离子晶体简介

 一、离子晶体
1.定义：离子间通过离子键结合而成的晶体叫离子晶体.
2.构成粒子：阴、阳离子.
3.粒子间的作用：离子键.
4.晶体的物理性质：
①熔沸点较高、硬度较大；
②导电性：熔融状态或溶于水时能导电，固态时不导电；
③溶解性：不同的离子晶体，溶解度相差很大.
二、离子晶体的特征
1.晶格和晶胞
晶格：将构成晶体的微观粒子(离子、原子、分子)抽象成一个点，由这些点按一定规则组成的几何构型称为晶格.
晶格格(结)点：晶格上微观粒子所处的位置叫晶格格(结)点.
晶胞：晶格中能表达晶体结构的一切特征的最小结构单元叫晶胞.
2.离子晶体的特征
①阴阳离子间的静电作用较强，破坏需要较大的能量.因为熔沸点高，硬度较大.
②离子晶体受外力作用时，各层晶格格点上的离子发生位移，使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.
③离子晶体中阴阳离子被限制在晶格格点上振动，不能自由移动导致离子晶体不导电.但熔融或溶于水时可导电.
三、离子晶体的类型
因阳、阴离子在空间的排列方式不同，空间结构也不同.AB型离子晶体常见的有CsCl晶体、NaCl晶体、ZnS晶体三种类型.
1.CsCl型晶体
CsCl型晶体的晶胞是正立方体，一个Cs⁺处于立方体的中心，8个Cl^-位于立方体的8个顶点处，每个Cl^-同时属于相邻的8个相同的晶胞，一个晶胞中Cl^-的数目为8×=1，每个晶胞中只含一个Cs⁺，一个Cl^-.

CsCl晶体是由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⁺被八个Cl^-包围，每个Cl^-被8个Cs⁺包围.Cs⁺，Cl^-的配位数均为8，Cs⁺，Cl^-的个数比为1：1.
2.NaCl型晶体
NaCl晶体为AB型晶体中最常见的晶体构型.晶胞是正立方体.

在晶胞中，一个Na⁺位于体心，在12条棱的中央各有一个同时属于相邻的四个相同晶胞的Na⁺，8个顶点上各有一个同时属于相邻的8个相同晶胞的Cl^-，6个面的中心上各有一个同时属于相邻的2个相同晶胞的Cl^-.
每个NaCl晶胞中含Na⁺、Cl^-的数目分别为：
N(Na⁺)=1+12×=4；
N(Cl^-)=8×+6×=4.
在NaCl晶体中，每个Na⁺被6个Cl^-包围，同时每个Cl^-被6个Na⁺包围.Na⁺和Cl^-的个数比为1：1.
3.ZnS型晶体
ZnS晶体的晶胞也是正立方体.在一个晶胞中含有4个Zn²⁺，8个顶点上各有一个同时属于相邻的8个相同晶胞的S^2-，6个面的中心上各有一个同时属于相邻的2个相同晶胞的S^2-.

一个晶胞中S^2-的数目是：N(S^2-)=8×+6×=4.
每个Zn²⁺被4个S^2-包围，同时每个S^2-也被4个Zn²⁺包围.Zn²⁺、S^2-的配位数为4，个数比为1：1.
四.离子晶体的晶格能
1.晶格能——用于度量离子键的强度
定义：标态下，使单位物质的量的离子晶体变为气态阳、阴离子时所吸收的能量.用E_la表示，单位为：kJ・mol^-1.
晶格能的作用：用于衡量离子键的强度.晶格能越大，离子晶体的熔点越高、硬度越大.
2.电荷数、离子半径对离子晶体的晶格能的影响
离子晶体的晶格能与离子电荷的乘积成正比，与阴、阳离子半径的大小成反比.
①当阳、阴离子的电荷数相同、构型相同时，离子半径较大的离子晶体其晶格能较小，熔点较低、硬度较小.
②当离子晶体构型相同、离子半径相近时，则阳、阴离子的电荷数高的，其熔点较高、硬度较大.

综合探究
离子晶体的半径比规则
离子晶体的结构类型，与离子半径、离子的电荷、离子的电子组态有关.与离子的半径关系更为密切.当阴、阳离子密切接触时，所形成的离子晶体才最稳定.决定因素为：阳、阴离子的半径之比.
以阳、阴离子的配位数均为6的晶体构型为例，说明阳、阴离子的半径比与配位数和晶体构型的关系：

ab=bc=2(r₊+r_-)，ac=4r_-.
△abc为直角三角形，
根据勾股定理：[2(r₊+ r_-)]²+[2(r₊+r_-)]²=(4r_-)²，
=0.414，r₊=0.414r_-，
阳、阴离子的半径比为：==0.414.
当=0.414时，阳、阴离子间是直接接触的，阴离子也是直接接触的.
当＞0.414时，阳、阴离子间是直接接触的，阴离子不再直接接触，这种构型比较稳定―配位数为6的晶体构型.当＞0.732时，阳离子相对较大有可能接触更多的阴离子，可能使配位数提高到8.
当＜0.414时，阴离子之间互相接触，而阴、阳离子间接触不良，这种结构较不稳定.因阳离子相对较小，有可能接触更少的阴离子，从而使配位数减少到4.
注意：
1.离子半径比规则只适用于离子晶体.
2.晶体构型还受外界温度的影响.如CsCl晶体在常温下是CsCl晶型，而高温下为NaCl型.

归纳整理
1.不同类型晶体性质的比较

2.同种类型晶体熔、沸点的比较

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