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9.1: 化学键的类型
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Types of Chemical Bonds
 
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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 Drü 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.

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