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離子、共價、及金屬鍵 (英) : 介紹離子、共價、極性共價鍵以及金屬鍵
相關課程
- 到目前爲止我們研究的對象
- 都還只是單個的原子 而不是鍵合的原子
- 或者換個說法 粘在一起的原子
- 因爲如果原子不結合在一起
- 我們所做的實質上就是各個原子的收集
- 那麽這集影片也不會存在了
- 原子們結合在一起形成了分子
- 把一群原子放在一起
- 他們就會結合在一起
- 然後他們就形成了分子
- 顯然 這些分子發展壯大
- 會得到其他的一些結構
- 如果我們開始討論有機化學
- 就需要用到一大堆原子
- 一大堆碳原子和氫原子還有其他原子
- 他們相互配合 可以組成蛋白質
- 然後這些蛋白質相互結合
- 可以形成更多的有機結構
- 你要是將足夠的原子結合起來
- 最終就會得到拍影片、並上傳到YouTube的某個家夥
- 而所有這些基礎就是
- 化學鍵 或者說原子結合在一起
- 而這個影片的目的就是
- 研究一個原子與另一個原子結合
- 的幾種不同類型的方式
- 第一種 也是最強的一種方式
- 至少我認爲是最強的
- 當一個非常想給出電子的原子
- 和另一個非常想
- 得到電子的原子在一起
- 對吧 我們之前曾提到過這個情況
- 一個有給出電子趨勢的原子之所以想給出電子
- 是因爲它想要達到
- 最外層電子的穩定結構
- 所有元素都想達到惰性氣體的結構
- 它們都很嫉妒惰性氣體
- 以爲惰性氣體
- 最外層本身就有8個電子了
- 那麽哪些元素是給電子的呢
- 我們來看看元素周期表
- 最想給出電子的元素是鹼金屬
- 這一點我們已經講了很多次了
- 它們很想解除安裝一個電子
- 其他元素也有給出電子的趨勢
- 但我們還是舉這個極端的例子
- 就是這些十分想給出電子的元素
- 那麽哪些元素想得到一個電子呢
- 嗯 是鹵素 我們也曾提到過
- 這些元素喜歡搶奪電子
- 它們也不是唯一的
- 但是他們的電負度非常高
- 非常想得到電子
- 所以如果把這兩種元素放到一起會發生什麽呢
- 比方說 鈉和氯
- 如果我們想給食物調味
- 就會要用到鈉和氯
- 鈉 我們把它的價層畫出來
- 鈉的價層大概是這個樣子
- 裏面有一個電子
- 原子很想擺脫他
- 然後氯原子大概是這個樣子
- 它有7個價層電子
- 所以這個電子很想要逃脫束縛
- 這個藍色的小電子
- 非常想逃離鈉原子
- 本質上它想到氯原子那去
- 當然 這個過程不是一對一的
- 因爲有成千上萬的原子在周圍環繞
- 這些電子跳出鈉原子 去到其中一個氯原子
- 然後又跳到另一個
- 但爲了更好的達到我們的目的
- 我們假設就只有兩個原子
- 所以我們只需要考慮一個簡單的情況 一個電子脫離束縛
- 如果這個電子脫離束縛
- 那鈉原子會怎麽樣呢
- 鈉原子的價層沒有電子了
- 盡管它
- 目前的價層是低一級的能層
- 但是我們知道它是失去了原本在最外層的那個電子
- 現在他的電子排布跟氖是一樣的
- 對吧？
- 鈉 失去了一個電子 就跟氖差不多了
- 至少電子排布是一樣的
- 但是現在它的電子數比質子數少一
- 那麽現在它就帶有一個正電荷
- 之前它是中性的
- 對吧 現在是帶正電的
- 與此同時 氯原子是什麽情況呢
- 我現在有點像是在混合一些符號
- 但這卻是能幫助你理解
- 之前氯原子有7個電子
- 那個電子豎鍛到了氯原子上
- 於是它滿足了
- 它看起來更像氩了
- 它的價層被完整的填滿了
- 那電荷是多少呢
- 它現在多了一個電子
