两种「弱」——以及弱为何依然当家
到目前为止我们认识了四种键，其中离子键和共价键是重量级选手。这一篇要讲的是轻量级——弱键——以及为什么把它们当成「弱」而轻视会是个大错。我们关心的两种是范德华键（之前瞥过一眼）和它一个特别的、稍微强一点的表亲，叫氢键。
在进入任何细节之前，先抓住关键的直觉：单独一个弱键软弱无力——但它们多得无法想象。一杯水里，每个分子都用这种温柔的键攀附着好几个邻居，亿万亿万个一起工作。一声低语什么都不是；可一整座体育场的低语就是一片轰鸣。弱键主宰日常世界，靠的正是这个道理。
偏心的水分子
一个水分子是一个氧原子带着两个粘在它上面的氢原子。氧和氢之间靠普通的共价键连接——它们共享电子。但氧对电子的贪吃程度远胜过氢；它的电负性高得多。所以在争夺共享电子的拔河里，氧赢了，把电子拽向自己这一边。
结果是一个偏心的分子。氧那一端最终略带负电（它分到的电子超过了公平份额），而两个氢那一端则略带正电（电子被夺走了）。整个分子总体上是电中性的，却有明确的正端和负端——就像一根小小的条形磁铁，只不过是针对电荷而言的。化学家把这种性质叫「极性」。
分子手拉着手
现在把许多水分子放到一起。一个分子带正电的氢端，被下一个分子带负电的氧端吸引。每个分子都伸出手、和邻居连上——这就是一个氢键。整团液体于是变成一张松散、不断变换的网：分子们手拉着手，又随着彼此推搡而不停松开、再重新抓住。
正是这份手拉手，让水的沸点高得出人意料。拿一个体积相近、却没有氢键的小分子来比，比如气体硫化氢——它的沸点远在冰点之下，室温下是气体。单论分子大小，水也「本该」是气体。可要把水煮沸，你必须先把那些拉着的手统统扯开，而一次性打断亿万个键需要大量的热。弱键一旦相乘，就成了一道实打实的屏障。
如果用键能来打分，单个氢键大约比水分子内部的共价键弱二十倍，而一次范德华接触还要更弱。然而它们靠纯粹的数量取胜。这就是反复出现的教训：永远别只凭一个的强度去评判一种力——要问它一共有多少个。
为什么冰会浮起来
现在来看水最奇怪的把戏。几乎所有东西结冰时都会缩——原子慢下来、挤得更近，于是固体比液体更密、会下沉。水却反其道而行：冰比液态水更轻（密度更小），这就是为什么冰块会浮、湖泊从上往下结冰。要是水「正常」行事，池塘每个冬天都会从底部冻得严严实实，把里面的一切都冻死。
罪魁祸首正是氢键。在液态水里，分子翻滚着挤在一起，手拉手时连时断。当水结冰时，每个分子都按固定的角度和邻居锁定氢键，而这些角度迫使分子排成一种敞开、宽敞的六边形晶格——更像蜂巢，而不是紧紧堆叠的一团。这些键把分子撑在「一臂之遥」，于是固体反而更空旷，因此也比液体更轻。
最微弱的键，以及它为何依然重要
就连氢键之下，还潜伏着所有力中最微弱的一种——范德华键，它作用在那些根本不偏心的原子身上。秘密在于：电子云是软的——它能在一瞬间被压出凹陷、被推得变形。一团云有多容易变形，由它的极化率来衡量：松软、容易被压陷的云极化率高；紧绷、僵硬的云则不然。
这场舞蹈是这样的：在任意一瞬，原子那团软软的云会纯粹出于偶然而有点不均匀，于是短暂地偏了心。这转瞬即逝的偏斜把邻居的云也压得跟着偏，两个闪烁的不均衡彼此吸引——一种不断重新洗牌、轻若游丝的拉力。原子越是容易极化（越软），这股力就越强。这就是为什么更大、更软的分子攀附得更牢，也是为什么壁虎能爬上玻璃：它脚毛与墙面之间有亿万个这种微小的范德华接触，加起来竟成了一把能托住它全部体重的「抓手」。
所以整篇文章的教训是：弱键凭着它们数不清的数量，悄悄决定了你的汤在多少度沸腾、让鱼能在结冰的湖里活下去、还让一只蜥蜴敢于违抗地心引力。每个键的强度只是故事的一半。另一半很简单：一共有多少个？