原子間鍵結

原子間鍵結是指原子間通過化學鍵相互連線的結合方式。化學鍵是純淨物分子內或晶體內相鄰兩個或多個原子（或離子）間強烈的相互作用力的統稱，是使離子相結合或原子相結合的作用力。

基本介紹

• 中文名：原子間鍵結
• 外文名：Interatomic bond
• 實質：原子間相互結合的作用力
• 所屬學科：結構化學

簡介

原子間鍵結的類型包括離子鍵、共價鍵、金屬鍵，這三種化學鍵各自有不同的成因；離子鍵是通過原子間電子轉移，形成正負離子，由靜電作用形成的。共價鍵的成因較為複雜，路易斯理論認為，共價鍵是通過原子間共用一對或多對電子形成的，其他的解釋還有價鍵理論，價層電子互斥理論，分子軌道理論和雜化軌道理論等。金屬鍵是一種改性的共價鍵，它是由多個原子共用一些自由流動的電子形成的。

原子間鍵結簡介

離子鍵

帶相反電荷離子之間的互相作用叫做離子鍵(Ionic Bond)，成鍵的本質是陰陽離子間的靜電作用。兩個原子間的電負性相差極大時，一般是金屬與非金屬。例如氯和鈉以離子鍵結合成氯化鈉。電負性大的氯會從電負性小的鈉搶走一個電子，以符合八隅體。之後氯會以-1價的方式存在，而鈉則以+1價的方式存在，兩者再以庫侖靜電力因正負相吸而結合在一起，因此也有人說離子鍵是金屬與非金屬結合用的鍵結方式。而離子鍵可以延伸，所以並無分子結構。

離子鍵亦有強弱之分。其強弱影響該離子化合物的熔點、沸點和溶解性等性質。離子鍵越強，其熔點越高。離子半徑越小或所帶電荷越多，陰、陽離子間的作用就越強。例如鈉離子的微粒半徑比鉀離子的微粒半徑小，則氯化鈉NaCl中的離子鍵較氯化鉀KCl中的離子鍵強，所以氯化鈉的熔點比氯化鉀的高。

定義：離子鍵是由正負離子之間通過靜電作用而形成的，正負離子為球形或者近似球形，電荷球形對稱分布，那么離子鍵就可以在各個方向上發生靜電作用，因此是沒有方向性的。

離子鍵概念：帶相反電荷離子之間的相互作用稱為離子鍵。

成鍵微粒：陰離子、陽離子。

成鍵本質：靜電作用。靜電作用包括陰、陽離子間的靜電吸引作用和電子與電子之間、原子核與原子核之間的靜電排斥作用。（一吸，兩斥）

成鍵原因：①原子相互得失電子形成穩定的陰、陽離子。②離子間吸引與排斥處於平衡狀態。③體系的總能量降低。

存在範圍：離子鍵存在於大多數強鹼、鹽及金屬氧化物中。

一個離子可以同時與多個帶相反電荷的離子互相吸引成鍵，雖然在離子晶體中，一個離子只能與幾個帶相反電荷的離子直接作用（如NaCl中Na+可以與6個Cl-直接作用），但是這是由於空間因素造成的。在距離較遠的地方，同樣有比較弱的作用存在，因此是沒有飽和性的。化學鍵的概念是在總結長期實踐經驗的基礎上建立和發展起來的，用來概括觀察到的大量化學事實，特別是用來說明原子為何以一定的比例結合成具有確定幾何形狀的、相對穩定和相對獨立的、性質與其組成原子完全不同的分子。開始時，人們在相互結合的兩個原子之間畫一根短線作為化學鍵的符號 ；電子發現以後 ，1916年G.N.路易斯提出通過填滿電子穩定殼層形成離子和離子鍵或者通過兩個原子共有一對電子形成共價鍵的概念，建立化學鍵的電子理論。

