化学键
化學鍵(英语:Chemical Bond)是一種粒子間的吸引力,其中粒子可以是原子、離子或分子。透過化學鍵,粒子可組成多原子的化學物質。鍵由兩相反電荷間的電磁力引起,電荷可能來自電子和原子核,或由偶極子造成。化學鍵種類繁多,其能量大小、鍵長亦有所不同;能量較高的「強化學鍵」包括共價鍵、離子鍵,而分子間力、倫敦擴散力和氫鍵等「弱化學鍵」則能量較低。
在原子中,帶負電、繞原子核運行的電子與核內帶正電的質子互相吸引,而位於兩原子核之間的電子則皆受兩方吸引。因此,原子核和電子間最穩定的組態,是當電子位處兩原子核間之時。這些電子使原子核能夠彼此相吸,形成所謂的化學鍵。然而,化學鍵並不能減少個別粒子所構成的體積。由於電子的質量較小且具有物質波性質,它們相較於原子核而言佔據了極大部分的體積,使原子核之間距離較遠。
一般而言,強化學鍵的形成伴隨著原子間電子的共用或轉移。分子、晶體、金屬和雙原子氣體,事實上幾乎生活中所有外在環境,都是由化學鍵所維繫而來;它決定了物質的結構。
目录 |
[编辑] 化學鍵的類型
化學鍵有強與弱之分。一般較強的化學鍵有離子鍵及金屬鍵。分子内部共价键可以很强,而多原子分子之间共價鍵强度则与各原子的相互角度有关。氢键被认为是化学键中较弱的一种,主要作用于分子之间。
無論是什麼化學鍵,也會影響物質的物理性質,例如:熔點、沸點等。在高分子中它作為分子内部的力出現。
[编辑] 離子鍵
阳離子、阴離子通過靜電作用形成的化學鍵稱作離子鍵。兩個原子間的電負性相差極大時,一般是金屬與非金屬,例如:氯與鈉,若他們要結合,電負性大的氯會從電負性小的鈉搶走一个電子,以符合八隅體。之後氯會以-1價的方式存在,而鈉則以+1價的方式存在,兩者再以库仑靜電力因正負相吸而結合在一起,因此也有人說離子鍵是金屬與非金屬結合用的鍵結方式。而離子鍵可以延伸,所以並無分子結構。
離子鍵亦有強弱之分。其強弱影響該離子化合物的熔點、沸點和溶解性等性質。離子鍵越強,其熔點越高。離子半徑越小或所帶電荷越多,阴、阳離子間的作用就越強。例如鈉離子Na+的微粒半徑比鉀離子K+的微粒半徑小,則氯化鈉NaCl中的離子鍵較氯化鉀KCl中的離子鍵強,而氯化鈉的熔點亦比氯化鉀的高。
[编辑] 離子化合物
根據化合物中所含化學鍵類型的不同,把含有離子鍵的化合物稱爲離子化合物(ionic compound),鹼類(如KOH)、大多數鹽類(如MgCl2)、大多數金屬氧化物(如CaO)都是離子化合物。離子化合物中可能存在共價鍵,這與其定義並不矛盾(參看下文對共价化合物的定義),如NH4Cl、NaOH便是既具有共價鍵又具有離子鍵的離子化合物。
[编辑] 共價鍵
原子間通過共用電子形成的化學鍵,叫做共價鍵。它通過兩個電負度相近的原子,例如兩個氧,互相共用其外圍電子以符合八隅體的鍵結方式結合,因此也有人說這是非金屬元素間的結合方式。而共價鍵有鍵角及方向的限制,因此不能隨意延伸,也就是有分子結構。
共價鍵廣泛存在于氣體之中,例如氫氣、氯氣、二氧化碳。有些物質如金剛石,則是由碳原子通過共價鍵(巨型共價結構)形成的。
共價鍵又可分爲極性共價鍵與非極性共價鍵。
[编辑] 共價化合物
只含有共價鍵的化合物稱爲共价化合物(covalent compound),如HCl(在溶液中會成為H+及Cl−)、H2O、CO2、CH4、NH3等。因此根據其定義,共价化合物中肯定不存在離子鍵。 鍵能強,通常具有高熔點特性。
[编辑] 巨型共價結構
巨型共價結構是一些有巨型結構的共價化合物,這些化合物中的共價鍵遍佈了整個結構,鍵合了所有原子。
如:
[编辑] 金屬鍵
金屬鍵則是金屬原子間的鍵結方式,金屬陽離子透過與帶負電的電子海間的庫侖靜電力,金屬原子間共用遊走於空價軌域的電子海,而結合成穩定態,因此金屬有很高的延性及展性,而且有很高的熔點(汞除外),並無分子結構。
[编辑] 分子轨道理论
[编辑] 参见
[编辑] 外部連結