鍵的方向性

若這整個領域你只記得一個概念，就記這個：鍵分兩種，指向特定方向的，與不指向的，而光是這一個區分，就大致決定了材料會建出什麼結構。方向性問的是：一個鍵是否堅持鄰居坐在特定角度，還是願意向任何方向平等地擁抱鄰居。

共價鍵有強烈方向性：共用電子對坐落在固定的空間區域，所以鍵以確定角度伸出（碳的四個鍵相隔 109.5 度），不肯彎折。離子鍵與金屬鍵沒有方向性：電荷或電子海向四周拉得一樣，沒有偏好角度，於是一個原子只是在大小允許下盡量多聚集鄰居。結果是一條乾淨的經驗法則：有方向的鍵給出開放、低配位的結構；無方向的鍵給出緻密、高配位的結構。

看這條法則運作。鑽石（有方向的共價）只保留 4 個鄰居、僅填滿 34% 的空間；銅（無方向的金屬）抓住 12 個鄰居、填滿 74%；食鹽（無方向的離子）在配位 6 下以平衡電荷與大小來堆積。同樣是碳，能建出開放又硬的鑽石，也能建出滑溜的石墨，片內是有方向的共價鍵、片間是無方向的凡得瓦力，產生完全不同的結構與行為。方向性，就是配位數、堆積密度、硬度與解理背後的總開關。