本文介紹一下各種化學鍵的概念。

首先是離子鍵，它是通過電荷轉移而形成兩種帶相反電荷的離子，這兩種離子之間存在靜電吸引力，這種力就稱為離子鍵。

下面兩張圖依次代表Na原子和Cl原子。可以看到鈉原子的最外層多出來一個電子（因為要達到最外層8個電子的穩定結構），而氯的最外層少了一個電子。所以這個時候，鈉原子就會提供一個電子給氯，這樣它們兩個就都是8電子的穩定狀态，它們之間的化學鍵就是離子鍵。

對于離子鍵的理解有如下特點：1.成鍵原子間的電負性相差較大。2.成鍵原子外層電子結構接近于八個電子或者兩個電子。3.活潑金屬與活潑非金屬間常通過離子鍵作用形成分子。

接下來是共價鍵，它是通過成鍵原子間各提供一個電子，而共用一對電子形成的化學鍵。

比如下圖中的氟原子和氫原子，它們的外層均缺少一個電子。所以他們之間共用一對電子，共用的這對電子既歸氫所有，又歸氟所有，從而達到穩定結構。

共價鍵的特點是成鍵原子的電負性相差不大。難以通過價電子轉移達到外層八電子或兩電子結構。成鍵原子間可通過共享電子對的方式達到穩定結構。

除了共價鍵以外還有，化學鍵中還包括金屬鍵。金屬鍵指的是金屬陽離子和自由電子之間的較強的相互作用。在金屬晶體中，每一個金屬原子将其價電子（原子核外能與其它原他原子相互作用形成化學鍵的電子，不僅是是最外層電子）貢獻出來。如下圖所示，這些電子可以自由移動，組成電子氣（可以認為是由電子組成的海洋），而金屬離子反過來被“海洋”所吸引到一起，最終形成金屬。

當然，共價鍵才是本文的重點。盡管之前對于共價鍵的形成進行了一定的解釋，但是這一解釋并沒有觸及到共價鍵形成的本質。如果從原子軌道論（參考前面的文章）的角度來研究共價鍵的形成，可以更好的理解其内在的原理。

我們知道共價鍵是共享電子來使外層達到穩定的兩電子或八電子狀态。但問題是兩個原子的電子具體是一個怎麼樣的狀态在一起？僅僅是簡單的放在一起嗎？

答案當然是否定的。我們假設現在有兩個原子，它們的最外層均隻有一個未成對電子，當然我不清楚具體是位于哪一個能層。沒有關系，因為一個軌道上隻能放兩個自旋相反的電子，所以很清楚的是該原子多餘的電子必然在一個軌道之上，如下圖所示：

這是最簡單的氫原子，最外層隻有一個電子，當然它隻有一個電子。兩個氫原子組成氫氣分子，則在各自軌道上的電子會以自旋相反的方式相互配對，形成穩定的共價單鍵，用一橫來表示。

理解了這個接下來就是同理進行推導，即如果最外層各有兩個或三個未成對的電子，那麼以自旋相反進行一一配對。比如氮原子外面的電子總共有7個，那麼進行分配1s上2個，2s上2個，還剩三個剛好在2px，2py，2pz這三個軌道上。那就是這三個電子與另外三個自旋相反的成單電子配對，形成共價三鍵。

在共價鍵中存在一種特殊的共價鍵，它的成鍵電子對在成鍵以前屬于同一個原子，叫做配位鍵。配位共價鍵常用“→”來表示。以一氧化碳分子為例，對于碳原子和氧原子而言其第二層的電子排布如下：

首先是碳原子和氧原子的兩個成單的電子配對，之後氧原子中已成對的2pz電子和碳原子的空軌道再形成一個共價鍵。那麼在這裡前面兩個共價鍵是普通共價鍵，而最後一個共價鍵則是配位共價鍵。

當然，在共價鍵形成以後，盡管其電子來源不同，但是鍵是沒有任何區别的。

共價鍵具有飽和性和方向性。共價鍵的飽和性是指有幾個未成對電子最多就會形成幾個共價鍵。

方向性是重點。形成共價鍵時，原子軌道之間隻有沿着一定的方向進行最大程度的重疊才可以。因為隻有這樣，才能保證成鍵原子軌道對稱性的一緻，且軌道的重疊度越大，則電子概率密度就越大，形成的共價鍵也就越穩定。

因為共價鍵軌道重疊方式不同，會形成不同類型的共價鍵。首先是σ鍵，它是電子雲沿着鍵軸方向進行重疊，或者說頭碰頭的重疊方式。如下圖所示，s軌道與s軌道，s軌道和p軌道，p軌道和p軌道都可以形成σ鍵。

因為p軌道相互之間是垂直的，所以在兩個p軌道沿着鍵軸方向進行重疊時，與它們相互垂直的p軌道就是以肩并肩的形式進行重疊的。這種重疊方式成為Π鍵。

成鍵電子雲沿鍵軸呈平面對稱分布。以氮氣分子為例，兩個氮原子的px軌道沿x軸方向形成σ鍵，其餘y和z方向的軌道則形成Π鍵。

因為σ鍵的重疊程度比Π鍵大，所以其鍵能更強，穩定性也更好。

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