离子,分子，原子晶体

离子晶体 编辑 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。 目录 1性质 2常见类型 3空间结构 4晶格能 1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， CaCl2表示氯化钙晶体中Ca2+离子与Cl-离子个数比为1:2。[1] 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: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，即不具有延展性。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[2] 2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 HYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/11182.htm" \t "_blank" 氧化物（Na2O、MgO、Na2O2）、大多数盐类（BeCl₂、Pb(Ac)₂等除外）都是离子晶体。 3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, 晶胞并置起来, 则得到晶体. 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 CsCl 8 8 CaF2 4 8 离子晶体晶胞(3张) 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。 4晶格能 离子晶体的晶格能的定义是气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，通常取正值。下表给出一些离子晶体的晶格能数据。 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：Al2O3> MgO > NaCl > CsCl.。 附加：定义：晶格能是指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 岩浆晶出规则：晶格能越大的晶体，熔点越高，越早达到饱和，更容易在岩浆浪却过程中先析出晶体。 词条图册更多图册 离子晶体晶胞(3张) 词条图片(1张) 化学名词 A-F ▪ 阿累尼乌斯方程 ▪ 氨 ▪ 螯合剂 ▪ 螯合物 ▪ 螯合物 ▪ 半反应 ▪ 半微量分析 ▪ 苯 ▪ 比色分析 ▪ 变异系数 ▪ 标定 ▪ 标准电极电势 ▪ 标准曲线 ▪ 标准溶液 ▪ 标准自由能变 ▪ 表征 ▪ 查依采夫规则 ▪ 产物 ▪ 常规分析 ▪ 常量分析 ▪ 沉淀反应 ▪ 陈化 ▪ 臭氧 ▪ 船型构象 ▪ 醇 ▪ 磁性 ▪ 次序规则 ▪ 催化 ▪ 催化反应 ▪ 催化剂 ▪ 单分子亲核取代反应 ▪ 单分子消除反应 ▪ 单色器 ▪ 氮族元素 ▪ 滴定 ▪ 滴定度 ▪ 滴定分析 ▪ 滴定误差 ▪ 滴定终点 ▪ 狄尔斯阿尔得反应 ▪ 碘量法 ▪ 电池电动势 ▪ 电负性 ▪ 电荷数 ▪ 电化学分析 ▪ 电极电势 ▪ 电解 ▪ 电解质 ▪ 电离 ▪ 电离能 ▪ 电子 ▪ 电子的波动性 ▪ 电子构型 ▪ 电子自旋 ▪ 定量分析 ▪ 定性分析 ▪ 对映体 ▪ 多电子原子 ▪ 多相离子平衡 ▪ 多原子分子 ▪ 二氧化碳 ▪ 反应的活化能　 ▪ 反应方向 ▪ 反应机理 ▪ 反应级数 ▪ 反应历程 ▪ 反应热 ▪ 反应速率 ▪ 反应速率 ▪ 范德华方程 ▪ 芳香性 ▪ 芳香族化合物 ▪ 放射性 ▪ 非金属 ▪ 非晶体 ▪ 非均相催化剂 ▪ 菲舍尔投影式 ▪ 费林试剂 ▪ 分光光度法　 ▪ 分析化学 ▪ 分子轨道 ▪ 分子轨道理论 ▪ 分子间力 ▪ 分子间作用力 ▪ 分子空间构型 ▪ 酚酞 ▪ 伏特电池 ▪ 副反应系数 分子晶体 编辑 分子间通过分子间作用力（包括范德华力和氢键）构成的晶体。 目录 1简介 定义 性质 典型代表 2相关信息 熔沸点规律 结构特征 1简介 定义 　　   冰(H2O)分子晶体棍球模型 性质 分子晶体是由分子组成，可以是极性分子，也可以是非极性分子。分子间的作用力很弱，分子晶体具有较低的熔、沸点，硬度小、易挥发，许多物质在常温下呈气态或液态，例如O2、CO2是气体，乙醇、冰醋酸是液体。同类型分子的晶体，其熔、沸点随分子量的增加而升高，例如卤素单质的熔、沸点按F2、Cl2、Br2、I2顺序递增；非金属元素的氢化物，按周期系同主族由上而下熔沸点升高；有机物的同系物随碳原子数的增加，熔沸点升高。