《离子键和离子晶体》PPT课件

•特点：
（1）晶格结点上交替排列着正、负离子，依离子键结合。
（2）离子晶体中的正负离子按一定配位数在空间排列，因此晶体 中不存在单个分子，而是一个巨大的分子 （3）离子晶体一般有较高的熔、沸点。离子的电荷越高，半径越 小，静电引力越强，晶体的熔点、沸点也越高。
（4）一般硬度较大，但延展性差，因而容易破碎。
SrO 0.5150 FeO 0.4332 ScN 0.4440
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(2) CsCl 型 体心立方晶格 正、负离子配位数为8 正、负离子半径介于 0.732 1 实例:TiCl, CsBr, CsI
体心立方结构
具有氯化铯结构的化合物有：铯的卤化物（除CsF外），TlCl， 一些络合物，如K[SbF6]等
位置振动便形成离子键。
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图2.1 势能图
•形成离子键的条件：成键原子电负性相差较大
•离子型化合物:由离子键形成的化合物。
•离子键特点：既无方向性也无饱和性。 2、离子的性质
（1）离子的电荷
对简单正负离子，离子的电荷是指形成离子键时，原子得到 或失去电子后所具有的电荷数。
（2）离子的电子构型
精选p子被硫离子以四面体的四个顶角 的方式包围着,硫离子按ABCABC…….. 立方密堆积中，硫离子所构成的四面体 中间的空隙里，有一半充有锌离子
正、负离子配位数为4 正、负离子半径介于0.225 0.414
闪锌矿晶体结构
具有这种结构的物质有CuX，MS和MSe（其中M=Be，Mn，Zn， Cd，Hg），MP，MAs和MSb（M=Al，Ga，In），SiC等。
面心立方晶格 正、负离子配位数为6 正、负离子半径介于0.414 0.732 实例: KI , LiF, NaBr, MgO, CaS
所有碱金属卤化物（除CsCl，C精s选Bpprt 和CsI外），碱土金属氧化物12 和硫族化物，卤化物(除AgBr外）均具有氯化钠型的结构
NaCl型结构的晶体
化合 晶胞参数 化合 晶胞参 化合 晶胞参数 化合 晶胞参
（5）熔融或其水溶液都是电的良导体，但在固态时晶格结点上的 离子只能振动，因而不导电。
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•最简单的AB型离子晶体的空间构型
离子晶体中，由于负离子一般比正离子大很多，使负离子的堆 积成为离子晶体的主要框架，正离子可以看成是填充在负离子堆积 形成空隙中。
离子的堆积方式与正负离子的半径之比有一定关系。
= = =90 = = =90 = = =90 = = 90 ==90, =120 = =90 , 120 90°
Cu，NaCl
Sn，SnO2 I2，HgCl2 Bi，Al2O3 Mg，AgI
S，KClO3
CuSO4·5H2O
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几种典型的离子晶体结构
1. 氯化钠结构
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纤锌矿（ZnS)结构
硫离子按ABAB…….六方密堆积，锌离子占据其中一半的四 面体间隙。 硫离子和锌离子周围的配位数均为4。 它与闪锌矿结构的差别仅在于密堆积的层次。 具有纤锌矿结构的化合物有：BeO, ZnO, MN (其中M＝Al, Ga, In), MnS等
n( 3 N s 1 ) a n en N ( 2 s 2 2 p a 6 ) n C N l a n( 3 C s 2 3 p 5 ) l n en ( C 3 s 2 3 p 6 l)
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•成键过程中势能变化情况
系统的总能量决定于离子之间的相互距离R。当排斥力与吸引力 达平衡时（R=R0），系统能量达到最低点，正负离子在各自平衡
•能对x射线产生衍射效应等。
•晶体的结构具有周期性。
非晶体不具备晶体的以上特性，主要就是由于晶体结构具有周 期性而非晶态物质不具有周期性所致。
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（2）晶体的定义
•晶体：凡是原子（或分子、离子）在空间按一定规律作周期性排
列构成的物质。或凡原子、分子或离子按点阵结构作周期性地排列 而成的物质。
•粒子的配位数：在晶体内一个粒子与相邻最近的其它粒子的数目。
离子晶体中，正负离子的半径比（r＋ / r－）不同，则正离子的配位
数不同。
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AB型离子晶体的三种空间构型
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AB型离子晶体的三种空间构型的特点
晶系
边长
夹角
晶体实例
立方 四方 正交 三方 六方 单斜 三斜
a=b=c a=b≠c a≠b≠c a=b=c a=b≠c a≠b≠c a≠b≠c
•晶格：重复出现的空间构型 (lattice)
•晶胞：能代表晶体一切特征的最小单位 (unit cell)。
晶格是由晶胞在三维空间无限重复而构成。
按照各种晶体中晶胞参数的不同，可分为7个晶系。
•非晶体又称无定形体，其内部质点排列不规则，没有一定的结晶
外形。
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2、离子晶体及其特征结构
•离子晶体：由离子键化合物形成的晶体(ion crystals) 。
第二章 离子键和离子晶体
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晶体中原子的结合从两个方面来认识:
第一，从原子形成晶体时的能量效应来考虑， 多个原子结合成分子以至形成晶体的根本原因在于， 原子结合起来后体系具有更低的能量，体系趋于稳定；
第二，从晶体中原子的空间配置即晶体的几何构型来考虑
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•离子键：由正负离子之间的静电引力而形成的化学结合力。 一、离子键理论 1、离子键的形成和特征 •成键两步骤：形成正负离子和成键。
物
(nm)
物 数(nm) 物
(nm)
物 数(nm)
NaC l
0.5628
BaO 0.5523 NiO
0.4168
CrN
0.4140
NaI 0.6462 CdO 0.4700 TiN 0.4235 ZrN 0.4610
Mg O
0.4203
CoO 0.4250 LaN 0.5275
CaO 0.4797 MnO 0.4435 TiC 0.4320
指由原子失去或得到电子所形成的外层电子构型
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二、离子晶体
1、晶体(crystal)的基本概念
（1）晶体的共同特性 •有确定的熔点（如玻璃为非晶体，无确定的熔点）； •能自发地形成规则的多面体外形； •各向异性，即在晶体的不同的方向上有不同的物理性质 •均匀性，即同一块晶体的各部分的宏观性质相同；