化学键——类型与示例

化学键解释了原子在物质中是如何结合在一起的。在化学入门中，三种主要类型是离子键、共价键和金属键。区分它们最快的方法，是看电子主要在做什么：是发生转移、被共享，还是在金属中离域化？

当成键后的排布在相同条件下比彼此分离的原子具有更低能量时，原子就会形成化学键。这个思路比死记名称更有用，因为键的类型本质上是对电子行为的一种模型。

化学键的主要类型

当电子发生了足够明显的转移，从而形成带相反电荷的离子时，离子键就是主要的描述模型。在很多入门例子中，这通常发生在金属和非金属之间。

例如，钠可以失去一个电子形成 $\text{Na}^+$ ，氯可以得到一个电子形成 $\text{Cl}^-$ 。这些相反电荷之间的吸引力有助于把离子物质维系在一起。

当原子共享电子对时，共价键就是主要的描述模型。这通常发生在非金属之间。

水， $\text{H}_2\text{O}$ ，就是一个常见例子。原子之间通过共价键连接，但电子共享并不完全均等，因此这些键是极性共价键，而不是完全非极性的共价键。

金属键描述的是金属中的成键方式，其中价电子并不像简单共价键那样只对应于某一对原子。相反，这些电子在金属结构中的许多原子之间发生离域。

这有助于解释为什么像铜这样的金属能够导电，并且通常可以被塑形，而不像许多离子晶体那样容易碎裂。

把下面这些看作入门规律，而不是绝对定律：

这些捷径在很多入门情形中都很好用，但它们并不是完整定义。与其把成键看成三个彼此封闭的盒子，不如把它理解为电子分布的连续谱。

氯化钠， $\text{NaCl}$ ，是离子键的一个典型例子。钠有一个价电子，比较容易失去；而氯还需要再得到一个电子来填满最外层电子层。

\text{Na} \to \text{Na}^+ + e^-

\text{Cl} + e^- \to \text{Cl}^-

在这种转移之后，在合适条件下，形成的离子可以构成一个比彼此分离的中性原子更低能量的排布。这正是离子模型在这里成立的关键原因。

在固态氯化钠中，并不是一个孤立的 $\text{Na}^+$ 和一个孤立的 $\text{Cl}^-$ 分子彼此成键。实际存在的是重复排列的离子晶格，其中大量正负离子相互吸引。

这也解释了离子物质的一些常见性质：它们常常形成晶体，通常具有较高的熔点，并且当离子能够自由移动时可以导电，例如在熔融状态下或在许多水溶液中。

这是一条有用的捷径，但不是完整定义。成键取决于电子分布和结构，而不只是元素标签。

共价键意味着电子被共享，但共享可以是不均等的。不均等共享会形成极性共价键。

并不是每一种吸引力都属于主要的化学键类型。例如，氢键通常被归类为分子间作用力，而不是与离子键、共价键或金属键同类的主要成键方式。

八隅体规则对于很多主族元素情形来说是一个有帮助的入门模型，但它也有例外，不应被当作普适定律。

了解键的类型，可以帮助你预测物质的一些重要性质：

你可以自己试着分析 $\text{MgO}$ 、 $\text{CO}_2$ 或铜。每次都问同一个问题：电子主要是在转移、在分子中共享，还是在金属结构中离域？如果你想再进一步，接下来可以学习电负性，因为它有助于解释为什么不同的成键方式更容易出现。

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