原子鍵結與原子間作用力
混合鍵結
四種鍵型,離子、共價、金屬、凡得瓦,是方便的理想化,是地圖上好用的四個角落。幾乎每一種真實材料都住在角落之間:它的鍵結是一種混合。混合鍵結就是誠實承認:大多數鍵都一部分是這種、一部分是那種,而其比例塑造了結構。
最清楚的混合是離子-共價。當兩個原子電負度不同時,鍵同時帶有轉移的性格(離子)與共用的性格(共價),兩者的比例隨電負度差平滑地滑動。鮑林甚至給了一條公式,從這個差值估算離子性百分比:差很大(鈉與氯)給出以離子為主,差很小(矽與矽,為零)給出純共價,而像砷化鎵這樣的則落在中間,顯著共價、卻也部分離子。其他混合也存在:許多金屬間化合物混合了金屬與共價鍵,而分子晶體則混合了內部強共價鍵與外部弱凡得瓦鍵。
混合鍵結之所以重要,是因為它才是常態、而非例外,也因為這種混合會調控真實性質。像 GaAs 或 ZnS 這類半導體,部分離子、部分共價的鍵結,正是它們採用開放、有方向的閃鋅礦結構(承自共價的一面)、卻又顯出一些電荷分離(來自離子的一面)的原因。把鍵結看成一個連續體,純鍵型只是極限情形,才是成熟的觀點,而電負度差就是把任一給定的鍵定位在這條連續體上的那個旋鈕。
砷化鎵(GaAs)大約 30% 離子、70% 共價。強烈的共價性格讓它採用有方向、開放的閃鋅礦結構(配位 4,像鑽石),而離子性格則把兩種原子分到不同的子晶格上,這種混合,你可以直接從它的結構讀出來。
真實的鍵混合了理想鍵型;電負度差定出混合比例,也定出結構。
從電負度差算出的「離子性百分比」是粗略估計,不是精確測量;鍵結是連續體,任何單一數字都是依賴模型的摘要。混合鍵結的價值在觀念上:別再問「是哪一種?」,改問「是什麼混合?」。
又稱
另見