離子晶體 化學科 TC004_離子晶體 黎渝秀&曾筱茜 國立中壢高中.

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1 離子晶體 化學科 TC004_離子晶體 黎渝秀&曾筱茜 國立中壢高中

2 投影片中第四頁及第二十一頁的動畫，均由作者製作完成，除了呈現我們所欲教授的想法，彌足學生對抽象複雜概念的理解，若有不週全之處，請各位先進給予指導。

3 離子鍵的形成 硫化鋅晶體 離子晶體排列 離子晶格能 氯化鈉晶體 離子化合物形成 氯化銫晶體 離子化合物特性

4 形 成 離 子 的 傾 向

5 + → + → + + 形成離子的傾向 10Ne 18Ar 說明原子間價電子轉移的排列方式 說明原子間電子排列的情形 11Na+ 17Cl－
11+ 17+ 17+ 11+ + → + → + + 11Na+ 17Cl－ 11Na 17Cl (1s22s22p63s1) (1s22s22p63s23p5) (1s22s22p63s0) (1s22s22p63s23p6) (2,8,1) (2,8,7) (2,8,0) (2,8,8) 10Ne 18Ar 說明原子間價電子轉移的排列方式 電子組態 電子數表示 說明原子間電子排列的情形

6 離子晶體排列 以陰離子形成簡單立方為例 南一 陰離子 陽離子

7 合理堆積方式 若填入的陽離子大小適當，將使陽離子與陰離子能接觸而陰離子之間不接觸，如圖此為合理的堆積方式 南一 陰離子 陽離子

8 不合理堆積方式 若填入的陽離子太小，將使陽離子與陰離子無法接觸，陰離子之間卻緊密接觸，如圖此為不合理的堆積方式 南一 陰離子 陽離子

9 離子晶體最佳排列 能量最低 使相反電荷離子接觸數目 配位數(相反電荷離子包圍) 最大 離子相對大小 陰陽離子的半徑比 配位數不同，所致
晶體形狀亦不同

10 離子半徑比與晶體結構的關係 南一

11 八面體晶體-氯化鈉 鈉離子半徑為95pm， 氯離子半徑為181pm， 氯化鈉為配位數 的 八面體晶體 0.414 < =0.525
氯化鈉為配位數 的 八面體晶體 0.414 < =0.525 < 0.732 6 龍騰

12 氯化鈉單位晶格的三種表示圖 (C)切割後的填充式模型 (B)球-棍模型 (A)填充模型 較能看清兩種離子間的內部規律排列 較接近實際情況
南一 (C)切割後的填充式模型 (B)球-棍模型 (A)填充模型 較能看清兩種離子間的內部規律排列 較接近實際情況 較能看出單位晶格內的原子數

13 氯化鈉中氯離子的三層排列 南一 第一層 5個氯離子 第一層 4個氯離子 第一層 5個氯離子

14 氯化鈉晶體~面心立方堆積 南一 (A)氯離子呈面心立方堆積 (B)鈉離子呈面心立方堆積 同種離子最近的離子數 均為12

15 NaCl-單位晶格 4 = 4 ： 4 = 1 ： 1 4 NaCl Na：Cl 鈉離子： 邊： 心： 氯離子： 頂： 面： 動畫說明
點選圈圈→可至第九頁筱關鈉離子在邊上為1/4的說明 點選鈉離子→NaCl=Na的說明(2006思源E-Teaching：金獅獎陳金星老師提供) 點選鈉離子→NaCl=Cl的說明(2006思源E-Teaching：金獅獎陳金星老師提供) = 1 ： 1 4 動畫說明取自2006思源E-Teaching：金獅獎陳金星老師的晶體結構

16 晶格長( )=2倍離子鍵長(a) f 原子球緊密接觸 若NaCl式量為M 2d a 斜邊長(f)=同種離子鍵長(2d) 氯化鈉的晶體結構動畫
氯化鈉形成的影片

17 CsCl晶體 南一 配位數為 8。 單位晶格內有1個Cl－ 與1個Cs＋ 。

18 四面體形的離子晶體 Zn Zn S S 配位數為 4，如ZnS，其形狀為四面體。

19 硫離子三層排列~ABC 南一 每一層硫離子依ABCABC…的順序排列，以面心立方堆積。

20 硫化鋅的單位晶格示意圖 南一 每一個鋅離子位於四個硫離子組成的四面體中心（見虛線地方），配位數為4。

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22 離子化合物的形成 金屬陽離子 非金屬陰離子 Na+、K+、Mg2+ 離子化合物 F－、Cl－、Br－ NaCl、MgO 陽離子團：
KNO3 、 MgSO4、NH4Cl 金屬陽離子 Na+、K+、Mg2+ 陽離子團： NH4+ 非金屬陰離子 F－、Cl－、Br－ 陰離子團： NO3－、 SO42－

23 離子鍵強弱 點選上述資料夾都有詳細的說明 離子價數

24 離子價數和週期表的相關性 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA ⅧA 週期 1 H He 2 Li Be B C N O F Ne 3
Na Mg Al Si P S Cl Ar 4 K Ca 價電子數 1 2 3 4 5 6 7 8 離子價數 +1 +2 +3 ±4 -3 -2 -1 H不屬於ⅠA族 He的價電子數為2

25 離子半徑來源自General Chemistry 7th Petrucci Harwood P328
電荷乘積 陰陽離子距離 (+2)×(-2) MgO 3093℃ CaO 2878℃ (+1)×(-1) NaF 993℃ NaCl 801℃ (72pm)+(140pm) =212pm (99pm)+(133pm) =237pm 離子半徑來源自General Chemistry 7th Petrucci Harwood P328

