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第三章第2節
幾種簡單的晶體結構模型
第2課時 離子晶體
學習目標
掌握典型的四種離子晶體結構模型
了解離子晶體結構與性質的關系
二、離子晶體
⑴定義：是陰、陽離子在空間呈現周期性重復排列所形成的晶體。
⑵構成離子晶體的微粒：陰、陽離子。
⑶離子晶體中微粒間的作用力：離子鍵(無飽和性、方向性)。
⑷常見的離子晶體：強堿、大多數鹽、活潑金屬氧化物。
1、離子晶體的概念
⑸影響離子鍵強弱的因素：
①離子半徑(陰陽離子的核間距)②離子所帶電荷數
離子半徑越小，離子所帶電荷數越多，離子鍵越強、離子晶體的熔點越高。
2、幾種離子晶體的結構
⑴NaCl晶體：
①氯化鈉的晶體結構
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。
(無隙并置)
(NaCl晶胞)
②每個晶胞含離子的個數：
③化學式為：NaCl
Na+：
Cl-：
每個Na+
周圍最近且距離相等的Cl-有___個。
6個Cl-連線形成的空間幾何構型是______。
配位數
一個離子周圍所鄰接的異電性離子的數目稱為離子晶體的配位數。
6
正八面體
活動探究 一
Na+
Cl-
每個Cl-
周圍最近且距離相等的Na+有___個。
6個Na+連線形成的空間幾何構型是
_____。
配位數
6
正八面體
NaCl晶體中陰、陽離子配位數
活動探究 一
活動探究 一
NaCl晶體中：
（3）每個Na+周圍最近且距離相等的Na+有 個？
（4）每個Cl-周圍最近且距離相等的Cl-有 個？
活動探究 一
每個Na+周圍最近且距離相等的Na+有___個
活動探究 一
12
每個Cl－周圍最近且距離相等的Cl－有__個
活動探究 一
12
① 鈉離子和氯離子的位置：
鈉離子：體心和棱中點；氯離子：面心和頂點。或者反之。
③ Na+ 與Cl- 的配位數：
② 每個晶胞含鈉離子、
氯離子的個數：
均為4
離子晶體中離子的配位數是指一個離子周圍
最鄰近的異電性離子的數目
均為6
無單個分子存在；NaCl不表示分子式。
(NaCl晶胞)
④晶體中Na+ 與Cl-的具體關系：
每個Na+周圍最近且等距離的Cl-有幾個？
每個 Cl- 周圍最近且等距離的 Na+呢？
與一個Cl-(Na+ )相鄰最近且距離相等的Cl-(Na+ )有多少個？
6個
6個
12個
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)
a
⑵CsCl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)
Cl-
Cs+
在CsCl晶體的一個晶胞中Cl-的個數等于___，Cs+的個數等于___
8× =1
1 × 1 =1
1
1
Cs+:Cl- =1:1，晶胞還呈電中性。
由此可見，在離子晶體中，其實并不存在單獨的“CsCl”分子，只是在整個晶體中Cs+與Cl-的個數比為1:1，因此CsCl”這一化學式表示的只是氯化銫的組成。
活動探究 二
頂點：
體心：
Cl-
Cs+
CsCl晶體中：
（1）每個Cs+周圍最近且距離相等的Cl-有 個？
（2）每個Cl-周圍最近且距離相等的Cs+有 個？
（3）每個Cs+周圍最近且距離相等的Cs+有 個？
（4）每個Cl-周圍最近且距離相等的Cl-有 個？
活動探究 二
CsCl的晶體結構及晶胞構示意圖
CsCl晶體中：
（1）每個Cs+周圍最近且距
離相等的Cl-有 個？
8
（2）每個Cl-周圍最近且距離
相等的Cs+有 個？
8
活動探究 二
Cl－
Cs＋
配位數
配位數
CsCl晶體中：
（3）每個Cs+周圍最近且距離相等的Cs+有 個？
6
活動探究 二
Cs＋
Cl-
Cl－
6
CsCl晶體中：
（4）每個Cl-周圍最近且距離相等的Cl-有 個？
活動探究 二
Cs＋
Cl-
（2）氯化銫型晶胞
---Cs+
---Cl-
①銫離子和氯離子的位置：
銫離子：體心；氯離子：頂點。或反之。
②每個晶胞含銫離子、氯離子的個數：
均為1
③Cs+ 與Cl- 的配位數：
均為8
④在氯化銫晶體中，每個銫離子周圍最近且等距離的銫離子有 ____個，每個氯離子周圍最近且等距離的氯離子有____個。
6
6
④晶體中Cs+ 與Cl-的具體關系：
每個Cs+周圍最近且等距離的Cl-有幾個？
