基礎:碳、化學鍵與軌道
共價鍵
在化學裡,兩個原子可以靠共享電子來「牽手」,這種共享的握持就是共價鍵。想像兩個孩子各伸出一隻手合握在一起:誰也不鬆手,兩人都被牽住,這一對就連在一起。在共價鍵中,兩個原子各拿出一個電子,組成一對共享電子,停留在它們的原子核之間,而兩個核同時被這對電子吸引,便把原子黏在了一起。這正是幾乎每一個有機分子賴以維繫的鍵。
更確切地說,當兩個原子共享一對或多對電子、使各自更接近填滿外層時,就形成共價鍵。共享一對是單鍵,兩對是雙鍵,三對是三鍵。共享的電子並不靜止;它們瀰散成兩個核之間(及周圍)一片高機率出現的區域。共價鍵不同於離子鍵——在離子鍵裡,一個原子把電子整個交給另一個,二者再以異性電荷相吸。當共享的兩個原子不同時,分享就不均勻——這是極性共價鍵——而在差異極端時,它便漸漸過渡為離子鍵。
共價鍵之所以重要,是因為它就是有機化學的鍵:碳是共享而非轉移電子,每個有機分子裡幾乎所有的 C-C、C-H、C-O、C-N 連接都是共價鍵。理解「鍵就是一對共享電子」,是掌握彎箭頭機理的鑰匙——反應不過是這些電子對的生成與斷裂。一個常見的誤解,是把共享電子想成停在兩原子連線上、靜止不動的小圓點;它們其實是一團瀰散的電子雲,在兩核之間最為密集。
在 H2 中,每個氫各貢獻它唯一的電子,組成一對共享電子,給出 H-H 單鍵。在 N2 中,兩個氮共享三對電子,給出極強的 N≡N 三鍵,正是它讓氮氣如此不活潑。
一對、兩對或三對共享電子,分別給出單鍵、雙鍵和三鍵。
共價(共享)鍵與離子(轉移)鍵是同一譜系的兩端,而非彼此獨立的類別;大多數真實的鍵是極性共價鍵,處於二者之間。
又稱
另見