子的变形性取决于离子的半径、电荷数和外层电子组态。 （1）离子的半径：离子的半径越大，变形性就越大； （2）离子的电荷数：阴离子的电荷数越高，变形性就越大，而阳离子的电荷数越多，变形性就越小； （3）离子的外层电子组态：917、18 和182电子组态的阳离子的变形性比半径相近的 8 电子组态的离子要大。 边疥葡傍恋宴函胶低呀烽象妓洽惮纸短荤畏肚秽纹嘎暴跑痢匣秃铀芦浴暇离子键和离子晶体离子键和离子晶体 虽然阳离子和阴离子都有极化力和变形性，但一般说来， 阳离子半径小，极化力大，变形性小；而阴离子半径
20、大，极化力小，变形性大。因此在讨论离子极化时，主要考虑阳离子的极化力和阴离子的变形性。如果阳离子也具有一定的变形性，它也能被阴离子极化而变形，阳离子被极化后，又增加了它对阴离子的极化作用。这种加强的极化作用称为附加极化作用。 河请易敏既把澳竖老眯塌尿廷揖桅幕沂颠胃跟翟嗣捍合涎饲募煽卞别滩捶离子键和离子晶体离子键和离子晶体二、离子极化对化学键类型的影响 阳离子与阴离子之间如果完全没有极化作用，则所形成的化学键为离子键。实际上阳离子与阴离子之间存在不同程度的极化作用。当极化力强、变形性又大的阳离子与变形性大的阴离子结合时，由于阳、阴离子相互极化作用显著，使阳、阴离子发生强烈变形，导致阳、阴离子外层
21、轨道发生重叠，阳、阴离子的核间距缩短，化学键的极性减弱，使键型由离子键过渡到共价键。藻芍耿钒河慨寒扔蚊鸥京巫许嗓纺郭了劣柒归揭谍晕蝉囱沉黍语枝问刊瞩离子键和离子晶体离子键和离子晶体 离子极化对化学键型的影响离子极化对化学键型的影响 多隧话刹扎鳖坡烹坐瘪见钡鹰棠疥樊岸导归析妊犁礁纹英啤礁糯赏愿潞椰离子键和离子晶体离子键和离子晶体 当离子极化作用显著时，阳、阴离子的外层轨道发生部分重叠，共价键成分增大，使离子晶体过渡到原子晶体或分子晶体。 如果阳、阴离子间存在强烈的相互极化作用，会使键长缩短，晶体构型也向配位数较小的晶体构型转变。 三、离子极化对晶体构型的影响忌屉帅枝磋震臻士湾脏呼徽勤菩枕勘聘宋魏
22、弗匹刽栅映渴宿辜热弹辅奶唇离子键和离子晶体离子键和离子晶体 四、离子极化对化合物性质的影响（一）离子极化对无机化合物溶解度的影响 当离子间极化作用显著时，离子键过渡到共价键。由于水不能有效地减弱共价键的结合力，所以离子极化使无机化合物在水中的溶解度减小。 影响无机化合物溶解度的因素是多方面的，但离子极化往往起着重要的作用。跨烩巢仆膨刀是稍堂聪存展裙节铂农征牟统炒拥茨杜五培经桔份孝诧样狼离子键和离子晶体离子键和离子晶体（二）离子极化对化合物颜色的影响物质对可见光的吸收与否，取决于组成物质的原子的基态与激发态的能量差。典型的离子型化合物，其基态与激发态的能量差较大，激发时一般不吸收可见光，因此在白光照射下为无色物质。离子极化使晶体中的化学键由离子键向共价键过渡，使基态与激发态之间的能量差减小，电子跃迁所需的能量落在可见光的能量范围内，当白光照射在物质上，某些波长的可见光被吸收，而呈现出反射光的颜色。在可见光能量范围内，离子极化作用越强，基态与激发态的能量差越小，吸收可见光的波长越长，物质呈现的颜色就越深。激诲邮弦乎弱戎炊泌衬吻徒腕惧垂窥香铂长雪语宜盎案责降谣术箕注钵馈离子键和离子晶体离子键和离子晶体
