区分离子键和共价键,最快的方法是看电子主要在做什么。如果电子发生了足够明显的转移,从而形成带相反电荷的离子,这种成键就称为离子键。如果电子是在原子之间共享,这种成键就称为共价键。
在很多入门例子中,金属 + 非金属通常对应离子键,非金属 + 非金属通常对应共价键。这个速记方法很有帮助,但它并不是定义。更可靠的判断依据是电子的分布方式。
离子键与共价键一览
离子键通常被建模为阳离子与阴离子之间的静电吸引。共价键则被建模为两个原子共同吸引一对共享电子。
这种差异往往会改变你对结构的判断。离子化合物通常形成延展的晶体晶格,而不是彼此分离的小分子。共价物质常常形成像水、氧气或二氧化碳这样的分子,不过也有一些共价物质会形成大型网络结构。
什么决定一个键是离子键还是共价键
在离子键模型中,电子云密度偏移得足够明显,以至于一个原子可视为带正电,另一个原子可视为带负电。于是,成键图景就建立在这些电荷之间的吸引之上。
在共价键模型中,电子并不被看作完全转移。相反,原子共享电子对,而两个原子核都会吸引这部分共享的电子云密度。
这就是为什么转移和共享不只是术语上的区别。它们描述了化学家用来表示电子主要集中在哪里的两种不同模型。
真实物质并不总是完全属于某一种情况。化学键可能同时具有离子性和共价性,因此“离子键”或“共价键”最好看作一种有用的模型,尤其是在化学入门阶段。
例题:氯化钠与水的对比
氯化钠,,是一个典型的离子键例子。在入门模型中,钠失去一个电子,氯得到一个电子:
与 之间的吸引力,有助于把这种固体维持在重复排列的离子晶格中。
水,,则不同。氧和氢都是非金属, 键被视为共价键,因为电子是共享的。这种共享并不完全均等,因此这些键属于极性共价键,但它们仍然是共价键,而不是离子键。
把两者并排比较,差异就很清楚了。氯化钠被建模为晶格中的离子,而水被建模为原子之间通过共享电子对形成的分子。
常见错误
把“金属加非金属”当成定义
这种规律在入门化学中经常成立,但它仍然只是一个速记方法。更有力的解释是电子如何分布,而不只是元素周期表上的类别标签。
认为共价键就一定是完全平均共享
共价键只表示电子被共享。共享可以是不均匀的,这就会形成极性共价键。
以为离子键就是一个很小的双原子分子
对于像氯化钠这样的固体,更合适的图景是一个大型、重复排列的离子晶格,而不是一堆彼此孤立的小分子。
这种区别什么时候有用
当你想对物质的结构和性质做初步判断时,区分离子键和共价键会很有帮助。比如,离子固体通常熔点较高,并且在熔融状态或溶于水后能够导电;而分子型共价物质的表现往往不同。
在学习路易斯结构、电负性、键的极性和分子间作用力等主题之前,这也是一个很有用的第一步分类方法。
试着自己比较一个类似例子
你可以自己试着比较 和 。在每种情况下都问同一个问题:电子主要是发生了足够明显的转移以形成离子,还是主要在原子之间共享?如果你想继续深入,一个很好的下一步是学习电负性,看看为什么有些共价键比其他共价键极性强得多。