(2)离子键的强度—晶格能( lattice energy) 高子化合物的表达符号: 高子镜的弧度可用晶格能,也称点阵能U的大小来衡量 晶格能来示相互远高的气态正高子和负高子结合成1mo高子晶 实际上没有数立的“分子单元”,因此无分子式,而只有化 体时所啊放的能量,或1mo高子晶体解离成自由气态高子时所 学式 吸收的能量。在化学计算中,正向反应释放的能量和邀向反 应吸收的能量,数值相同,符号相反,取其绝对值称为晶格能 例如,NaC不代豪氯化钠的分子式,只是豪示在氯化钠 (U)。例如,对以下晶你生成反应, 晶体中Na和C的康尔比为1:1 mM(g)+xx g)= M X(s) 格能值常用来比较高子髓的强度和晶体的稳定性。 Born-Haber Cycle for Determining Lattice Energy >晶格能的理论计算方法 Li(R)+FIs 根据库仑定,电荷分别为+z1c和Z2的正负高子间吸引力 正负高子间电子排斥力达平衡时,相邻正负高子间距为r(称为 平衡距高),体系位能(v的最小值为V,由此可推算出晶格能豪 AH=-1017k N44Z12e2 AH=1552k AHi:75. K 式中,A— Madelung常最它与晶格的类型包括原子配位 有关,不同晶体类型,A值相薹并不是很大 n—与原子的电子构型有关的因子; △H°an=△H4°+M2+△H3+MH8+△Hs r——引力和斥力平衡时的正负离子间距 离子电荷、r对晶格能和晶体熔点、硬度的影响 (3)高子的主要特征 ry/pm 熔点CMoh碾度 1)高子电荷—指原子在形成高子化合物过覆中失去或获得的 电子,高子电荷与各元素原子的电子构型有关。(Na,Mg2+ 0,X等) 2)高子构型一形成高子后的稳定电子构型 筒单负离子最外层一属有稳定的8电子构型,如FO等 E离于最外层电子构型有: (1)2电子构型—Li,Be2等 NaK,Ca2等 Felt: 304s (3)18电子型一Ag,Zn2,Hg2等 Fet: 34s 高子化合物的晶格能大,正负高子间结合力越,相应晶 (5)9-17电子构型又称量外层不饱和结物膏子)Fe2,rr, 体的熔点越高、碾度越大、热膨胀系败和压缩系败剂小。 Cr,Mn2第 22 ¾ 离子化合物的表达符号： 实际上没有独立的“分子单元”，因此无分子式，而只有化 学式。 例如，NaCl并不代表氯化钠的分子式，只是表示在氯化钠 晶体中Na+和Cl−的摩尔比为1:1。 (2) 离子键的强度 —— 晶格能 (lattice energy) 离子键的强度可用晶格能，也称点阵能U的大小来衡量。 晶格能表示相互远离的气态正离子和负离子结合成1mol离子晶 体时所释放的能量，或1mol离子晶体解离成自由气态离子时所 吸收的能量。在热化学计算中，正向反应释放的能量和逆向反 应吸收的能量，数值相同，符号相反，取其绝对值称为晶格能 (U)。例如，对以下晶体生成反应， 晶格能数值常用来比较离子键的强度和晶体的稳定性。 mMx+(g) + xXm−(g) MmXx(s) 晶格能：U = −∆H Born-Haber Cycle for Determining Lattice Energy ∆Hoverall = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3 + ∆H4 + ∆H5 ° ° ° ° ° ° ¾ 晶格能的理论计算方法： 根据库仑定律，电荷分别为+Z1e和−Z2e的正负离子间吸引力 和正负离子间电子排斥力达平衡时，相邻正负离子间距为r0 (称为 平衡距离)，体系位能(V)的最小值为Vr0，由此可推算出晶格能表 达式： 4πε 0r0 NA A Z1Z2e2 1 n U = −Vr (1 − ) 0 = 式中，A —— Madelung常数，它与晶格的类型(包括原子配位数) 有关，不同晶体类型，A值相差并不是很大； n —— 与原子的电子构型有关的因子； Z1, Z2 —— 离子电荷数； r0 —— 引力和斥力平衡时的正负离子间距。 BaO 2 256 3054 1918 3.3 SrO 2 257 3223 2430 3.5 CaO 2 240 3401 2614 4.5 MgO 2 210 3791 2852 6.5 Nal 1 323 704 661 <2.5 NaBr 1 298 747 747 <2.5 NaCl 1 282 786 801 2.5 NaF 1 231 923 993 3.2 Z r0/pm 熔点/°C Mohs硬度 NaCl型离 子化合物 离子电荷、r0对晶格能和晶体熔点、硬度的影响 1 kJ mol 晶格能 − ⋅ 离子化合物的晶格能越大，正负离子间结合力越强，相应晶 体的熔点越高、硬度越大、热膨胀系数和压缩系数越小。 (3) 离子的主要特征 1) 离子电荷 —— 指原子在形成离子化合物过程中失去或获得的 电子数，离子电荷与各元素原子的电子构型有关。(Na+, Mg2+, O2−, X−等)。 2) 离子构型 —— 指形成离子后的稳定电子构型。 简单负离子最外层一般具有稳定的8电子构型，如F−, O2−等。 正离子最外层电子构型有： (1) 2电子构型 —— Li+, Be2+等； (2) 8电子构型 —— Na+, K+, Ca2+等； (3) 18电子构型 —— Ag+, Zn2+, Hg2+等； (4) 18+2电子构型 —— Pb2+, Sn2+等； (5) 9−17电子构型(又称最外层不饱和结构离子)—— Fe2+, Fe3+, Cr3+, Mn2+等。 Fe2+: 3d64s0 Fe3+: 3d54s0