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通俗讲义:化学键

来源:未知作者:徐俊龙 点击:所属专题: 化学键
一.一个抽象名词 木棍、食盐、水、空气、氯原子、钠离子,这些名词都属于具体名词,有尺寸、有质量。 与之相对,力则是一个抽象名词,是物质间的相互作用,是一种关系,客观存在却没有形状。你挨了一拳,感受了力,但你能说清那个力是圆的还是方的? 什么是化学键?化

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一.一个抽象名词

木棍、食盐、水、空气、氯原子、钠离子,这些名词都属于“具体名词”,有尺寸、有质量。

与之相对,“力”则是一个“抽象名词”,是物质间的相互作用,是一种“关系”,客观存在却没有形状。你挨了一拳,感受了力,但你能说清那个力是圆的还是方的?

什么是化学键?化学键是相邻原子间的强烈的相互作用,所以“化学键”也是一个抽象名词。

“键”的中文原意是门闩,而“BOnd”的原意是联结。(出示H2O分子、Cl2分子、NaCl晶体的球棍模型)这里我们看到的球是真实原子、离子的放大,而棍只是一种虚拟。棍的形状当然不是相互作用的真实形状。“相互作用”有形状吗?

抽象却是客观存在的。人们已经发现和合成了数以千万计的物质,为什么仅仅一百来种元素的原子能够构成形形色色的物质呢?这当然离不开原子间形形色色的结合,即相互作用,即化学键。

(出示H2O分子、NaCl晶体的球棍模型)水分子中两个氢原子间也会有微弱的相互作用,至少存在万有引力吧,地球和月亮离那么远还互相吸引呢,但这两个原子不相邻,作用不强烈,之间的作用不是所指的化学键。氢原子和氧原子间的作用才是相邻的强烈的相互作用。一个Na与6个Cl等距离相邻,都存在强烈的异电相吸,所以化学键可以是一对一,也可以是一对多的。

二.态度源于大趋势

张家和李家成了亲家,缘自两家孩子的嫁娶。化学键的起因是什么?其实无一例外都缘自原子核外电子(特别是最外层电子)的得失、转移。

对待自家或邻家的电子,双方原子各有各的“态度”。而这种态度往往取决于对数字“8”的追求。中国古代曾以“九”为大,比如极高处为“九天”,极大处为“九洲”。说一言九鼎不说一言八鼎。这些年想发财的人多了,8字比较吃香,殊不知原子世界本来就是8字当头的。

惰性元素原子最外层电子数为8,天生圆满,就惰性了,不愿意再取舍。Na原子核外的电子结构是“2、8、1”,着急丢弃最外层那个电子,留下稳定的8电子结构。

Na - e- → Na

Cl原子核外的电子结构是“2、8、7”,着急拾取一个电子,也是为了形成稳定的8电子结构。

Cl + e-→ Cl

由于第一层轨道只能容纳两个电子,所以单层的2电子结构也是一种圆满。这就使H原子也有了拾取一个电子的愿望。准确地说,8电子结构是稳定结构,稳定结构未必一定是8电子结构。

稳定是能量低的表现,“水往低处流”是一种大趋势,追求的就是降低物体的能量。“圆满”、“稳定”、“低能量”在这里几乎就是同义词。Na比Na圆满即Na在相应条件下比Na稳定,Cl比Cl圆满,即相应条件下Cl能量比Cl低。

三.态度决定方式

下面我们来看各种原子在这种大趋势下对待电子的态度及其后果。

1.愿丢遭遇愿拣

钠原子跟氯原子相遇当然就属于这种情况。双方都着急,而着急的方向正相反,正好一拍即合、各取所需,分别成就了阴阳离子。

Cl + Na → Cl+ Na

一得一丢,性别就相反了,免不了又异性相吸,双方形成了基于电性原理的强烈的相互作用,结合在了一起。这种由阴阳离子间静电作用形成的化学键叫做“离子键”。

2.有拣的,没丢的

那么两个Cl原子相遇呢?好比“人之初性本善”,物质世界的本原性和谐简直令人惊讶。原来是两个Cl原子共用了一对电子。

Cl + Cl → Cl:Cl

结果是双方都得到了8电子的圆满,形成了牢固的结合。两家一共14棵树,每家周围不是7棵而是吉祥如意的8棵,你说这树栽得有多妙!果然,一个Cl2分子的能量比两个Cl原子的能量低多了。

原子间通过共用电子对(或通俗讲义:化学键电子云重叠)形成的化学键叫做共价键。

一个Cl原子和一个H原子相遇也属于“双方都要”这一类,双方也通过共价键结合成了HCl。

Cl + H → H :Cl

但H得电子的能力明显不如Cl,那对共用电子自然是有偏向的,是厚氯薄氢的。

3.有丢的,没拣的

在金属钠晶体中,钠原子相遇了,每个钠原子都要丢弃那个电子。有丢的没拣的,那个电子就只能浪迹整块晶体内部的巷道了,成了“自由电子”。所以金属晶体中每个自由电子是被大范围共享的。这种超级共享客观上起到了使金属原子互相粘连的作用,这种作用当然也是“强烈的相互作用”,否则钠原子一个一个飞走了,铁块不会那么硬了。与这种作用对应的化学键叫做“金属键”。记住,金属键的起源是“大家都不要”。

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