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漲姿勢 | 從獨占到共享,趣解化學(xué)鍵理論

 99心靈花園 2017-08-03


一、一個抽象名詞


木棍、食鹽、水、空氣、氯原子、鈉離子,這些名詞都屬于“具體名詞”,有尺寸、有質(zhì)量。


與之相對,“力”則是一個“抽象名詞”,是物質(zhì)間的相互作用,是一種“關(guān)系”,客觀存在卻沒有形狀。你挨了一拳,感受了力,但你能說清那個力是圓的還是方的?


什么是化學(xué)鍵?化學(xué)鍵是相鄰原子間的強(qiáng)烈的相互作用,所以“化學(xué)鍵”也是一個抽象名詞。


“鍵”的中文原意是門閂,而“bond”的原意是聯(lián)結(jié)。(出示H2O分子、Cl2分子、NaCl晶體的球棍模型)這里我們看到的球是真實原子、離子的放大,而棍只是一種虛擬。棍的形狀當(dāng)然不是相互作用的真實形狀?!跋嗷プ饔谩庇行螤顔幔?/span>


抽象卻是客觀存在的。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和合成了數(shù)以千萬計的物質(zhì),為什么僅僅一百來種元素的原子能夠構(gòu)成形形色色的物質(zhì)呢?這當(dāng)然離不開原子間形形色色的結(jié)合,即相互作用,即化學(xué)鍵。


(出示H2O分子、NaCl晶體的球棍模型)水分子中兩個氫原子間也會有微弱的相互作用,至少存在萬有引力吧,地球和月亮離那么遠(yuǎn)還互相吸引呢,但這兩個原子不相鄰,作用不強(qiáng)烈,之間的作用不是所指的化學(xué)鍵。氫原子和氧原子間的作用才是相鄰的強(qiáng)烈的相互作用。一個Na 與6個Cl-等距離相鄰,都存在強(qiáng)烈的異電相吸,所以化學(xué)鍵可以是一對一,也可以是一對多的。


二、態(tài)度源于大趨勢


張家和李家成了親家,緣自兩家孩子的嫁娶?;瘜W(xué)鍵的起因是什么?其實無一例外都緣自原子核外電子(特別是最外層電子)的得失、轉(zhuǎn)移。


對待自家或鄰家的電子,雙方原子各有各的“態(tài)度”。而這種態(tài)度往往取決于對數(shù)字“8”的追求。中國古代曾以“九”為大,比如極高處為“九天”,極大處為“九洲”。說一言九鼎不說一言八鼎。這些年想發(fā)財?shù)娜硕嗔耍?字比較吃香,殊不知原子世界本來就是8字當(dāng)頭的。


惰性元素原子最外層電子數(shù)為8,天生圓滿,就惰性了,不愿意再取舍。Na原子核外的電子結(jié)構(gòu)是“2、8、1”,著急丟棄最外層那個電子,留下穩(wěn)定的8電子結(jié)構(gòu)。


Na - e → Na


Cl原子核外的電子結(jié)構(gòu)是“2、8、7”,著急拾取一個電子,也是為了形成穩(wěn)定的8電子結(jié)構(gòu)。


Cl e → Cl-


由于第一層軌道只能容納兩個電子,所以單層的2電子結(jié)構(gòu)也是一種圓滿。這就使H原子也有了拾取一個電子的愿望。準(zhǔn)確地說,8電子結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定結(jié)構(gòu),穩(wěn)定結(jié)構(gòu)未必一定是8電子結(jié)構(gòu)。


穩(wěn)定是能量低的表現(xiàn),“水往低處流”是一種大趨勢,追求的就是降低物體的能量?!皥A滿”、“穩(wěn)定”、“低能量”在這里幾乎就是同義詞。Na 比Na圓滿即Na 在相應(yīng)條件下比Na穩(wěn)定,Cl-比Cl圓滿,即相應(yīng)條件下Cl-能量比Cl低。

三.態(tài)度決定方式


下面我們來看各種原子在這種大趨勢下對待電子的態(tài)度及其后果。


1.愿丟遭遇愿揀(離子鍵)


鈉原子跟氯原子相遇當(dāng)然就屬于這種情況。雙方都著急,而著急的方向正相反,正好一拍即合、各取所需,分別成就了陰陽離子。


Cl Na → Cl- Na


一得一丟,性別就相反了,免不了又異性相吸,雙方形成了基于電性原理的強(qiáng)烈的相互作用,結(jié)合在了一起。這種由陰陽離子間靜電作用形成的化學(xué)鍵叫做“離子鍵”。


2.有揀的,沒丟的(共價鍵)


那么兩個Cl原子相遇呢?好比“人之初性本善”,物質(zhì)世界的本原性和諧簡直令人驚訝。原來是兩個Cl原子共用了一對電子。


Cl Cl → Cl:Cl


結(jié)果是雙方都得到了8電子的圓滿,形成了牢固的結(jié)合。兩家一共14棵樹,每家周圍不是7棵而是吉祥如意的8棵,你說這樹栽得有多妙!果然,一個Cl2分子的能量比兩個Cl原子的能量低多了。


原子間通過共用電子對(或電子云重疊)形成的化學(xué)鍵叫做共價鍵。


一個Cl原子和一個H原子相遇也屬于“雙方都要”這一類,雙方也通過共價鍵結(jié)合成了HCl。


Cl H → H :Cl


但H得電子的能力明顯不如Cl,那對共用電子自然是有偏向的,是厚氯薄氫的。


3、有丟的,沒揀的(金屬鍵)


在金屬鈉晶體中,鈉原子相遇了,每個鈉原子都要丟棄那個電子。有丟的沒揀的,那個電子就只能浪跡整塊晶體內(nèi)部的巷道了,成了“自由電子”。所以金屬晶體中每個自由電子是被大范圍共享的。這種超級共享客觀上起到了使金屬原子互相粘連的作用,這種作用當(dāng)然也是“強(qiáng)烈的相互作用”,否則鈉原子一個一個飛走了,鐵塊不會那么硬了。與這種作用對應(yīng)的化學(xué)鍵叫做“金屬鍵”。記住,金屬鍵的起源是“大家都不要”?!?/span>


來源:網(wǎng)絡(luò)

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