共價鍵

1、共價鍵（Covalent Bond）是原子間通過共用電子對（電子云重疊）而形成的相互作用。形成重疊電子云的電子在所有成鍵的原子周圍運動。一個原子有幾個未成對電子，便可以和幾個自旋方向相反的電子配對成鍵，共價鍵飽和性的產生是由於電子云重疊（電子配對）時仍然遵循泡利不相容原理。電子云重疊只能在一定的方向上發生重疊，而不能隨意發生重疊。共價鍵方向性的產生是由於形成共價鍵時，電子云重疊的區域越大，形成的共價鍵越穩定，所以，形成共價鍵時總是沿著電子云重疊程度最大的方向形成（這就是最大重疊原理）。共價鍵有飽和性和方向性。

2、原子通過共用電子對形成共價鍵後，體系總能量降低。

共價鍵的形成是成鍵電子的原子軌道發生重疊，並且要使共價鍵穩定，必須重疊部分最大。由於除了s軌道之外，其他軌道都有一定伸展方向，因此成鍵時除了s-s的σ鍵（如H2）在任何方向都能最大重疊外，其他軌道所成的鍵都只有沿著一定方向才能達到最大重疊。

共價鍵有不同的分類方法。

（1） 按共用電子對的數目分，有單鍵（Cl—Cl）、雙鍵（C=C）、三鍵（N≡N，C≡C）等。

（2） 按共用電子對是否偏移分類，有極性鍵（H—Cl）和非極性鍵（Cl—Cl）。

（3） 按提供電子對的方式分類，有正常的共價鍵和配位鍵（共用電子對由一方提供，另一方提供空軌道。

如銨根離子中的N—H鍵中有一個屬於配位鍵）。

（4） 按電子云重疊方式分，有σ鍵和π鍵。

3、舊理論：共價鍵形成的條件是原子中必須有成單電子，自旋方向必須相反，由於一個原子的一個成單電子只能與另一個成單電子配對，因此共價鍵有飽和性。如H原子與Cl原子形成HCl分子後，不能再與另外一個Cl形成HCl2了。

4、新理論：共價鍵形成時，成鍵電子所在的原子軌道發生重疊並分裂，成鍵電子填入能量較低的軌道即成鍵軌道。如果還有其他的原子參與成鍵的話，其所提供的電子將會填入能量較高的反鍵軌道，形成的分子也將不穩定。 像HCl這樣的共用電子對形成分子的化合物叫做共價化合物。

金屬鍵

1、概述：化學鍵的一種，主要在金屬中存在。由自由電子及排列成晶格狀的金屬離子之間的靜電吸引力組合而成。由於電子的自由運動，金屬鍵沒有固定的方向，因而是非極性鍵。金屬鍵有金屬的很多特性。例如一般金屬的熔點、沸點隨金屬鍵的強度而升高。其強弱通常與金屬離子半徑成逆相關，與金屬內部自由電子密度成正相關（便可粗略看成與原子外圍電子數成正相關）。

2、改性共價鍵理論：在金屬晶體中，自由電子作穿梭運動，它不專屬於某個金屬離子而為整個金屬晶體所共有。這些自由電子與全部金屬離子相互作用，從而形成某種結合，這種作用稱為金屬鍵。由於金屬只有少數價電子能用於成鍵，金屬在形成晶體時，傾向於構成極為緊密的結構，使每個原子都有儘可能多的相鄰原子(金屬晶體一般都具有高配位數和緊密堆積結構)，這樣，電子能級可以得到儘可能多的重疊，從而形成金屬鍵。上述假設模型叫做金屬的自由電子模型，稱為改性共價鍵理論。這一理論是1900年德魯德(drude)等人為解釋金屬的導電、導熱性能所提出的一種假設。這種理論先後經過洛倫茨(Lorentz,1904)和佐默費爾德(Sommerfeld,1928)等人的改進和發展，對金屬的許多重要性質都給予了一定的解釋。但是，由於金屬的自由電子模型過於簡單化，不能解釋金屬晶體為什麼有結合力，也不能解釋金屬晶體為什麼有導體、絕緣體和半導體之分。隨著科學和生產的發展，主要是量子理論的發展，建立了能帶理論。

鍵合距離

鍵合距離是指兩個或以上的原子核之間形成化學鍵所必需的最短距離。