化学键类型
2020-01-19 · 技术研发知识服务融合发展。
(1)离子键
离子键是正、负离子之间的静电相互作用力,键力中等至强,主要取决于离子的电价和半径。由于离子的静电场为球形对称,所以离子键没有方向性,也没有饱和性。
元素周期表中碱金属与碱土金属元素离子电位低,易于形成正离子,非金属元素电负性大,易于形成负离子,这些元素相互结合形成典型的离子键。以离子键结合起来形成的晶体称为离子晶体。离子晶体中离子被当作球体,力求作最紧密堆积,形成对称性高的晶体。
(2)共价键
同种原子或电负性相差很小的原子结合成分子或晶体时,原子间的键合不能用离子键的静电作用力来解释,而是形成了另一种键,即共价键。共价键的形成是由于原子在相互靠近时,原子轨道相互重置,形成分子轨道,原子核之间的电子云密度增加,电子云同时受到两核的吸引,因而使体系的能量降低。由两个以上原子共用若干个电子构成的共价键称为多原子共价键。共价键具有饱和性和方向性,键力中等至强,主要取决于原子价、原子间距和极化强度。原子晶体不作最紧密堆积,配位数较低,决定于键的饱和性和方向性。
(3)金属键
金属晶体中的金属原子最外层电子的电离势较低,易于脱离原子核的束缚,在整个晶体空间内运动,形成自由电子。它们和晶体中“正离子”构成的体系能有效地降低体系的能量,因而,金属晶体被描写为浸泡在自由电子气中的正离子集合,而金属正离子和“自由电子”之间的静电相互作用力被看作是金属键。金属键无饱和性和方向性,键力一般不强,主要取决于原子间的距离与自由电子的多少。由此可见金属键一方面和共价键类似,靠共用自由电子产生原子间的凝聚力,另一方面又和离子键类似,是正负电荷之间的静电作用力。要从本质上深刻地揭示晶体周期势场中金属的本质,必须了解晶体的能带理论(廖立兵,2000)。金属晶体通常成最紧密堆积,具有最高的配位数。
(4)分子键
分子键是一种比离子键、共价键和金属键弱得多的化学键,键能比上述3种键能小1~2个数量级(约几个千卡/摩尔),它不会引起分子晶体内任一原子的电子运动状态出现实质性的改变,是由分子的偶极之间引力相互作用形成,无饱和性和方向性。分子晶体为非球形分子作紧密堆积。