資源簡介

(共50張PPT)
由于“自由電子”為整個金屬所共有，所以金屬鍵沒有飽和性和方向性，從而導致金屬晶體可以看做等徑圓球的堆積。
請你回憶！
金屬晶體的晶胞有什么特點呢？
把金屬晶體看成由其構成微粒堆積而成的，是一種有效的思維模型。
常見金屬晶體的結構
常見金屬晶體的結構
結構型式 面心立方最密堆積 體心立方密堆積 六方最密堆積
常見金屬
結構示意圖
配位數
晶胞中的微粒數
12
8
12
2
4
Mg、Zn、Ti
Li、Na、K、Ba、W、Fe
Ca、Al、Cu、Ag、Au、Pd、Pt
2
請你思考！
當離子化合物以晶體形式存在時，晶體中的微粒會怎樣分布呢？
交流·研討
第二章 不同聚集狀態的物質與性質
第 2 節 幾種簡單的晶體結構模型
課時2 離子晶體
教材分析
節教材以構建幾種典型的晶體結構模型為主線，以不同類型的晶體中微粒在空間如何排列，排列受哪些因素影響、各類晶體的晶胞有何特點等為核心問題分別介紹了金屬晶體、離子晶體、共價晶體和分子晶體。
教材設計了多樣化的探究活動欄目，幫助學生建立物質結構與性質之間的聯系，構建晶體結構模型，落實"證據推理與模型認知"化學學科核心素養培養目標
請你預測！
猜想在所形成的晶體中離子的排布具有怎樣的規律
離子晶體：由陽離子和陰離子通過離子鍵結合而成的晶體。
離子鍵無方向性、無飽和性
無方向性
每個離子在空間任何方向會盡可能多地吸引帶相反電荷的離子以降低體系能量
無飽和性
只要空間允許，每個離子盡可能多地吸引帶相反電荷的離子，并不受離子本身所帶電荷的限制
以離子鍵結合的化合物傾向于形成緊密堆積。
請你預測！
猜想在所形成的晶體中離子的排布具有怎樣的規律
離子晶體：由陽離子和陰離子通過離子鍵結合而成的晶體。
以離子鍵結合的化合物傾向于形成緊密堆積。
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Cl-
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Na+
陰陽離子半徑不同，故離子化合物的結構可以歸結為不等徑圓球密堆積的幾何問題。
01
離子晶體
離子晶體
氯化鈉
離子晶體
陰、陽離子在空間呈現周期性重復排列所形成的晶體
由于 Na+ 和 Cl- 之間的靜電作用沒有方向性，在帶負電荷的 Cl- 周圍吸引著一定數量的帶正電荷的 Na+；同樣，在帶正電荷的 Na+ 周圍吸引著一定數量的帶負電荷的 Cl-。這種排列方式無限延伸，形成晶體。
請你思考！
離子晶體和金屬晶體有哪些不同？
金屬晶體可以看成由直徑相等的圓球在三維空間堆積而成
離子晶體“大球”先進行密堆積，產生空隙，“小球”再填充空隙，最終形成晶胞。
晶胞中的空隙
拓 展 視 野
離子晶體“大球”先進行密堆積，產生空隙，“小球”再填充空隙，最終形成晶胞。
1、四面體空隙
晶胞中的空隙
拓 展 視 野
離子晶體“大球”先進行密堆積，產生空隙，“小球”再填充空隙，最終形成晶胞。
2、八面體空隙
晶胞中的空隙
拓 展 視 野
離子晶體“大球”先進行密堆積，產生空隙，“小球”再填充空隙，最終形成晶胞。
3、面心立方晶胞的空隙
表示空隙
請你思考！
觀察氯化鈉晶體的微觀結構示意圖，你將如何截取氯化鈉晶體的晶胞
在你截取的晶胞中，實際填入的 Na+與 Cl—各是多少個
02
幾種離子晶體的結構
搭建模型認識結構
觀察·思考
(無隙并置)
(NaCl晶胞)
NaCl晶體
1. Na+ 、 Cl- 在晶胞中的什么位置？
2. 在一個晶胞中， Cl- 的個數等于多少？ Na+的個數等于多少？