- 總共有18個電子了
- 對吧？ 那整個原子的電荷是多少呢
- 它有17個質子 18個電子
- 所以是帶一個負電荷
- 在這裡寫上一個負號
- 它現在帶有一個負電荷了
- 因爲它從鈉原子那得到一個電子
- 現在它們倆都很開心了
- 從電子排布的角度來看
- 它們都擁有穩定的價層
- 但是他們是相互吸引的 對吧
- 庫倫力
- 正電荷被負電荷吸引
- 負電荷被正電荷吸引
- 這種靜電力非常強大
- 所以它們相互結合起來了
- 這種原子間的吸引力
- 就叫做電價鍵
- 這就是氯化鈉形成的本質原因
- 它們之間不共用電子
- 一個強烈地需要電子
- 一個強烈地想給出電子
- 它只是遞交了一個電子
- 然後順便說了一聲
- 我現在給了你一個電子
- 你帶了負電 我帶了正電
- 我想跟你結合
- 於是我們就變成了食鹽
- 我們已經準備好爲食物調味了
- 這就是一個想要失電子的元素
- 遇到一個想要得電子的元素
- 將會發生的情況
- 那要是兩個原子
- 都不是那麽的想要失電子或得電子
- 情況又會是怎樣呢
- 我們來看一些其他例子
- 最好的例子是氧的單質
- 對吧？ 我們來看氧的單質
- 哦對了 剛剛這個電價鍵
- 我不是玩意識流
- 只是不確定有沒有提到
- 它爲什麽叫電價鍵？
- 因爲成鍵過程形成了離子
- 當鈉原子把電子貢獻給氯原子時
- 它們倆都變成了離子
- 鈉變成了陽離子 因爲它帶正電
- 氯變成陰離子 因爲它帶負電
- 然後這兩個離子相互結合
- 所以叫做電價鍵
- 很清楚
- 接著我們剛剛說到的
- 如果兩個元素沒有那麽強烈的
- 得失電子的趨勢會是什麽情況呢
- 它們的電負度很相近
- 最好的例子就是
- 兩個相同的元素
- 比方說氧氣
- 先拿一個氧原子
- 對照元素周期表確保沒有弄錯
- 氧有六個價電子對吧
- 1 2 3 4 5 6 6個價電子
- 對吧？ 排布式是2s2 2p4
- 在第二能層有6個電子層
- 所以氧有1 2 3 4 5 6個
- 然後又有另一個氧原子
- 它也有1 2 3 4 5 6個價電子
- 現在這兩個氧原子
- 都想要達到8電子結構
- 它們就能穩定
- 它們要開始假裝自己好像是惰性氣體
- 但顯然 它們沒有八個電子
- 但是這個情況下
- 在它們各自周圍的只有其他的氧原子
- 所以唯一能做的就是 這個氧原子走去那個氧原子
- 說 爲什麽我們不共用一些電子
- 這樣我們就都能假裝自己有8個電子了
- 然後這個氧原子說 很好就這樣
- 我們先把它放到這來
- 用藍色寫出
- 當然氧原子不用改變顏色
- 開個玩笑\N【譯者注：好冷的笑話】
- 我把這個原子畫在這邊
- 你可以看出它和旁邊這個有點不同
- 它們共用中間這些電子
- 它們共用這些電子
- 我們可以畫條直線表示
- 所以它們共用了兩對電子
- 那麽這邊這個原子 它有6個電子
- 但它可以假裝
- 它還有這兩個電子
- 所以它價層裏一共有8個電子
- 而這邊這個原子也會做同樣的事
- 它有1 2 3 4 5 6
- 再假裝這兩個電子
- 也是他的價層電子
- 於是它滿足了
- 這種確實的共用電子的概念
- 這種電子進入
- 兩個原子的電子雲交蓋部分的概念
- 就叫做共價鍵
- 這就是討論兩個電負度
- 或是對電子的吸引程度相近的元素時
- 的一個典型案例
- 當我們討論遊離能時
- 我們研究的是氧和水之間的化學鍵 對吧？\N【口誤：應該是氫】
- 氧我們畫過了 6個電子
- 不是水
- 應該是氫 氧和氫結合生成水
- 氫是這個樣子的
- 對吧 這裡有個氫原子
