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金屬鍵

       金屬鍵的形成是由于金屬元素的電負(fù)性較小，電離能也較小，金屬原子的外層價(jià)電子容易脫離原子核的束縛，而在金屬晶粒中由各個(gè)正離子形成的勢(shì)場(chǎng)中比較自由地運(yùn)動(dòng)，形成自由電子或稱離域電子。這些在金屬晶粒中運(yùn)動(dòng)、離域范圍很大的電子和正離子吸引膠合在一起的作用力，稱為金屬鍵。純金屬或合金不論是固態(tài)或熔融態(tài)都存在這種自由電子和正離子，原子間的結(jié)合力都是金屬鍵。金屬鍵沒有方向性，每個(gè)原子中電子的分布基本上呈球形，自由電子的膠合作用，將使球形的金屬原子作緊密堆積，形成能量較低的穩(wěn)定體系。金屬具有良好的導(dǎo)電性和傳熱性，和金屬鍵的自由電子密切相關(guān)。金屬的優(yōu)良的延展性和金屬光澤，以及金屬容易形成各種成分的合金等性質(zhì)都決定于金屬鍵的特性。金屬晶體的結(jié)構(gòu)可看作球形原子堆積密度大、配位數(shù)高、能充分利用空間的結(jié)構(gòu)。金屬單質(zhì)的等徑圓球密堆積的結(jié)構(gòu)類型最常見的有：

       立方最密堆積（ccp），如圖2．2．4（a）所示，在常溫常壓下Cu，Ag，Au，Al，Ca，Sr，Ni等16種金屬采用這種結(jié)構(gòu)。

       六方最密堆積（hcp），如圖2．2．4（b）所示，在常溫常壓下Be，Mg，Ti，Zn，Se，Er等20多種金屬采用這種結(jié)構(gòu)。

       雙六方最密堆積（dhcp），如圖2．2．4（c）所示，在常溫常壓下La，Ce，Pr，Nd等10種金屬采用這種結(jié)構(gòu)。

       體心立方密堆積（bcp），如圖2．2．4（d）所示，在常溫常壓下Li，Na，V，F(xiàn)e等13種金屬采用這種結(jié)構(gòu)。

       注意，在有些化合物中，金屬原子間形成金屬－金屬鍵，例如（CO）5Mn－Mn（CO）5分子中存在Mn－Mn共價(jià)單鍵，（C5Me5）（CO）Co＝Co（CO）（C5Me5）分子中存在Co＝Co共價(jià)雙鍵，（C5H5）（CO）2Cr≡Cr（CO）2（C5H5）分子中存在Cr≡Cr共價(jià)三鍵。它們都是共價(jià)鍵，而不是金屬鍵。

離子鍵

       離子鍵是指正、負(fù)離子以它們所帶的正、負(fù)電荷間的靜電吸引力而形成的化學(xué)鍵，又稱靜電鍵。它一般由電負(fù)性較小的金屬元素和電負(fù)性較高的非金屬元素化合形成，例如金屬鈉和氯氣反應(yīng)，形成氯化鈉晶體，在其中Na+和Cl-之間的化學(xué)鍵即為離子鍵。離子鍵的強(qiáng)度正比于正負(fù)離子電價(jià)的乘積，而和正負(fù)離子間的距離成反比。由于離子的極化變形等原因，鍵型發(fā)生變異，離子間的結(jié)合力常含有部分共價(jià)鍵，純粹由靜電作用的離子鍵較少。離子化合物常溫下通常是以晶體狀態(tài)存在。圖2．2．5示出NaCl（a）和CsCl（b）的晶體結(jié)構(gòu)。在NaCl結(jié)構(gòu)中，每個(gè)Na+周圍有6個(gè)Cl-，每個(gè)Cl-周圍有6個(gè)Na+；在CsCl結(jié)構(gòu)中，每個(gè)Cs+周圍最鄰近的有8個(gè)Cl-，每個(gè)Cl-周圍有8個(gè)Cs+。NaCl的晶體結(jié)構(gòu)也可看作Cl-作立方最密堆積［如圖2．2．4（a）］，Na+填在密堆積的八面體空隙中形成。

       根據(jù)NaCl晶體中的離子鍵結(jié)構(gòu)，可以解析它所具有的性質(zhì)：（1）NaCl晶體是由Na+和Cl-交替排列而成，并不存在Na－Cl雙原子分子。準(zhǔn)確地說，不應(yīng)稱NaCl為分子式，而應(yīng)稱為化學(xué)式。（2）Na+和Cl-間的接觸距離為282pm，為推得離子的大小提供可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（3）NaCl晶體溶于水的過程是晶體中正負(fù)離子水化的過程，不是中性Na－Cl分子離解過程。溶液中由于存在Na+和Cl-離子而能導(dǎo)電。（4）NaCl晶體的熔點(diǎn)較高（801℃），這是由于它結(jié)構(gòu)中每個(gè)離子都被異性離子包圍吸引，而不存在特別薄弱的環(huán)節(jié)。（5）NaCl晶體中離子的位置固定，是絕緣體，不導(dǎo)電；當(dāng)熔化后，帶電的Na+和Cl-在熔體中能各自向相反方向遷移導(dǎo)電。