（精）离子键和离子晶体.ppt

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 　　　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。 第一节 离 子 键 一、离子键的形成 二、离子键的特征 三、离子的特征 一、离子键的形成 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。 三、离子的特征 离子的电荷数、离子的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。 （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，外层电子组态为 ns2np6nd10 。 （4）18＋2 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 (n－1)s2(n－1)p6(n－1)d10ns2。 （5）9~17 电子组态：离子的最外电子层有 9~17 个电子，外层电子组态为 ns2np6nd1~9。 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、13~17 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。 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 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。 在 △abc 中， ab = bc = 2(r++r－), ac = 4r－，则: 　　　　[2(r++r－)]2 + [2(r++ r－)]2 = (4r－)2 　　　　r+ = 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。 　　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４。 　　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。 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