3.在NaCl晶體中，是否存在單獨“NaCl”分子？
Cl-按面心立方堆積方式排列，Na+離子填充在Cl-所成的空隙中。
搭建模型認識結構
NaCl晶體
(NaCl晶胞)
表示空隙
Cl-按面心立方堆積方式排列
Na+離子填充在Cl-所成的空隙中
搭建模型認識結構
表示空隙
NaCl晶體
NaCl：Cl－作面心立方堆積，Na＋填入八面體空隙，填隙率100%。
搭建模型認識結構
NaCl晶體
NaCl：Cl－作面心立方堆積，Na＋填入八面體空隙，填隙率100%。
搭建模型認識結構
NaCl晶體
① 堆積方式：
Cl－：面心立方堆積Na＋填入八面體空隙，填隙率100%
②每個晶胞含：
Na+：4個 ； Cl- ：4個
Cl-：8×1/8+6×1/2 = 4
Na+：12× + 1 = 4
陰陽離子個數比1:1
離子晶體沒有分子式，其化學式表示的是離子的個數比。
搭建模型認識結構
NaCl晶體
③配位數：
Na+：6個 ； Cl- ：6個
④每個Na+周圍距離最近的Na+有______個，
每個Cl-周圍距離最近的Cl-有______個，
12
12
⑤晶體中Na+ 與Cl-的空間坐標(以晶胞參數(棱長)a為單位長度)：
注意：坐標原點的選擇，坐標軸的方向，坐標軸單位（晶胞棱長）
(0,0,0)
Cl-
Na+
(0.5,0,0)
(1,0,0.5)
(0.5,0.5,1)
(1,1,1)
(0.5,0.5,0.5)
搭建模型認識結構
NaCl晶體
每個Na+周圍最近的Na+有幾個：
每個 Cl-周圍最近的Cl-有幾個：
12
12
搭建模型認識結構
CsCl晶體
①氯化銫的晶體結構
Cl-按簡單立方堆積方式排列，Cs+離子填在Cl-所成的空隙中。
CsCl晶胞
每個晶胞中: Cl-個數為8×1/8＝1 Cs+個數為 1
③化學式的確定：CsCl
②每個晶胞含離子的個數：
(無隙并置)
搭建模型認識結構
CsCl晶體
簡單立方堆積有一個立方體空隙
Cl-按簡單立方堆積方式排列，Cs+離子填在Cl-所成的空隙中
搭建模型認識結構
CsCl晶體
①堆積方式：Cl－：簡單立方堆積，Cs＋填入立方體空隙，填隙率100%
②每個晶胞含：
Cs+：1個 ； Cl- ：1個
③配位數：
Cs+：8個 ； Cl- ：8個
搭建模型認識結構
CsCl晶體
④每個Cs+周圍距離最近的Cs+有______個，
每個Cl-周圍距離最近的Cl-有______個，
6
正八面體
6
搭建模型認識結構
CsCl晶體
⑤晶體中Cs+與Cl-的空間坐標(以晶胞參數(棱長)a為單位長度)
Cl-
Cs+
(0,0,0)
(0,1,1)
(1,1,1)
(1,0,0)
(0.5，0.5，0.5)
搭建模型認識結構
ZnS晶體
ZnS晶胞
S2-按 面心立方堆積方式排列，Zn2+ 離子填在S2-所成的空隙中。
①ZnS的晶體結構
③化學式的確定：ZnS
S2-個數為8×1/8+6×1/2＝4 Zn2+個數為 4
②每個晶胞含離子的個數：
交流·研討
搭建模型認識結構
表示空隙
ZnS晶體
堆積方式：S2－：面心立方堆積，Zn2＋：填入一半的四面體空隙，填隙率50%。
搭建模型認識結構
堆積方式：S2－：面心立方堆積，Zn2＋：填入一半的四面體空隙，填隙率50%。
ZnS晶體
搭建模型認識結構
體對角線的1/4
搭建模型認識結構
①堆積方式：S2－：面心立方堆積，Zn2＋：填入一半的四面體空隙，填隙率50%。
②每個晶胞含：
Zn2+ ：4個 ； S2- ：4個
③配位數：
Zn2+ ：4個 ； S2- ：4個