每個 Cl- 周圍最近且等距離的Cs+呢？
與一個 Cl-相鄰最近且距離相等的 Cl-有多少個？
每個Cs+周圍距離相等且最近的Cs+共有？
8個
8個
6個
6個
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)
a
⑶ZnS晶體：
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
ZnS晶胞
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：
④晶體中Zn2+ 與 S2- 的具體關系：
每個Zn2+周圍最近且等距離的S2-有幾個？
每個 S2- 周圍最近且等距離的Zn2+呢？
與一個S2-(Zn2+)相鄰最近且距離相等的S2-(Zn2+)有多少個？
4個
4個
12個
②Zn2+、S2-的配位數：
① 每個ZnS晶胞中含陰、陽離子：
（3）ZnS型晶胞
均為4
均為4
③Zn2+、S2-的最短距離為：
晶胞體對
角線的
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
CaF2晶胞
⑷CaF2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：
④晶體中Ca2+ 與 F 的具體關系：
每個Ca2+ 周圍最近且等距離的 F 有幾個？
每個 F 周圍最近且等距離的Ca2+ 呢？
與一個 Ca2+ 相鄰最近且距離相等的Ca2+有多少個？
與一個 F 相鄰最近且距離相等的 F 有多少個？
8個
4個
12個
6個
（4） CaF2型晶胞
Ca2+
F-
4
8
②Ca2+的配位數：
① 每個CaF2晶胞中含陰、陽離子：
Ca2+為4、
F-為8
F- 的配位數：
③Ca2+、F- 的最短距離為：
晶胞體對角線的
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
3、常見的離子晶體
晶胞
晶胞中 微粒數 Na+、Cl-都 為4 Cs+、Cl-都 為1 Zn2+、S2-都 為4 F-為8,
Ca2+為4
陰、陽離子個數比 1∶1 1∶1 1∶1 2∶1
化學式 NaCl CsCl ZnS CaF2
符合類型 Li、Na、K、Rb的鹵化物, AgF、MgO等 CsBr、CsI、 NH4Cl等 BeO、BeS等 BaF2、PbF2、
CeO2等
4、晶格能的定義及影響因素
⑴晶格能：
將1mol 離子晶體完全氣化為氣態陰、陽離子所吸收的能量。
⑵意義：
一般而言，晶格能越大，離子晶體越穩定，晶體的熔點越高，硬度越大。在一定程度上可以用來衡量離子鍵的強弱。
⑶晶格能的影響因素：
規律:離子半徑越小,離子所帶電荷越多,晶格能越大;反之,越小。除此之外,晶格能的大小還與離子晶體的結構類型有關。
晶體 離子間距/pm 晶格能/(kJ·mol-1) 熔點/℃
NaCl 276 787 801
NaBr 290 736 750
NaI 311 686 662
MgO 205 3 890 2 800
事實上,離子晶體遠比我們想象的要復雜,構成晶體的離子未必都是單原子離子,如NH4+等陽離子,以及SO42-、CH3COO-、苯甲酸根離子( )等陰離子。在由這些離子構成的離子晶體中,隨著離子體積的增大,陰、陽離子間的距離增大,離子之間的作用力減弱,晶體的熔點也隨之降低。
在許多離子化合物的晶體中,微粒之間的相互作用不再是典型的離子鍵,而存在氫鍵、范德華力等作用力。這些晶體的熔點遠比NaCl等晶體低得多,有些離子構成的物質在常溫下甚至以液態形式存在。
(3)在固態時不導電，熔融狀態或在水溶液中能導電。
5、離子晶體的物理性質
⑷離子晶體熔點的比較
(1)熔點較高，而且隨著離子電荷的增加，離子間距的縮短，晶格能增大，熔點升高。
(2)一般易溶于水，而難溶于非極性溶劑。
【微點撥】(1)離子晶體中不存在分子,化學式僅表示晶體中陰、陽離子最簡整數比。
(2)離子晶體區別于其他晶體的突出特點是晶體固態時不導電但熔融狀態下能導電。而金屬晶體無論在固態還是熔融狀態都可以導電。
練習：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

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