氯化钠晶胞中为什么有 4 个 Na+ 和 4 个 Cl-?

用均摊法:顶点 8×1/8 加面心 6×1/2 得 4 个一种离子,棱心 12×1/4 加体心 1 得 4 个另一种离子。

氯化钠的化学式 NaCl 是分子式吗?

不是。氯化钠是离子晶体,不存在单个 NaCl 分子,NaCl 只表示 Na+ 与 Cl- 的个数比为 1∶1。

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氯化钠晶体结构

氯化钠是高中化学中最典型的离子晶体。本互动演示提供可旋转、可缩放的氯化钠晶胞模型,帮助学生从微观角度认识离子键、配位数,并学会用均摊法计算晶胞中的离子个数,是「晶体和聚集状态」的重点内容。

化学高中晶体和聚集状态

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实验目的

认识氯化钠晶体中离子的排列方式,掌握配位数及晶胞中离子个数的计算方法。

实验原理

氯化钠由 Na+ 和 Cl- 通过离子键结合,形成离子晶体。晶体中 Na+ 与 Cl- 在空间交替排列,每个 Na+ 周围紧邻 6 个 Cl-,每个 Cl- 周围也紧邻 6 个 Na+,配位数均为 6。晶胞为立方体,Cl- 位于顶点和面心,Na+ 位于棱心和体心。用均摊法计算,每个晶胞含 4 个 Na+ 和 4 个 Cl-,化学式为 NaCl。

实验器材

氯化钠晶胞三维模型
Na+(半径较小的离子)
Cl-(半径较大的离子)
离子之间的作用(离子键)
晶胞边界(立方体)

实验步骤

观察整体模型,区分 Na+ 与 Cl- 两种离子。
旋转模型,从不同方向观察离子交替排列的规律。
任选一个 Na+,数出紧邻它的 Cl- 个数,得到配位数。
任选一个 Cl-,数出紧邻它的 Na+ 个数,验证配位数。
用均摊法数出晶胞中 Na+ 和 Cl- 的个数,写出化学式。

实验现象与结论

模型中 Na+ 与 Cl- 在三个方向上交替排列,每个离子周围都有 6 个异种离子紧邻。每个晶胞含 4 个 Na+ 和 4 个 Cl-,个数比为 1∶1。结论:氯化钠是离子晶体,配位数为 6,NaCl 只表示晶体中离子的个数比,不是分子式。

常见问题

氯化钠晶胞中为什么有 4 个 Na+ 和 4 个 Cl-?: 用均摊法:顶点 8×1/8 加面心 6×1/2 得 4 个一种离子,棱心 12×1/4 加体心 1 得 4 个另一种离子。
氯化钠的化学式 NaCl 是分子式吗?: 不是。氯化钠是离子晶体,不存在单个 NaCl 分子,NaCl 只表示 Na+ 与 Cl- 的个数比为 1∶1。