26 離子鍵強弱 SrCl2 CaCl2 MgCl2 873℃ BeCl2 772℃ 708℃ 440℃ NaCl 801℃ MgCl2 708℃
Aluminum chloride 白色或微黃色晶體。 178℃立即昇華。 氣態分子含雙分子。 溶於水。 離子鍵強弱 M、X不同電荷 △EN愈大，離子性愈明顯，熔點愈高 SrCl2 △EN=2.0 873℃ CaCl2 △EN=2.0 772℃ MgCl2 △EN=1.8 708℃ BeCl2 △EN=1.5 440℃ NaCl 801℃ MgCl2 708℃ AlCl3 190℃ (2.5atm) △EN(電負度)及熔點源自於化工大辭典

27 離子鍵強弱 SnCl2 246℃ MgCl2 708℃ CuCl2 620℃ SnCl4 -33℃ 極化因素(法揚原則)
Copper chloride 棕黃色粉末。 993℃分解成氯化亞銅。 由銅與氯結合。 Stannic chloride 無色腐蝕液體。 溶於冷水、乙醇、 二硫化碳。 極化因素(法揚原則) 同種陽離子，氧化數愈高，對電子雲吸引程度大，因此電子傾向共用，共價性較大，熔點較低 過渡金屬較典型金屬易極化，共價性增大，離子性較小，熔點較低 SnCl2 246℃ MgCl2 708℃ CuCl2 620℃ SnCl4 -33℃ 資料源自於化工大辭典

28 NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl－(aq)
離子化合物特性 常溫以固態存在 固體時不導電 液體、水溶液可導電 NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl－(aq) NaCl( l ) → Na+( l ) + Cl－( l ) 無延展性、硬度大但易碎 以簡式表示 ex.NaCl 斥力， 導致晶體斷裂 離子化合物是由離子組成。 解離成離子，生成離子？ + － 錯位

29 離子化合物具有不同結晶型態和顏色 Ca(OH)2 NiCl2  6H2O K2Cr2O7 END CuSO4  5H2O K2CrO4

30 測得NaCl晶體中，相鄰的Na+與Cl－之距離為2.819Å，已知氯化鈉每莫耳質量為58.44克，求氯化鈉晶體的密度。
康熹

31 解析 單位晶格之邊長 = 2×(2.819×10-8公分) = 5.638×10-8 (公分) 單位晶格之體積
= (5.638×10-8公分)3 = ×10-22(立方公分) 每一單位晶格中含有4對NaCl， 故單位晶格之質量 氯化鈉晶體之密度 康熹

32 已知CsCl固體的密度為3. 99克/立方公分，又知氯化銫之式量為168
已知CsCl固體的密度為3.99克/立方公分，又知氯化銫之式量為168.4克/莫耳，(1)求CsCl單位晶格之邊長，(2)若以之Cl－之半徑為1.80Å，求Cs+之半徑為多少Å？ 康熹

33 解析 每一單位晶格中含一對CsCl， 故單位晶格之質量 單位晶格之體積 單位晶格之邊長 如右圖所示： 單位晶格之體對角線長 康熹

34 【提示】影響離子鍵強弱的因素有 (1)正負離子中心的距離， (2)離子所帶的電荷， (3)離子性所占的百分比。
下列為各組化合物的化學式及其熔點，試對各組中兩化合物熔點的差異性提供合理的解釋？ (A) SnCl2（246℃）、SnCl4 （-33℃） (B) LiCl（1360℃）、CsCl（1290℃） (C) MgCl2（708℃）、CuCl2（498℃） (D) NaCl（801℃）、MgO（2852℃） 【提示】影響離子鍵強弱的因素有 (1)正負離子中心的距離， (2)離子所帶的電荷， (3)離子性所占的百分比。 康熹

35 解析 (A)SnCl2之離子性比SnCl4強，因此熔點較高。 (B)LiCl中正負離子中心的距離較CsCl小， 因此熔點較高。
(C)MgCl2之離子性比CuCl2強，因此熔點較高。 (D)MgO之離子帶電荷較NaCl多，因此熔點 較高。 康熹

36 右下圖為面心立方結構，其中黃色球位在六個面的中心，紅色球位在八個頂點，試問每顆黃色球在單位晶格內的體積與整顆球體積的比例為何？ (A) 1　　 (B) 1/2 (C) 1/4　　(D) 1/8
南一

37 含A、B、X三元素的某化合物之結構如右圖，則此化合物之化學式為下列哪一個？ (A) ABX (B) AB2X4 (C) AB2X2 (D) ABX3 (E) ABX4
南一

38 氟化氙晶體的單位晶格如右下圖，試由圖中判定其化學式。
答： Xe：體心及8個角， 故共有1 ＋1/8 × 8 ＝ 2個。 F：單元體內有2個（在體心的上方和下方），邊有8個， 故共有2 ＋1/4 × 8 ＝ 4個。 ∴ 其化學式為XeF2 南一

39 在氯化鈉結晶格子中，每一個氯離子周圍，有六個最靠近的鈉離子；而每一個鈉離子周圍，有六個最靠近的氯離子。試問每一個氯離子周圍，最靠近的氯離子有幾個？ (A) 6　　 (B) 8 (C) 10　 (D) 12
南一

40 本教案為2008思源E-teaching金獅獎得獎教案，開放各界下載使用，惟請註明教案出處及作者姓名，更多教案歡迎至思源科技教育基金會網站