一、離子鍵
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形成:金屬原子將價電子轉移給非金屬原子,形成金屬陽離子與非金屬陰離子,二者以庫侖靜電引力結合。
例:Na → Na+;Cl → Cl−。
電子組態示意:Na:[Ne]3s1 → Na+:[Ne];Cl:[Ne]3s23p5 → Cl−:[Ne]3s23p6。
- 特性:離子鍵不具方向性。
離子鍵重點摘要
| 項目 | 內容 |
| 本質 | 異號電荷間的庫侖吸引力 |
| 形成對象 | 多見於金屬與非金屬原子間 |
| 常見物質 | NaCl、MgO 等離子化合物 |
二、離子晶體
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形成方式:陽、陰離子以離子鍵交替排列成三維晶格,形成時放出能量。
例:Na(g)+Cl(g) 先形成離子對(約 −492 kJ/mol),進一步形成 NaCl(s) 晶體(晶格能約 −788 kJ/mol)。
註:NaCl 晶格中,Na+ 最近鄰等距離 Cl− 有 6 個;Cl− 周圍等距離 Na+ 亦為 6 個。
NaCl 晶體形成重點
| 步驟 | 能量/結構重點 |
| 離子對生成 | Na(g)+Cl(g) → Na+(g)+Cl−(g),約放熱 −492 kJ/mol |
| 晶格形成 | Na+(g)+Cl−(g) → NaCl(s),晶格能 ≈ −788 kJ/mol |
| 配位情形 | 立方最緊密:各離子最近鄰數 6 |
三、離子晶體的晶格能
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定義:氣態陽、陰離子結合生成 1 莫耳離子晶體時所釋放的能量。
例:Na+(g)+Cl−(g) → NaCl(s),ΔH = −788 kJ/mol。
- 特性
- 晶格能|愈大(放熱愈多),代表離子晶體愈穩定。
- 晶格能|大小與離子所帶的電荷數、半徑及晶體結構有關。
庫侖定律與變因
| 關係式 | 說明 |
| F ∝ (Q1Q2)/r2 |
引力與電荷量乘積成正比,與離子核間距離平方成反比;電荷↑ 或距離↓ ⇒ 吸引力↑ ⇒ 晶格能↑ |
四、離子鍵強度的比較:離子晶體晶格能與熔點的比較
適用範圍:陰、陽離子數目比為 1 : 1 的離子晶體
- 定義:以晶格能大小與熔點高低比較離子鍵強弱。
- 特性
- 離子所帶的電荷愈多 → 引力愈大 → 離子鍵愈強 → 晶格能愈大 → 熔點最高。
- 若離子所帶的電荷相同 → 離子半徑愈小 → 引力愈大 → 離子鍵愈強 → 晶格能愈大 → 熔點愈高。
- 常見離子晶體的晶格能與熔點
1:1 型離子晶體(部分)之晶格能與熔點
| 晶體 | 晶格能 / kJ·mol−1 | 熔點 / °C |
| NaF | −910 | 995 |
| NaCl | −788 | 801 |
| NaBr | −732 | 740 |
| NaI | −682 | 661 |
| MgO | −3795 | 2852 |
| CaO | −3414 | 2605 |
| SrO | −3217 | 2450 |
| BaO | −3125 | 1943 |
五、離子晶體的性質
適用範圍:陰、陽離子數目比為 1 : 1 的離子晶體
- 熔點、沸點高:因熔化或汽化時需破壞離子鍵。例:MgO 2852 °C;NaCl 801 °C。
- 硬度大。
- 易脆裂,無延性及展性。
- 為電解質:固態不導電,但熔融態 (l) 及水溶液 (aq) 可導電。