離子模型

拿一粒普通的食鹽晶體，問一個最簡單的問題：它為什麼能聚在一起？離子模型給出最簡單的答案。它把固體想像成不過是一組排列規整的帶電小球在三維空間裡堆疊——正離子（陽離子，如 Na+）和負離子（陰離子，如 Cl-）——靠異性電荷相吸而結合在一起。這裡沒有共享的電子，沒有有方向的鍵；只有帶電的球體，堆成每個正電荷都被負電荷環繞、每個負電荷都被正電荷環繞的樣子。

更確切地說，這個模型有兩條假設。第一，一個原子把外層電子完全交給了另一個原子，於是每個原子都成了半徑固定、帶整數電荷的硬球（Na 失去一個電子變成 Na+，Cl 得到一個電子變成 Cl-）。第二，唯一起作用的力是這些點電荷之間的靜電（庫侖）吸引與排斥。僅憑這兩點，你就能預測離子如何堆積、晶體結合得有多牢（它的晶格能），甚至預測它的熔點——而且完全用不著量子力學。

離子模型是一個模型，而且是一個刻意走極端的模型：現實中沒有任何鍵是百分之百離子性的。電子總會有些許共享，所以即便是 NaCl 也帶一點共價成分；而像 Al3+ 這樣又小又高電荷的陽離子會把鄰近的陰離子拉扯（極化）得很厲害，使離子圖景開始失靈。令人驚嘆的是，對於最易失電子的金屬與最易得電子的非金屬所組成的化合物——鹼金屬和鹼土金屬的鹵化物與氧化物——帶電撞球的簡單圖景出奇地好用，算出的晶格能與實驗值往往只差百分之幾。