④每個Zn2+周圍距離最近的Zn2+有______個，
每個S2-周圍距離最近的S2-有______個，
12
12
搭建模型認識結構
拓展視野
ZnS晶體
⑤晶體中Zn2+ 與 S2- 的空間坐標(以晶胞參數(棱長)a為單位長度)
(0,0,0)
(0.5,0.5,0)
(1,1,1)
(1,0,0)
(0.25,0.25,0.75)
S2-
Zn2+
(0.75,0.75,0.75)
(0.75,0.25,0.25)
a
搭建模型認識結構
CaF2晶體
Ca2+按 面心立方堆積方式排列，F 填在Ca2+所成的空隙中。
①CaF2的晶體結構
③化學式的確定：CaF2
Ca2+個數為8×1/8+6×1/2＝4
F 個數為 8
②每個晶胞含離子的個數：
搭建模型認識結構
CaF2晶體
Ca2＋：面心立方堆積，F－填入四面體空隙，填隙率100%。
搭建模型認識結構
CaF2晶體
③配位數：
Ca2+ ：8個 ； F- ：4個
④每個Ca2+周圍距離最近的Ca2+有______個，
每個F-周圍距離最近的F-有______個，
12
6
化學式組成比等于配位數反比
搭建模型認識結構
CaF2晶體
⑤晶體中Ca2+ 與 F 的空間坐標(以晶胞參數(棱長)a為單位長度)
(0,0,0)
(0.5,0.5,0)
(1,1,1)
(0.25,0.25,0.25)
(0.25,0.75,0.75)
(0.75,0.75,0.25)
(0.75,0.25,0.75)
Ca2+
F
a
03
常見的離子晶體
常見的離子晶體
練習
1,高溫下，超氧化鉀晶體(KO2)呈立方體結構。如下圖為超氧化鉀晶體的一個晶胞(晶體中最小的重復單元)。則下列有關說法正確的是 (　　)
A．KO2中只存在離子鍵
B．超氧化鉀的化學式為KO2，
每個晶胞含有1個K＋和1個O2－
C．晶體中與每個K＋距離最近的O2－有6個
D．晶體中，所有原子之間都以離子鍵相結合
C
請你思考！
結構相似的離子晶體，為什么熔沸點仍存在差異？
NaCl MgO
熔點 /℃ 801 2800
沸點 /℃ 1413 3600
離子晶體中陰、陽離子間作用力的強弱在一定程度上可以用離子晶體的晶格能來衡量。
03
離子晶體的晶格能
離子晶體的晶格能
(2)意義：吸收的能量越多，晶格能越大，表示離子間作用力越強，離子晶體越穩定。
(1)概念：將1mol離子晶體完全氣化為氣態陰、陽離子所吸收的能量。
NaCl (s) = Na+ (g) + Cl- (g)
U = 787kJ/mol
請你思考！
依據表3-2-3 中的數據分析晶格能的大小與離子晶體的熔點的關系，
并與同學們交流研討結構相似的離子晶體其晶格能的大小與哪些因素有關。
影響晶格能大小的因素
②離子半徑越小，所帶電荷數越多，晶格能越大
①離子電荷一定時，離子半徑越大，晶格能越小
③晶格能越大，離子晶體的熔點越高，硬度越大
例：NaCl的熔點為801 ℃，沸點為1413 ℃ ；CsCl的熔點為645 ℃
練習
2，Li2O是離子晶體，其晶格能可通過圖(a)的Born－Haber循環計算得到
Li2O晶格能為________________kJ mol-1。
2908
離子液體
拓 展 視 野
練習
3、如圖所示是從NaCl或CsCl晶體結構中分割出來的部分結構圖,其中屬于從NaCl晶體中分割出來的結構圖是(　　)
A.(1)和(3) B.(2)和(3) C.(1)和(4) D.只有(4)
C
謝謝觀看
THANKS

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