什么是化学键(Chemical Bonding)？

化学键合发生在两个或两个以上的原子结合在一起形成一个分子。科学上的一个普遍原则是所有的系统都会努力达到它们的最低能级，只有当一个分子能够形成的能量低于未结合的原子时，化学键才会发生。三种主要的键类型是离子键、共价键和，这些都涉及到电子以各种方式在原子之间移动。另一种弱得多的类型是氢键。化学键是两个或多个原子结合在一起形成一个分子的过程原子结构原子由一个含有正电荷的质子的原子核组成，它被相等数量的带负电荷的电子包围着。因此，通常它们是电中性的。然而，一个原子可以失去或获得一个或多个电子，给它带正电荷或负电荷。当一个原子带上电荷时，它被称为离子这些正电荷与负离子结合在一起这可以被认为是存在于离原子核越来越远的地方一般来说，壳层离原子核越远，其能量就越大。可以占据一个壳层的电子数量是有限制的。例如，第一个最里面的壳层有两个极限，下一个壳层的极限是8个在大多数情况下，只有最外层的电子参与成键，这些电子通常被称为价电子。一般来说，原子之间的结合会使它们都形成完整的外壳，由于这些结构通常具有较少的能量。一组被称为稀有气体的元素氦、氖、氩、氪、氙和氡已经有了完整的外壳，因此它们通常不会形成化学键。其他元素通常通过给予、接受或与其他原子共享电子。化学键有时用一种叫做Lewis结构的东西来表示，这种结构是以美国化学家吉尔伯特·N·刘易斯的名字命名的。在路易斯结构中，价电子由点来表示就在分子中元素的化学符号之外，它们清楚地显示了电子从一个原子移动到另一个原子的位置，以及它们在原子之间共享的位置。离子键合这种化学键合发生在金属和非金属之间，金属很容易释放电子，而非金属则热衷于接受电子金属把它不完整的最外层的电子交给非金属，使它空空如也，这样下面的完整壳层就成为新的最外层壳层。非金属接受电子，从而填满它不完整的最外层。这样，两个原子都形成了完整的外壳。这使得金属带正电荷，而非金属原子带负电荷，所以它们是相互吸引的正离子和负离子。一个简单的例子就是氟化钠三个壳层，最外层有一个价电子。氟有两个壳层，最外层有七个电子。钠把它的一价电子给氟原子，所以钠现在有两个完整的壳层和一个正电荷，而氟有两个完整的壳层和一个负电荷，由此产生的分子氟化钠具有两个原子，两个原子通过电引力结合在一起。共价键合非金属原子通过共享电子以降低整体能级的方式相互结合。这通常意味着，当它们结合时，它们都有完整的外壳。举个简单的例子，氢只有一个电子，在它的第一层也是唯一的壳层中，它缺少一个完整的壳层。两个氢原子可以共享它们的电子形成一个分子，在这个分子中，两个氢原子都有一个完整的外壳。通常可以预测原子将如何与一个原子结合另一个原因是它们的电子数例如，碳原子有六个，这意味着它的第一个完整壳层是两个，最外层的外壳是四个，这使得它缺少一个完整的外壳。氧气有八个，外壳中也有六个，少了两个完整的外壳。碳原子可以与两个氧原子结合形成二氧化碳，其中碳原子和碳原子共用四个电子，每个氧原子有两个电子，而氧原子又与碳原子分享两个电子。这样，三个原子都有八个电子的完整外壳。金属键合在一块金属中，价电子或多或少是自由的移动，移动，而不属于单个原子。因此，金属由带正电荷的离子组成，周围有可移动的带负电的电子。这些离子相对容易移动，但很难分离，由于它们对电子的吸引力，这就解释了为什么金属通常容易弯曲而不易折断。电子的流动性也解释了为什么金属是电的良导体。氢键与上面的例子不同，氢键是指在，分子。当氢与一种强烈吸引电子的元素——如氟或氧——结合时，电子会被拉离氢。这就导致了一个分子一边带着正电荷，另一边带着负电荷。在液体中，正负两面互相吸引，在分子间形成键尽管这些键比离子键、共价键或金属键弱得多，但它们非常重要。氢键发生在水中，水是一种含有两个氢原子和一个氧原子的化合物。这意味着将液态水转化为气体所需的能量比其他情况下要多。没有氢键，水的沸点要低得多，不能以液体的形式存在于地球上。