- 這裡也有個氫原子
- 它們對氧說 爲什麽我們不在一起呢
- 氫原子說 我們共用一些原子吧（口誤 應該是電子）
- 氧原子說 哦好的 我們共用原子吧（繼續口誤 應爲電子）
- 我把氧原子重新畫成這樣 這樣共用的情況更清晰
- 我把氧原子畫成這樣
- 實質上就是拆開了一對電子
- 這些氫原子逐個靠近
- 這邊與一個氫原子共用電子 這邊與另一個共用
- 這樣氫原子就可以假裝自己的第一能層填滿了
- 因爲只能容納兩個電子
- 八電子規律在第一能層並不適用
- 氧原子也可以
- 也可以假裝
- 自己的價層填滿了8個電子
- 這樣大家好才是真的好
- 這樣也是共價鍵
- 還有一種方式也可以表示共價鍵
- 我記得上一集影片裏曾經用過
- 我好像是把它寫成這樣了
- 這條線的含義是
- 每條線包含兩個電子
- 它們是等價的狀態
- 但是在這個情況下
- 氧的電負度比氫要大
- 它比氫更渴望得到這對電子
- 所以這個情況下
- 共用的電子會更多地待在氧原子周圍
- 而較少出現在氫原子周圍
- 我想你應該能得出 在分子的這一端
- 氫原子獲得了局部的正電荷
- 同時氧原子一端獲得了局部的負電荷
- 我把它畫的很小
- 因爲只是一個局部的負電荷
- 這個叫做極性共價鍵
- 因爲它仍然是共價的
- 是有共用電子的
- 但它是有極性的 因爲電子對被拉著
- 偏向某個原子的一端
- 在這個情況下 分子作爲一個整體
- 就會有極性
- 分子的一端會帶更多負電
- 而另一端會帶上更多正電
- 因爲電子在那一端的時間更長
- 現在我們討論最後一種化學鍵
- 我之前曾提到過一下
- 就是金屬鍵
- 我曾經在高中研究過金屬鍵
- 但那是另一集影片的主題了
- 對金屬來說 你不可能確切地畫出
- 它的電子的結構
- 我們以鐵來舉例說明
- 這裡有一大堆中性的鐵原子聚集在這
- 於是我們便建立了一個金屬的通性
- 真正使它成爲金屬或是具有金屬的特性的
- 是它們的最外層軌道有
- 許多活潑的電子
- 它們很樂於共享這些電子
- 如果把這些個原子放在一起
- 它們就會共享它們的電子
- 所以它們都帶正電了
- 這一點大家都是一樣的
- 這些金屬原子
- 而它們的電子在外圍形成一片電子海洋
- 但是是所有原子共用的
- e-（電子） e-（電子） e-（電子） e-（電子）
- 因爲它們的電子都在那片海浬面
- 而它們本身又帶有正電荷
- 所以它們就被自己創造的電子海所吸引
- 它們被所有原子貢獻而成的
- 共有的電子海所吸引
- 明顯地 這就是導致金屬
- 能傳導的本質
- 因爲形成一個電子很容易
- 自由移動的電子海
- 同時也讓金屬具有延展性
- 即使你把它形象的表示出來了
- 這是一種直覺上的
- 這也不是準確的情況
- 這種化學鍵是可以移動的
- 你可以把它想象成某種
- 電子布丁或是電子膠
- 它可以移動 也可以彎曲
- 或攤平而不把它弄斷或弄碎
- 當你研究食鹽的時候
- 它的化學鍵很強而堅硬
- 如果你要折彎一塊鹽
- 它的化學鍵就會斷掉\N【譯者注：實際上是晶型的破壞】
- 因爲它沒有那種黏糊糊的電子團
- 可以給你彎曲或是隨意玩耍
- 總而言之 這些就是那三種化學鍵
- 希望這能給你一些直觀印象
- 這點超級有用 因爲這是化學的支架
- 所有我們要做的事本質上
- 都牽扯到這些化學鍵的組合
- 今後我們要開始討論這些化學鍵
- 在沸點以及分子特性方面
- 有什麽意義
- 總之 下次再見
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