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陰陽離子形成離子鍵後，電荷“中和”了嗎？

啟示号
文化
3年前
413

本文發表于《高中數理化》，也是即将由山東科技出版社出版的《用原子的眼睛看世界——中學化學關鍵知識解讀》的一篇。

1.化學鍵屬于“強相互作用”還是“電磁作用”？

自然界共存在四類作用力：

強相互作用（主要是指原子核内質子、中子等基本粒子之間的結合作用）；

弱相互作用（主要是指中子衰變、質子跟電子和中微子結合過程中表現出的作用）；

電磁作用（我們熟知的正負電荷之間同性相斥、異性相吸，近則強、遠則弱的靜電作用）；

萬有引力。

化學學科領域内的研究隻涉及上述其中一類作用力：

電磁作用。

強相互作用、弱相互作用均屬于核物理學研究的範疇，而萬有引力則主要用于研究天體之間的作用。

那麼，為什麼會産生上述“化學鍵是不是強相互作用”的問題呢？

一般化學教科書裡都把“化學鍵”定義為“相鄰原子間發生的強烈的相互作用”。

這裡的“強烈的相互作用”不可簡化為“強相互作用”，它是相對于分子間作用力（包括氫鍵）等較弱的電磁作用而言的。

2.Na+、Cl-相互作用形成離子鍵後，各自的電荷被“中和”了嗎？

顯然沒有，在固體NaCl裡還是存在Na+、Cl- 的。

試想，Na+、Cl- 若真的發生了“電荷中和”将意味着什麼？

意味着Cl- 把它之前奪來的一個電子還給了Na+，它們分别還原為原子狀态，NaCl作為化合物也就不存在了。

正是因為Na+在跟一個Cl- 作用、形成離子鍵後，正電荷依然存在，它還可以跟從另一個方向靠近的Cl- 發生完全同樣的靜電作用，并最終形成同樣的離子鍵。

所以，離子鍵沒有飽和性和方向性。

事實上，在常溫下的食鹽晶體内部，每個Na+都跟6個Cl-之間形成離子鍵，而每個Cl- 也都跟6個Na+ 之間形成了離子鍵，并不存在獨立的“NaCl”小分子。

3.能不能根據化學式判斷一種化合物屬于共價化合物還是離子化合物？

嚴格地說，不能。

除非該物質的屬性是你已經知道的，如我們熟知的NaCl、Na2SO4屬于離子化合物，而H2O、CO2則屬于共價化合物。

但是，對于大多數二元化合物來說，無機化學裡給出了一個依據元素“電負性差”判斷鍵型的經驗規則：

如果兩種元素的電負性差值大于1.7，則形成離子鍵。

比如NaCl，Na的電負性0.9，Cl的電負性3.0，3.0 – 0.9 = 2.1 > 1.7，所以NaCl中形成的是典型的離子鍵。

如果兩種元素的電負性差值小于1.7，則形成共價鍵，比如HCl，H的電負性2.1，Cl的電負性3.0，3.0 – 2.1 = 0.9 < 1.7，所以HCl中形成的是典型的共價鍵；

再比如AlCl3，Al的電負性是1.6，Cl與Al的電負性差為3.0 – 1.6 = 1.4 < 1.7，所以AlCl3中形成的是共價鍵。

但是該經驗規律并不能機械套用。

比如HF，F的電負性4.0，F與H的電負性差為4.0 – 2.1 = 1.9 > 1.7，但HF中形成的并非離子鍵，而是共價鍵。

其實，離子鍵和共價鍵隻是我們研究物質結構的兩個認識模型，并不存在純粹的離子鍵。