但HF、H2O、NH3、CH3CH2OH等分子间，除存在范德华力外，还有氢键的作用力，它们的熔沸点较高。在固态和熔融状态时都不导电。 分子组成的物质，其溶解性遵守“相似相溶”原理，极性分子 HYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/4879920.htm" \t "_blank" 易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性的有机溶剂，例如NH3、HCl极易溶于水，难溶于CCl4和苯；而Br2、I2难溶于水，易溶于CCl4、苯等有机溶剂。根据此性质，可用CCl4、苯等溶剂将Br2和I2从它们的水溶液中萃取、分离出来。 典型代表 ①所有非金属氢化物 ②大部分非金属单质，如：稀有气体、卤素(X2)、氧气、硫(S8)、氮(N2)、白磷(P4)、C60等(金刚石，和单晶硅等是原子晶体）[1] ③部分非金属氧化物，如：CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等（如SiO2是原子晶体） ④几乎所有的酸 ⑤绝大多数有机化合物，如：苯、乙酸、乙醇、葡萄糖等 ⑥所有常温下呈气态的物质、常温下呈液态的物质(除汞外)、易挥发的固态物质 2相关信息 熔沸点规律 分子间作用力越强，熔沸点越高 ①组成和结构相似的分子晶体，一般相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高。例如：元素周期表中第ⅦA族的元素单质其熔沸点变化规律为：At2>I2 > Br2 > Cl2>F2 。 ②若分子间有氢键，则分子间作用力比结构相似的同类晶体大，故熔沸点较高。例如：HF > HI > HBr > HCl。 H2O> H2Se> H2S。 NH3> PH3 ③组成和结构不相似的物质，分子极性越大，其熔沸点越高，例如：CO>N2 ④在有机物的同分异构体中，一般来说，支链越多，熔沸点越低，例如：正戊烷>异戊烷>新戊烷 ⑤互为同分异构体的芳香烃及其衍生物中，熔沸点顺序为：邻位化合物>间位化合物>对位化合物 结构特征 紧密堆积方式   干冰 对比 干冰：范德华力 1个分子周围紧邻12个分子 冰：范德华力、氢键 1个分子周围紧邻4个分子 外观：两者相似 硬度：相似(小)熔点：干冰比冰小 密度：干冰比冰大   冰 原子晶体 编辑 相邻原子之间通过强烈的共价键结合而成的空间网状结构的晶体叫做原子晶体。 在原子晶体这类晶体中，晶格上的质点是原子，而原子间是通过共价键结合在一起，这种晶体称为原子晶体。如金刚石晶体，单质硅，SiO2等均为原子晶体。[1] 目录 1理化性质 2晶体特点 3晶体结构 4晶体类型 5应用领域 1理化性质   原子晶体二氧化硅晶体[2] 原子晶体，在这类晶体中，不存在独立的小分子，而只能把整个晶体看成一个大分子。由于原子之间相互结合的共价键非常强，要打断这些键而使晶体熔化必须消耗大量能量，所以原子晶体一般具有较高的熔点，沸点和硬度，在通常情况下不导电，也是热的不良导体。熔化时也不导电，但半导体硅等可有条件的导电。[1] 由中性原子构成的晶体。原子间以共价键相联系。由于结合较牢，所以原子晶体的硬度较大，熔点较高。例如金刚石是由碳原子构成的原子晶体。石墨是由碳原子构成的另一种原子晶体，每一层碳原子之间结合较牢，但层与层之间为分子间力，结合较弱，因此容易沿层间滑移。硅、硼等单质以及碳化硅、氮化硅等许多化合物晶体都是原子晶体。[3] 原子晶体不导电、不易溶于任何溶剂，化学性质十分稳定。例如金刚石，由于碳原子半径较小，共价键的强度很大，要破坏4个共价键或扭歪键角都需要很大能量，所以金刚石的硬度最大，熔点达3570℃，是所有单质中最高的。又如立方BN的硬度近于金刚石。[2] 原子晶体中，组成晶体的微粒是原子，原子间的相互作用是共价键，共价键结合牢固，原子晶体的熔、沸点高，硬度大，不溶于一般的溶剂，多数原子晶体为绝缘体，有些如硅、锗等是优良的半导体材料。原子晶体中不存在分子，用化学式表示物质的组成，单质的化学式直接用元素符号表示，两种以上元素组成的原子晶体，按各原子数目的最简比写化学式。常见的原子晶体是周期系第ⅣA族元素的一些单质和某些化合物，例如金刚石、硅晶体、SiO2、SiC等。（但碳元素的另一单质 HYPERLINK "http://baike.baidu.com/view/5089.htm" \t "_blank" 石墨不是原子晶体，石墨晶体是层状结构，以一个碳原子为中心，通过共价键连接3个碳原子，形成网状六边形，属过渡型晶体。） 规律：原子晶体熔沸点的高低与共价键的强弱有关。