师:同学们好,今天我们来学习高一化学第四章第三节离子键。希望通过今天的学习,同学们能达成以下目标:以典型物质为例,认识离子键的形成,初步建立化学键的概念,能用电子式对离子键进行表征,能从离子键角度认识物质。
师:这是六方氮化硼晶体的图片。请同学们回顾初中知识,氯化钠晶体是由什么微粒构成?
生:氯化钠晶体是由钠离子与氯离子构成。
师:这是氯化钠晶体的空间结构模型,大家观察模型,请问氯化钠晶体中钠离子与氯离子的排列方式有什么特点?
生:从模型中可以看出,钠离子与氯离子排列是有规律的,钠离子周围是氯离子,氯离子周围是钠离子,钠离子之间被氯离子隔开,氯离子之间被钠离子隔开。
师:那钠离子与氯离子之间存在怎样的相互作用呢?这是钠离子与氯离子的原子结构示意图,钠离子带正电荷,氯离子带负电荷。由物理知识可知,钠离子与氯离子之间存在静电吸引。除了静电吸引之外,钠离子的核外电子与氯离子的核外电子之间,以及钠离子的原子核与氯离子的原子核之间存在静电排斥。当静电吸引和静电排斥达到平衡的时候,便形成了稳定的氯化钠晶体。带相反电荷的离子之间存在的静电吸引与静电排斥,我们把它合称为静电作用。
师:钠离子和氯离子之间的静电作用是很强的。具体体现在氯化钠的沸点高达1456摄氏度,也就是说将氯化钠固体加热到1456摄氏度,钠离子和氯离子才会摆脱彼此的束缚分开。我们把带相反电荷离子之间的静电作用也叫做离子键,离子键是相邻离子之间强烈的静电作用。来看一下氯化钠晶体的空间结构模型,这一个钠离子与它相邻的氯离子之间的作用才叫离子键。这个钠离子与较远的氯离子之间也存在静电作用,但是这种静电作用非常微弱,不能叫做离子键。根据定义,离子键的成键微粒是阴离子和阳离子,成键元素通常为金属元素和非金属元素。那么为何金属元素与非金属元素通常形成离子键呢?我们来看一下氯化钠的形成过程。
师:在学习氯化钠的形成之前,我们先学习一个工具叫电子式。电子式的定义在课本107页资料卡片,电子式就是在元素符号周围用点或者叉来表示最外层电子,每一个点或每一个小叉都表示一个最外层电子。元素的最外层电子又叫做价电子。首先我们学习一下如何书写稀有气体的电子式。稀有气体氖,它最外层是8电子结构,所以我们就在氖的元素符号上下左右各写一对小黑点来表示这8个电子,当然这8个小黑点也可以用8个小叉来表示,但同一元素的电子式不要既出现点又出现叉。
师:接下来看一下氩的电子式如何书写,氩的最外层也是8电子稳定结构,所以它的书写方式跟氖极其相似。钠的最外层是一个电子,所以我们在钠的元素符号左边或者右边打一个小黑点或者一个小叉,就能表示它的最外层这一个电子。镁的最外层是两个电子,我们在镁的元素符号左右各打一个小黑点,或者各打一个小叉来表示这两个电子。硫的最外层是6个电子,那我们在硫的元素符号上下写一对小黑点,左右各写一个小黑点,表示这6个电子。氯的最外层是7个电子,那我们在氯的元素符号左或者右写一个小黑点,其他三个方向各写一对小黑点来表示这7个电子。
师:接下来我们继续研究氯化钠的形成,探讨一下活泼金属与活泼非金属元素为何通常形成离子键。这是钠原子和氯原子的电子式,钠原子最外层是一个电子,属于活泼金属。氯原子最外层是7个电子,属于活泼非金属。那么钠原子和氯原子如何相互作用,使最外层达到稳定结构呢?最简单的方法很明显就是钠将最外层电子给氯原子。钠原子失去电子之后变成了钠离子,氯原子得到电子形成了氯离子,钠离子和氯离子之间通过静电作用形成了离子键。大家注意反应物生成物之间应该用箭头来连接,而不是等号来连接。其他的活泼金属与活泼非金属化合的时候,也像钠原子和氯原子一样,通过得失电子生成了阴离子、阳离子,形成了离子键。
师:由离子键构成的化合物我们称作离子化合物。离子化合物的常见例子有氯化钾、氯化镁、氯化钙。氯化钾是由钾离子和氯离子构成,氯化镁是由镁离子和氯离子构成,氯化钙是由钙离子和氯离子构成。这些离子化合物的构成离子都是简单离子。那我们初中有没有学过由原子团构成的复杂离子呢?我们在初中学过的复杂阳离子就是铵根,学过的复杂阴离子有硫酸根、硝酸根、氢氧根等,这些复杂离子与简单离子也能构成离子化合物,比如氯化铵,它是由铵根离子和氯离子构成;硫酸镁是由镁离子和硫酸根构成;氢氧化钠是由钠离子和氢氧根构成。
