原子結構與原子間鍵結

混合鍵結

四種鍵型——離子、共價、金屬、次鍵——是好用的分類盒,但大自然很少只選一種。多數真實的鍵是混合的,落在極端之間某處。混合鍵結就是誠實承認:一個鍵可以同時是(比如)60% 離子性、40% 共價性。把它想成一個色輪,而非三罐分開的顏料:純紅、純藍,以及之間的一切。

電負度就是決定這混合比例的旋鈕。兩原子電負度相差很大時,電子近乎完全轉移,鍵主要是離子性;相等時,電子平均共用,鍵是純共價;介於中間時,鍵便部分離子、部分共價。鮑林給了一條依電負度差估算離子性百分比的近似公式:氯化鈉差約 2.1,得到約 70% 的離子性(所以連食鹽也保有一些共價共用);而差值很小的碳化矽,則主要是共價,只帶一點離子味。

整理這件事有個好用的工具——鍵結四面體:把離子、共價、金屬、凡得瓦鍵放在四個角,每一種真實材料都落在其中某處。砷化鎵這類半導體是共價-離子混合;介金屬化合物是金屬-離子或金屬-共價混合;許多陶瓷是離子-共價混合。認出這種混合,正是讓你能預測那些用單一標籤會搞錯的性質。

砷化鎵這個半導體主力,其鍵主要是共價性(有方向的共用、每原子四個鍵,如同矽),但因鎵與砷電負度略有差異而帶一點離子性。這一點離子傾斜微妙地改變了它的能隙,也是它在某些元件上勝過純矽的部分原因。

多數鍵是混合的;電負度差決定了配方。

離子性百分比是估計,而非量測——那條公式是好用的指引,不同方法給的數字也略有不同。真正的重點在方向:電負度差愈大就愈離子性,而這種偏移確實會改變硬度、脆性與導電性。

又称
intermediate bondingpartial ionic character中間鍵結部分離子性