第四节 化学键

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共价键

　　当两非金属原子相互靠近时，由于非金属具有高游离能，不易失去电子，故欲形成化学键必须原子共享电子对形成化学键，使双方原子价轨域的电子组态符合八隅体规则，此种共享电子对的化学键称为共价键。

　　共价键的种类：共价键可依共享电子对数目、极性加以分类。共价键依其共享电子对数目，可分为单键、双键及参键。单键为两原子间共享一对电子，符号以“─”表示，例如H─H、F─F等。双键为两原子间共享两对电子，以“＝”表示，例如O＝O、O＝C＝O、H₂C＝CH₂等。参键为两原子间共享三对电子，以“≡”表示，例如N≡N、C≡O、HC≡CH等。

　　

　　

　　

    

  　

　　　　　　　　氢气　　　　　　　　　　　　　　　　　氧气

氮气

  

  　　

         　　　　　　氯化氢　　　　　　　　　　　　　　　　　　水

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化学键理论

　　鲍林最早的成就，是创建近代化学键理论，揭示了化学键的本质。所谓化学键，是指分子（或原子团）中原子之间相互连接起来的一种作用。这种看不见、摸不着的化学键，是否真正存在呢？其本质是什么？当时尚无人知。
　　早在大学一年级时，鲍林即对这个问题发生了浓厚兴趣，并立志要攻克这个堡垒。但他深知凭自己的功力，现在还为时尚早。于是，他埋头于化学图书馆中，废寝忘食，刻苦学习。查阅各种资料，博览群书，吸取营养，充实、提高自己。同时，不断参加一些研究性工作。这些都为他以后的创造性工作打下了坚实的基础。"对于聪明而不愿勤奋的人，我从来就对他不怀好感?quot;这是他的格言，而他正是这样一个从不自恃聪明，始终不辞艰辛地在科学高峰和崎岖道路上攀登的人。
　　1926年，在他获得博士学位以后，又远渡重洋，慕名来到"化学王国"德国。当时，欧洲正值量子理论风靡科学界的日子。一代量子理论大师像海森堡、玻尔、薛定谔、狄拉克等不断有新观点问世。量子理论日臻完善。鲍林虚心向他们学习，亲临聆听，深受教益。
　　经过多年精心研究，特别是受到方兴未艾的量子理论的启发，1939年他终于发表了那部惊人的著作--《化学键的本质》。
　　在这部著作中，鲍林第一次揭示了化学键的本质。文章指出，化学键就是分子或原子团中各原子间因电子配合关系而产生的相互结合。简言之，化学键的本质就是电子的相互作用。这种相互作用有三种形式，即化学键的三种基本类型：共价键、离子键、金属键。各种各样的分子的化学键不同，也就意味着分子性质的差异。因此，掌握了化学键理论，就掌握了人工合成大门的一把金钥匙。在该理论指导下，人工合成出一个又一个新物质，事实雄辩地证明了鲍林的理论是正确的！
　　为了表彰鲍林博士的重大成就，除了两次授予他诺贝尔奖之外，他还荣获过美国化学会的纯粹化学奖、国家科学奖、1977年苏联科学院罗蒙诺索夫金质奖章等十多项奖赏。此外，世界许多著名学府授予他荣誉博士学位和科学院荣誉院士称号。

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金属键特性

一、金属键无方向性，但它不同于离子键(因无阴离子存在)，也不同于共价键(因金属键所共享的电子非常自由)，唯一具有方向性的化学键是共价键。

二、金属键的强度

　　1．决定金属键强弱的因素
　　（1）价电子数愈多(原子序愈大)，则受原子核引力愈大，金属键愈强
　　（2）原子半径愈小，金属键愈强
　　（3）原子堆积形式

　　2．金属键在周期表中的规律性

若干将金属元素的摩尔汽化热及沸点

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科学家“拍摄”首张化学键图像

　　我国科研人员近来取得突破性进展，在国际上首次发现二维碳60点阵的一种新型取向畴结构，这是目前唯一发现的同时保持位置平移序和键取向序的一种畴结构。该项成果发表在1月18日的英国《自然》上，被该杂志审稿人认为是"构思巧妙、实验严谨"的研究工作。
　　在这项研究中，科学家们在国际上首次直接"拍摄"了能够分辨碳60化学键的单分子图像，这种单分子直接成像技术成为明察分子内部结构的"眼睛"，为纳米科学家进行单分子化学键的"切割"、"组装"等"手术"提供了可能。分子是由原子与原子通过化学键结合形成的，对化学键"动手术"就能定向选择化学反应，产生人们所需的新分子和新材料；而直接"看清"化学键是进行分子"手术"的前提。中国科技大学的科学家们利用扫描隧道显微镜，将笼状结构的碳60分子组装在一单层分子膜的表面，在零下268度时冻结碳60分子的热振动，在国际上首次"拍摄"了能够清楚分辨碳原子间单键和双键的分子图像。
　　这种单分子直接成像技术可以用来确定团簇单分子和其他有机分子的结构和特性，为设计和制备单分子级纳米器件提供前提性知识。正是利用这项技术，科学家们首次发现了碳60分子在平面上排列成点阵时，呈现出一种新型的取向畴结构。这种新的分子取向畴界与科学界已知的完全不同。目前，在硅表面外延生长一层不同材料的膜所构成的异质结，是计算机等信息技术中半导体集成电路的基本单元。异质结中的不同的材料，形成两个材料范围，也就是所谓的"畴"，两个"畴"相交处就称为"畴界"；由於畴界两侧是不同材料，往往在交界处产生缺陷，这种缺陷会影响器件的性能，并限制了微电子器件尺寸的进一步减小。此次发现的碳60分子取向畴结构是由同种分子形成的，在畴界两侧，分子按相同的位置排列，但各侧分子的取向不同，在其同一侧的分子取向相同。这种新的由分子取向不同形成的"同质结"，有可能比现有的"异质结"具有更卓越的性能，其突出优点是在畴界处完全没有缺陷，为设计和制备纳米器件提供了一种新的可能，并有可能成为未来具有更高集成度的计算机的重要器件基础之一。

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离子键

　　

　　

一、离子键的形成

　

二、离子键的强度比较