离子晶体 - DGSO百科
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由正、负离子或正、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。

性质

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组成,如NaCl表示氯化钠晶体中Na +离子与Cl -离子个数比为1:1, CaCl 2表示氯化钙晶体中Ca 2+离子与Cl -离子个数比为1:2。
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负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。
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CaCO 3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

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(NaOH、KOH、Ba(OH) 2)、活泼金属氧化物(Na 2O、MgO、Na 2O 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
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)反演对称中心:晶体中可以找到对称中心
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
离子晶体中离子的配位数(缩写为C.N.)是指一个离子周围最邻近的异电性离子的数目。
离子晶体
阴离子的配位数
阳离子的配位数
NaCl
6
6
CsCl
8
8
CaF 2
4
8
离子键
离子晶体的结构类型还取决于晶体中正负离子的半径比、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/mol
某些离子晶体的晶格能/(KJ·mol -1

  
F -
Cl -
Br -
I -
Li +
1036
853
807
757
Na +
923
786
747
704
K +
821
715
682
649
Rb +
785
689
660
630
Cs +
740
659
631
604
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。
AB型离子晶体
离子电荷Z
晶格能(KJ·mol-1)
熔点/℃
莫氏硬度
NaF
1
923
993
3.2
NaCl
1
786
801
2.5
NaBr
1
747
747
<2.5
NaI
1
704
661
<2.5
MgO
2
3791
2852
6.5
CaO
2
3401
2614
4.5
SrO
2
3223
2430
3.5
BaO
2
3054
1918
3.3
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:Al 2O 3 < MgO<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。