离子模型

拿一粒普通的食盐晶体，问一个最简单的问题：它为什么能聚在一起？离子模型给出最简单的答案。它把固体想象成不过是一组排列规整的带电小球在三维空间里堆叠——正离子（阳离子，如 Na+）和负离子（阴离子，如 Cl-）——靠异性电荷相吸而结合在一起。这里没有共享的电子，没有有方向的键；只有带电的球体，堆成每个正电荷都被负电荷环绕、每个负电荷都被正电荷环绕的样子。

更确切地说，这个模型有两条假设。第一，一个原子把外层电子完全交给了另一个原子，于是每个原子都成了半径固定、带整数电荷的硬球（Na 失去一个电子变成 Na+，Cl 得到一个电子变成 Cl-）。第二，唯一起作用的力是这些点电荷之间的静电（库仑）吸引与排斥。仅凭这两点，你就能预测离子如何堆积、晶体结合得有多牢（它的晶格能），甚至预测它的熔点——而且完全用不着量子力学。

离子模型是一个模型，而且是一个刻意走极端的模型：现实中没有任何键是百分之百离子性的。电子总会有些许共享，所以即便是 NaCl 也带一点共价成分；而像 Al3+ 这样又小又高电荷的阳离子会把邻近的阴离子拉扯（极化）得很厉害，使离子图景开始失灵。令人惊叹的是，对于最易失电子的金属与最易得电子的非金属所组成的化合物——碱金属和碱土金属的卤化物与氧化物——带电台球的简单图景出奇地好用，算出的晶格能与实验值往往只差百分之几。