化学自习室移动版

1、化学键属于“强相互作用”还是“电磁作用"？

自然界共存在4类作用力：强相互作用(主要是指原子核内质子、中子等基本粒子之间的结合作用)、 弱相互作用(主要是指中子衰变、质子与电子和中微子结合过程中表现出的作用)、电磁作用(我们熟知的电荷之间同性相斥、异性相吸，近则强、远则弱的静电作用)、万有引力。

化学学科领域内的研究只涉及上述其中一类作用力：电磁作用、强相互作用、弱相互作用均属于核物理学研究的范畴，而万有引力则主要用于研究天体之间的作用。

那么，为什么会产生上述“化学键是不是强相互作用”的问题呢？ 一般化学教科书里都把“化学键”定义为“相邻原子间发生的强烈的相互作用”，这里的 “强烈的相互作用”不可简化为“强相互作用”，它是相对于分子间作用力(包括氢键)等较弱的电磁作用而言的。

2、Na^＋、Cl^－相互作用形成离子键后，各自的电荷 被“中和”了吗？

显然没有，在固体NaCl里还是存在Na^＋、Cl^－的. 试想，Na^＋、Cl^－若真的发生了“电荷中和”将意味着什么？意味着Cl^－把它之前夺来的1个电子还给了 Na^＋ ，它们分别被还原为原子状态，NaCl作为化合物也就不存在了。

因为Na^＋在与1个Cl^－作用、形成离子键后，正电荷依然存在，它还可以与从另一个方向靠近的Cl^－发生完全同样的静电作用，并最终形成同样的离子键。所以，离子键没有饱和性和方向性，事实上，在常温下的食盐晶体内部，每个Na^＋都与6个Cl^－之间形成 离子键，而每个Cl^－也都与6个Na^＋之间形成离子键，并不存在独立的“NaCl”小分子。

3、 能不能根据化学式判断一种化合物属于共价化合物还是离子化合物？

严格地说，不能，除非该物质的属性是你已经知道的，如我们熟知的NaCl、Na₂SO₄属于离子化合物， 而H₂O，CO₂则属于共价化合物。

对于大多数二元化合物来说，无机化学里给出了 一个依据元素“电负性差”判断键型的经验规则：如果 2种元素的电负性差值大于1.7，则形成离子键，比如 NaCl，Na 的电负性 0. 9，Cl 的电负性 3. 0，3. 0 - 0. 9 =2.1＞1.7，所以NaCl中形成的是典型的离子键。如果 2种元素的电负性差值小于1. 7，则形成共价键，比如 HCl， H的电负性2. 1， Cl的电负性3.0，3.0－2. 1 = 0. 9＜1.7，所以HCl中形成的是典型的共价键；再比如AlCl₃，Al的电负性是1. 6，Cl与Al的 电负性差为3. 0—1. 6 = 1. 4<1. 7，所以AlCl₃中形成 的是共价键。

但是该经验规律并不能机械套用，比如HF，F的 电负性4.0，F与H的电负性差为4.0－2.1 = 1.9＞ 1. 7，但HF中形成的并非离子键，而是共价键。

其实，离子键和共价键只是我们研究物质结构的 2个认识模型，并不存在纯粹的离子键，为什么这么说呢？

我们知道，共价键是指相邻原子间通过电子云重叠形成的化学键，由于电子云并没有严格的边界，即使 在典型的离子化合物NaCl中，2个原子(离子)间也存在一定程度的电子云重叠，所以其化学键也具有共 价成分。参看图1.

2个球(阴、阳离子)相切关系是人们构造的离子键模型，而电子云重叠关系则是人们构造的共价键模型。

那么，2个阴、阳离子若发生相互作用，是否一定形成离子键呢？

这也不一定，举例来说，H^＋与OH^－发生中和反应，形成的化合物是H₂O。显然H₂O是共价化合物而非离子化合物。同样道理，Al^3＋与Cl^－在一定条件下结合形成的AlCl₃也不是离子化合物，而是共价化合物。

4、离子键和共价键都是静电作用，哪一个相对强 —些？

这个不可一概而论，从离子键、共价键的本质属于静电作用来看，影响这些键强弱的因素主要有2个： 距离因素和电荷因素。

对于离子键来说，离子所带电荷越多、离子半径 越小，则所形成的离子键强度越大。比如，NaCl的熔点(801 °C)高于KCl (745 °C)，因为K^＋半径比Na^＋略大，故同样与Cl^－成键，KCl中离子键强度略弱；再如 MgO的熔点(2 800 °C )远高于NaCl，主要由于 Mg^2＋，O^2-均带2个单位电荷，而Na^＋、Cl^－均只带1个单位电荷，故MgO中离子键强度高于NaCl中离子键强度。

对于共价键来说，其“电荷因素”即共用电子对数，“距离因素”则指键长(成键2个原子核之间的距离)。比如N原子，其电负性与Cl几乎相等，这说明N原子应该是非常活泼的，可是N₂在化学反应中却表现出近乎惰性，就是因为N₂分子中存在3个共用电子对导致2个原子间结合紧密，不易拆开成为原子去参加化学反应；HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减 弱，则主要由于它们分子内的键长增大、共价键强度减弱的缘故。

5、2个球形的氯原子之间通过共价键结合形成氯分子，其共价键还有方向性吗？

当然有，共价键是成键原子间通过电子云重叠作用形成的，要使键牢固、稳定，就要尽可能多地发生重叠，由于Cl原子的单电子在3p_z轨道上，故一般认为， Cl₂分子中2个Cl原子是利用3p_z轨道重叠成键的，p 轨道在空间的分布不像s轨道那样均匀，而是呈纺锤形，因内层的1s、2s、2p以及3s轨道的存在，3p轨道只有部分暴露在外面，故2个Cl原子的3p_z轨道只有沿着其轨道对称轴的方向相互靠近，才可能形成最大程度的电子云重叠，这样形成的Cl－Cl共价键才是最稳定的。参见图2.