离子晶体

由离子化合物结晶成的物体

由正、 阴离子 或正、负离子集团按一定比例通过 离子键 结合形成的 晶体 称作离子晶体。离子晶体一般硬而脆,具有较高的熔 沸点 ,熔融或溶解时可以导电。离子晶体中的离子以一种规则的几何外形交替排列,整齐有规律,通常不含 共价键 ,因此不存在 分子式 ,而是用 化学式 表示其组成。

性质

结构特征

离子晶体中正、负离子或离子集团在空间排列上具有交替相间的结构特征,因此具有一定的几何外形,例如NaCl是正 立方体 晶体,Na + 离子与Cl - 离子相间排列,每个Na + 离子同时吸引6个Cl - 离子,每个Cl - 离子同时吸引6个Na + 。不同的离子 晶体 ,离子的排列方式可能不同,形成的晶体类型也不一定相同。离子晶体不存在分子,所以没有分子式。离子晶体通常根据阴、 阳离子 的数目比,用化学式表示该物质的移动图片组成,如NaCl表示 NaCl晶体 中Na + 离子与Cl - 离子个数比为1:1, 氯化钙 表示氯化钙晶体中 ca(clo)2 + 离子与Cl-离子个数比为1:2。

电性

离子晶体整体上具有电中性,这决定了晶体中各类正离子带电量总和与 阴离子 带电量总和的 绝对值 相当,并导致晶体中正、负离子的组成比和电价比等结构因素间有重要的制约关系。

离子键

如果离子晶体中发生 位错 即发生错位,正正离子相切,负负离子相切,彼此排斥,离子键失去作用,故无 延展性 。如CaCO3可用于雕刻,而不可用于 锻造 。因为离子键的强度大,所以离子晶体的硬度高。又因为要使 晶体 熔化就要破坏离子键,所以要加热到较高温度,故离子晶体具有较高的熔 沸点 。离子晶体在固态时有离子,但不能自由移动,不能导电,溶于水或熔化时离子能自由移动而能导电。因此 水溶液 或熔融态导电,是通过离子的定向迁移导电,而不是通过 电子 流动而导电。

离子晶体一般硬而脆,具有较高的熔沸点,熔融或溶解时可以导电。

常见类型

离子晶体有二元离子晶体、多元离子晶体与有机离子晶体等类别。

强碱 ( 氢氧化钠 、 氢氧化钾 、Ba(OH) 2 )、活泼金属 氧化物 (Na 2 O、MgO、Na 2 O 2 )、大多数盐类(BeCl₂、Pb(Ac)₂等除外)都是离子晶体。

空间结构

对称性

1) 旋转和对称轴 n重轴, 360度旋转, 可以重复n次。

2) 反映和对称面: 晶体 中可以找到对称面。

3) 反演和对称中心:晶体中可以找到对称中心。

晶胞

晶胞是晶体的代表, 是晶体中的最小单位, 晶胞可以无隙并置起来, 得到晶体. 晶胞的代表性体现在以下两个方面:一是代表晶体的 化学 组成;二是代表晶体的对称性(即具有相同的对称元素:对称轴, 对称面和对称中心). 晶胞是晶体中具有上述代表性的体积最小, 直角最多的 平行六面体 。

配位数

离子晶体中离子的 配位数 (缩写为 可数名词 )是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。

离子键

离子晶体的结构类型还取决于晶体中正 阴离子 的半径比、正负离子的电荷比和离子键的纯粹程度(简称键性因素),当 离子半径 大,受相反电荷离子的 电场 作用变成椭球形,不再维持原来的球形,离子键就向 共价键 过渡。

晶格能

离子晶体的 晶格能 的定义是指1mol的 离子化合物 中的阴 阳离子 ,由相互远离的气态,结合成离子晶体时所释放出的能量或拆开1mol离子晶体使之形成气态阴离子和阳离子所吸收的能量。单位是kJ/ 摩尔

某些离子晶体的晶格能/(KJ·mol -1 )

晶格能越大,形成的离子晶体越稳定,而且 熔点 越高,硬度越大。

晶格能与阴阳离子的半径成反比,与离子电荷的乘积成正比。离子所带电荷越高, 离子半径 越小,则 离子键 越强,熔 沸点 越高。例如:MgO>Al 2 O 3 >NaCl >CsCl.。

岩浆晶出规则

晶格能 越大的 晶体 ,熔点越高,越早达到饱和,更容易在 岩浆 冷却过程中先析出晶体。