9.1: 化学键的类型

化学键合理论是由美国化学家吉尔伯特·路易斯（Gilbert N. Lewis）提出的。他开发了一个称为路易斯模型的模型来解释不同键的类型和形成。化学键对化学至关重要。它解释了原子或离子如何结合在一起形成分子。它解释了为什么有些键强而有些键弱，或者为什么一个碳键与两个氧键而不是三个氧键。为什么水是H ₂ O而不是H ₄ O。

离子键

离子是带有电荷的原子或分子。当中性原子从其化合价壳中失去一个或多个电子时，会形成阳离子（正离子），而当中性原子在其化合价壳中获得一个或多个电子时，会形成阴离子（负离子）。由离子组成的化合物称为离子化合物（或盐），其组成离子通过离子键（带相反电荷的阳离子和阴离子之间的静电吸引力）保持在一起。

离子化合物的性质为离子键的性质提供了一些启示。离子固体表现出晶体结构，并且往往是刚性和脆性的；它们也往往具有较高的熔点和沸点，这表明离子键非常牢固。出于同样的原因，离子固体也是电的不良导体-离子键的强度会阻止离子在固态中自由移动。但是，大多数离子型固体很容易溶于水。离子化合物一旦溶解或熔化，便是电和热的极好导体，因为离子可以自由移动。

共价键

非金属原子经常与其他非金属原子形成共价键。当电子在原子之间共享并被两个原子的原子核吸引时，就会形成共价键。如果形成共价键的原子相同，如H ₂ ，Cl ₂ 和其他双原子分子，则该键中的电子必须相等地共享。这被称为纯共价键。当通过共价键连接的原子不同时，键合电子共享，但不再相等。取而代之的是，键合电子比另一个原子更容易吸引到一个原子上，从而导致电子密度朝那个原子移动。电子的这种不均匀分布被称为极性共价键。

含有共价键的化合物表现出与离子化合物不同的物理性质。因为电中性的分子之间的吸引力弱于带电离子之间的吸引力，所以共价化合物的熔点和沸点通常比离子化合物低得多。此外，尽管离子化合物溶于水时是良好的电导体，但大多数共价化合物不溶于水；由于它们是电中性的，因此在任何状态下都是不良的导体。

金属键

在两个金属原子之间形成金属键。保罗·德勒（Paul Dr＆uuml; de）已开发出一种描述金属结合的简化模型，称为“电子海模型”。基于金属的低电离能，该模型指出金属原子容易失去其价电子并成为阳离子。这些价电子在整个金属上形成围绕阳离子的离域电子池。

金属固体，例如铜，铝和铁的晶体。由金属原子形成，并且它们都显示出高的导热性和导电性，金属光泽和延展性。许多人非常努力，也很坚强。由于它们的可延展性（在压力或锤击下变形的能力），它们不会破碎，因此可制成有用的建筑材料。金属的熔点差异很大。汞在室温下为液体，碱金属在200℃以下熔化。几种过渡金属也具有低熔点，而过渡金属在高于1000℃的温度下熔化。这些差异反映了金属之间金属结合强度的差异。

此文本改编自Openstax, 化学2e, 第7.1节：离子键, Openstax, 化学2e, 第7.2节：共价键, 和 Openstax, 化学2e, 第10.5节：物质的固态状态.

化学键对于原子形成各种化合物，例如盐、水或合金等来说至关重要。了解化学键的形成，或更具体地说：原子间的吸引力，有助于理解和预测分子行为。原子核由中子 和带正电的质子组成，或被带负电的电子包围。当两个原子向彼此靠近时，来自一个原子的电子会被吸引 到另一个原子的核，反之亦然。同时，两个原子的核彼此排斥，同样地各原子的电子也是。当这些相互作用导致净重减少时，势能的一部分会形成化学键。化学键分为三种。金属和非金属，例如離子鍵上的鈉和氯，形成离子键。金属的离子能很低，使电子更容易从原子中被去除。这些电子很容易 被具有高电子亲和力、并渴望 获得完整价壳的非金属接受。因此，金属将电子转移到非金属 形成阳离子和阴离子。这些带电粒子相互吸引 产生离子键。第二种是共价键，其形成于两种非金属间，例如碳和两个氧原子 形成二氧化碳。非金属具有高离子能，使价电子难以 从一个原子到另一个原子转移。因此電子會在原子之間被共享。这些共享的电子与键的两个原子核相互作用 并降低其势能。最后一种是两个金属原子之间 形成的金属粘接。金属原子容易失去价电子，并形成一个最简易形式的 电子池。价电子 在这整个金属和带正电的金属原子上 会因为被电子池吸引而移位，将原子结合在一起。