原子結構與原子間鍵結
離子鍵
離子鍵是最單純的強鍵:一個原子把電子送出去,另一個接收,然後兩者因異性電荷相吸而緊緊相依。想像一個慷慨的原子和一個貪心的原子——一種幾乎抓不住外層電子的金屬,和一種急切想再多要一個的非金屬。電子的轉移使給予者帶正電、接收者帶負電,這兩個離子便像磁鐵一樣扣在一起。
以鈉與氯為例。鈉(電負度 0.9)交出唯一的外層電子,變成 Na+,下方露出填滿的殼層;氯(3.0)接下它,變成 Cl-,補齊了八隅體。Na+ 與 Cl- 之間的靜電吸引,由庫侖定律描述(力隨電荷增大、隨距離平方遞減),就是這個鍵。關鍵是這股吸引在各方向上都相等——一個離子會吸引周圍所有異號的鄰居——所以離子鍵沒有方向性,離子便緊密而有序地堆積,讓每個正離子周圍都是負離子、反之亦然。
這種無方向性、高能量的鍵結,解釋了食鹽與大多數陶瓷這類離子固體的整體性格。它們又硬、熔點又極高,因為鍵在每個方向上都很強;它們是電絕緣體,因為每個電子都被鎖在離子上,沒有自由電子可導電;它們也脆:只要推一層離子滑過另一層,突然間同號離子就對上同號,劇烈相斥而使晶體裂開——所以陶瓷是碎裂而非彎折。
氧化鎂(MgO)比食鹽更具離子性:鎂交出兩個電子、氧接收兩個,離子帶雙倍電荷、吸引力強得多。結果是一種熔點約 2800 度 C 的陶瓷,用來作爐襯。
雙倍電荷→吸引更強→熔點更高。
純離子鍵是一種理想化。真實的離子化合物總帶有若干共價性(部分共用),電負度差愈大,鍵愈離子性——但永遠不會是 100%。這正是「混合鍵結」那一條要談的主題。
又称
另见