離子晶體

晶體主要分為離子晶體、分子晶體、金屬晶體和原子晶體。

離子晶體是指由離子化合物結晶成的晶體，離子晶體屬於離子化合物中的一種特殊形式，不能稱為分子。由正、負離子或正、負離子集團按一定比例通過離子鍵結合形成的晶體稱作離子晶體。

強鹼、活潑性金屬氧化物和大多數的鹽類均為離子晶體。

離子晶體一般硬而脆，具有較高的熔沸點，熔融或溶解時可以導電。（註：不同於離子化合物。）

基本介紹

• 中文名：離子晶體
• 外文名：Ionic Crystal
• 構成：正負離子或正負離子團
• 特點：粒徑小，活性高
• 主要作用力：離子鍵
• 作用技術：生態負離子生成晶片技術
• 作用因子：小粒徑負離子
• 作用：空氣淨化，療養保健
• 作用人群：癌症，高血壓，裝修污染

性質

結構特徵

離子晶體中正、負離子或離子集團在空間排列上具有交替相間的結構特徵，因此具有一定的幾何外形，例如NaCl是正立方體晶體，Na⁺離子與Cl^-離子相間排列，每個Na⁺離子同時吸引6個Cl^-離子，每個Cl^-離子同時吸引6個Na⁺。不同的離子晶體，離子的排列方式可能不同，形成的晶體類型也不一定相同。離子晶體不存在分子，所以沒有分子式。離子晶體通常根據陰、陽離子的數目比，用化學式表示該物質的移動圖片組成，如NaCl表示氯化鈉晶體中Na⁺離子與Cl^-離子個數比為1:1， CaCl₂表示氯化鈣晶體中Ca²⁺離子與Cl^-離子個數比為1:2。

電性

離子晶體整體上具有電中性，這決定了晶體中各類正離子帶電量總和與負離子帶電量總和的絕對值相當，並導致晶體中正、負離子的組成比和電價比等結構因素間有重要的制約關係。

離子鍵

如果離子晶體中發生位錯即發生錯位，正正離子相切，負負離子相切，彼此排斥，離子鍵失去作用，故無延展性。如CaCO₃可用於雕刻，而不可用於鍛造。因為離子鍵的強度大，所以離子晶體的硬度高。又因為要使晶體熔化就要破壞離子鍵，所以要加熱到較高溫度，故離子晶體具有較高的熔沸點。離子晶體在固態時有離子，但不能自由移動，不能導電，溶於水或熔化時離子能自由移動而能導電。因此水溶液或熔融態導電，是通過離子的定向遷移導電，而不是通過電子流動而導電。

離子晶體一般硬而脆，具有較高的熔沸點，熔融或溶解時可以導電。

常見類型

離子晶體有二元離子晶體、多元離子晶體與有機離子晶體等類別。

強鹼（NaOH、KOH、Ba(OH)₂）、活潑金屬氧化物（Na₂O、MgO、Na₂O₂）、大多數鹽類（BeCl₂、Pb(Ac)₂等除外）都是離子晶體。

空間結構

對稱性

1) 旋轉和對稱軸 n重軸, 360度旋轉, 可以重複n次。

2) 反映和對稱面：晶體中可以找到對稱面。

3) 反演和對稱中心：晶體中可以找到對稱中心。

晶胞

晶胞是晶體的代表, 是晶體中的最小單位, 晶胞可以無隙並置起來, 得到晶體. 晶胞的代表性體現在以下兩個方面:一是代表晶體的化學組成;二是代表晶體的對稱性(即具有相同的對稱元素:對稱軸, 對稱面和對稱中心). 晶胞是晶體中具有上述代表性的體積最小, 直角最多的平行六面體。

配位數

離子晶體中離子的配位數（縮寫為C.N.）是指一個離子周圍最鄰近的異電性離子的數目。

離子晶體	陰離子的配位數	陽離子的配位數
NaCl	6	6
CsCl	8	8
CaF2	4	8

離子鍵

離子晶體的結構類型還取決於晶體中正負離子的半徑比、正負離子的電荷比和離子鍵的純粹程度（簡稱鍵性因素），當離子半徑大，受相反電荷離子的電場作用變成橢球形，不再維持原來的球形，離子鍵就向共價鍵過渡。

晶格能及其性質

離子晶體的晶格能的定義是指1mol的離子化合物中的陰陽離子，由相互遠離的氣態，結合成離子晶體時所釋放出的能量或拆開1mol離子晶體使之形成氣態陰離子和陽離子所吸收的能量。單位是kJ/mol

某些離子晶體的晶格能/(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，形成的離子晶體越穩定，而且熔點越高，硬度越大。

AB型離子晶體	離子電荷Z	晶格能（KJ·mol-1）	熔點/℃	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

晶格能與陰陽離子的半徑成反比，與離子電荷的乘積成正比。離子所帶電荷越高，離子半徑越小，則離子鍵越強，熔沸點越高。例如：MgO>Al₂O₃>NaCl >CsCl.。

岩漿晶出規則

晶格能越大的晶體，熔點越高，越早達到飽和，更容易在岩漿冷卻過程中先析出晶體。