一般来说，半径越小形成共价键的键长越短，键能就越大，晶体的熔沸点也就越高。例如：金刚石（C－C）>二氧化硅（Si－O）>碳化硅（Si－C）晶体硅（Si－Si）。[4] 1.原子间形成共价键，原子轨道发生重叠。原子轨道重叠程度越大，共价键的键能越大，两原子核的平均间距—键长越短。[5] 2.一般说来：结构相似的分子，其共价键的键长越短，共价键的键能越大，分子越稳定。[5] 3.一般情况下，成键电子数越多，键长越短，形成的共价键越牢固，键能越大。在成键电子数相同，键长相近时，键的极性越大，键能越大，形成时释放的能量就越多，反之破坏它消耗的能量也就越多，付出的代价也就越大。[5] 2晶体特点   比较金刚石和石英的晶体和晶胞[6] 在这类晶体中，不存在独立的小分子，而只能把整个晶体看成一个大分子。由于原子之间相互结合的共价键非常强，要打断这些键而使晶体熔化必须消耗大量能量，所以原子晶体一般具有较高的熔点，沸点和硬度，在通常情况下不导电，也是热的不良导体，熔化时也不导电，但半导体硅等可有条件的导电。[7] 原子间不再以紧密的堆积为特征，它们之间是通过具有方向性和饱和性的共价键相联接，特别是通过成键能力很强的杂化轨道重叠成键，使它的键能接近400KJ·mol。原子晶体中配位数比离子晶体少。[6] 3晶体结构   原子晶体二氧化硅晶体[2] 结构特征：空间立体网状结构（如金刚石、晶体硅、二氧化硅等）。[8] 原子晶体的结构特点： ①由原子直接构成晶体，所有原子间只靠共价键连接成一个整体。[9] ②由基本结构单元向空间伸展形成空间网状结构。[9] ③破坏共价键需要较高的能量。[9] 在原子晶体的晶格结点上排列着中性原子，原子间以坚强的共价键相结合，如单质硅（Si）、金钢石（C）、二氧化硅（SiO2）、碳化硅（SiC）金刚砂、金刚石（C）和氮化硼BN（立方）等。以典型原子晶体二氧化硅晶体（SiO2方石英）为例，每一个硅原子位于正四面体的中心，氧原子位于正四面体的顶点，每一个氧原子和两硅原子相连。如果这种连接向整个空间延伸，就形成了三维网状结构的巨型“分子”。[2] 图片“比较金刚石和石英的晶体和晶胞”为金刚石面心立方晶胞。金刚砂（SiC）的结构与金刚石相似，只是C骨架结构中有将与C相连的4个C原子换为Si，再以Si为中心形成顶角为C的正四面体，形成C－Si交替的空间骨架。石英（SiO2）结构中Si和O以共价键相结合，每一个Si原子周围有4个O原子排列成以Si为中心的正四面体，许许多多的Si－O四面体通过O原子相互联接而形成巨大分子。图片“比较金刚石和石英的晶体和晶胞”（b´）为面心立方晶胞。[6] 4晶体类型   二维原子晶体时代的四方结构材料[10] 某些金属单质：晶体锗（Ge）等。 某些非金属化合物：氮化硼（BN）晶体。 单质：金刚石、晶体硅、晶体硼等。[11] 化合物：碳化硅、二氧化硅等。[11] 5应用领域 原子晶体在工业上多被用作耐磨、耐熔或耐火材料。金刚石、金刚砂都是极重要的磨料；SiO2是应用极广的耐火材料；石英和它的变体，如水晶、紫晶、燧石和玛瑙等，是工业上的贵重材料；SiC、BN（立方）、Si3N4等是性能良好的高温结构材料。[2] 词条图册更多图册 词条图片(5张) 化学名词 A-F ▪ 阿累尼乌斯方程 ▪ 氨 ▪ 螯合剂 ▪ 螯合物 ▪ 螯合物 ▪ 半反应 ▪ 半微量分析 ▪ 苯 ▪ 比色分析 ▪ 变异系数 ▪ 标定 ▪ 标准电极电势 ▪ 标准曲线 ▪ 标准溶液 ▪ 标准自由能变 ▪ 表征 ▪ 查依采夫规则 ▪ 产物 ▪ 常规分析 ▪ 常量分析 ▪ 沉淀反应 ▪ 陈化 ▪ 臭氧 ▪ 船型构象 ▪ 醇 ▪ 磁性 ▪ 次序规则 ▪ 催化 ▪ 催化反应 ▪ 催化剂 ▪ 单分子亲核取代反应 ▪ 单分子消除反应 ▪ 单色器 ▪ 氮族元素 ▪ 滴定 ▪ 滴定度 ▪ 滴定分析 ▪ 滴定误差 ▪ 滴定终点 ▪ 狄尔斯阿尔得反应 ▪ 碘量法 ▪ 电池电动势 ▪ 电负性 ▪ 电荷数 ▪ 电化学分析 ▪ 电极电势 ▪ 电解 ▪ 电解质 ▪ 电离 ▪ 电离能 ▪ 电子 ▪ 电子的波动性 ▪ 电子构型 ▪ 电子自旋 ▪ 定量分析 ▪ 定性分析 ▪ 对映体 ▪ 多电子原子 ▪ 多相离子平衡 ▪ 多原子分子 ▪ 二氧化碳 ▪ 反应的活化能　 ▪ 反应方向 ▪ 反应机理 ▪ 反应级数 ▪ 反应历程 ▪ 反应热 ▪ 反应速率 ▪ 反应速率 ▪ 范德华方程 ▪ 芳香性 ▪ 芳香族化合物 ▪ 放射性 ▪ 非金属 ▪ 非晶体 ▪ 非均相催化剂 ▪ 菲舍尔投影式 ▪ 费林试剂 ▪ 分光光度法　 ▪ 分析化学 ▪ 分子轨道 ▪ 分子轨道理论 ▪ 分子间力 ▪ 分子间作用力 ▪ 分子空间构型 ▪ 酚酞 ▪ 伏特电池 ▪ 副反应系数 ▪ 傅列德尔克拉夫茨反应