化學鍵與分子形狀

共價鍵

假設兩個原子都想要更多電子,誰也不肯白白讓出——比如兩個氫原子,或兩個氯原子。它們不再轉移電子,而是各讓一步,共享一對電子:每個原子貢獻一個電子,這對共享電子同時屬於兩個原子核。位於兩核之間的這對共享電子就是共價鍵,它是幾乎所有分子的黏合劑,從 H2 到 DNA 都靠它。

真正把原子結合在一起的,是共享電子大部分時間停留在兩個帶正電的核之間,在那裡它們同時吸引兩個核,並屏蔽核與核之間的排斥。鍵停在吸引與排斥平衡的距離上,這就是鍵長。一對共享電子構成單鍵;原子也可以共享兩對(雙鍵)或三對(三鍵,如 N2 中),從而得到更短、更強的鍵。每一對共享電子都可以想像成原子軌道相互重疊的區域。

共價鍵生成離散的分子(或像金剛石那樣的延展共價網絡),是繪製路易斯結構、用 VSEPR 預測形狀,以及更細緻的價鍵理論和分子軌道理論的基礎。當兩個原子的電負性不同時,共享是不均等的——這就是極性共價鍵——它會使分子帶有偶極。所以共價鍵和離子鍵是同一條連續譜的兩端:一端是均等共享,另一端是完全轉移。

在 H2 中每個氫各帶一個電子;這對共享電子位於兩個質子之間,於是兩個核都感覺自己擁有了填滿的 1s 殼層。在 N2 中兩個氮共享三對電子,形成三鍵,這正是 N2 如此短、強且出了名地不活潑的原因。

共享一對電子(H2)與共享三對電子(N2 三鍵)的對比。

共價鍵並不總是兩個原子各出一個電子——在配位鍵(授受鍵)中,共享電子對的兩個電子都由同一個原子提供,比如 H3N-BF3 中的 N 到 B 的鍵;一旦形成,它就是普通的共價鍵。

又稱
shared-pair bond电子对键電子對鍵