本章的词汇讲的是一个故事:原子为了达到稳定的八隅体或双电子排布而成键,或通过转移电子形成维系于巨型离子晶格中的离子,或通过共用电子形成分子,而这些键的强度解释了随之而来的每一项物理性质。
化学键这一章的术语,最好当作一个相互连接的故事、而不是一份清单来学,因为每一条都从同一个问题流出:原子究竟为什么要成键?一旦你看清原子成键是为了达到稀有气体早已拥有的稳定电子排布,整章便从一堆彼此孤立的定义,变成一条环环相扣的因果链。
分数正落在这条链上,因为在本章里,一个定义确切的措辞往往本身就是那一分。
**原子为何成键。**一切都从稳定性开始。
八隅体规则指出,原子通过失去、获得或共用电子,达到八个电子的稳定最外层,即稀有气体的排布。小原子是例外:氢与氦达到的是两个电子的双电子稳定。
达到这种稳定电子排布,正是任何键得以形成的全部理由,所以本章几乎任何「为什么」问题的好答案,都回到八隅体或双电子稳定。学生最先混淆的一对,恰恰就是这一对,八隅体与双电子稳定,记住氢只需两个电子,便可避免一个极其常见的画图错误。
**离子键。**达到稳定的第一条路,是把电子给出去或拿过来。
当金属遇到非金属,便发生电子转移:金属失去最外层电子,变成带正电的阳离子,非金属把它们接过来,变成带负电的阴离子。相反电荷相互吸引,离子之间这份静电吸引力就是离子键本身。
由于吸引力向各个方向作用,离子堆积成巨型离子晶格,一个庞大、有序的三维结构。这里学生会把阳离子与阴离子搞混;一个有用的定锚是:阳离子带正电、移向阴极,阴离子带负电、移向阳极。
**共价键。**达到稳定的第二条路,是共用电子。
两个非金属原子通过共用一对或多对电子形成共价键。每一对共用电子就是一对成键电子对,而未被共用、剩下的最外层电子则作为孤对电子留在一个原子上,这是学生混淆的第二对,因为只有成键电子对才真正是键。
共用可以是一对、两对或三对,分别给出单键、双键与三键。由于共用电子只把成键的原子维系在一起,共价物质通常形成简单分子结构:分立的小分子,内部有强键、分子之间却只有弱作用力。
电子被共用得有多均匀,取决于电负性,即每个原子对共用电子对施加的拉力。
**配位键与氢键。**两个重要的延伸建立在共价观念之上。
**配位键(配价键)**是一种共价键,其共用的两个电子都来自同一个原子,NH4+ 与 H3O+ 这类离子正是这样形成的。氢键是分子之间的弱吸引,当与氟、氧或氮成键的氢被邻近分子的孤对电子拉近时形成。
它是分子间作用力中最强的一种;分子间作用力是整个分子之间的弱吸引,绝不可与分子内部的强共价键混为一谈。
图示与性质。这一切都用点叉图来画,它把最外层电子画成点和叉,让你看清什么被转移、什么被共用。
成键类型接着便解释了性质。巨型离子晶格给出高熔点、性脆,以及只有在熔融或溶解时才有的导电性;简单分子结构则给出低熔点、不导电。
溶解度遵循同样的逻辑:由于水是极性分子,它能很好地溶解离子化合物,却溶不了非极性的共价物质。
这些术语直接建立在你早先学过的原子与周期表之上,也通向此后每一个涉及化合物与反应的章节。我们的老师在一对一在线课程中,按照这种相互连接的顺序讲解这套词汇,让每个定义都巩固前一个,使 SPM化学 所看重的确切措辞,在考试压力下也能脱口而出。
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