当前位置：首页 > news >正文

【MCU控制初级手札】1.5 化学键（离子键、共价键、金属键）与化合价【化学基础】

news 2025/10/31 11:26:50

作者：电控工程手札

本博文内容著作权归作者所有，转载请务必保留本文链接

1. 离子键

（1）定义

离子键 指阴阳离子之间通过静电作用形成的化学键（“静电作用” 包括阳离子与阴离子的吸引，以及原子核之间、电子之间的排斥，最终达到吸引与排斥的平衡）。形成的物质为 离子化合物。

（2）电负性

电负性是化学中用来描述元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度。简单来说，就是原子在形成化学键时，对成键电子的 “争夺能力”—— 电负性越大，原子吸引成键电子的能力就越强。

（3）形成本质

当两种原子的 电负性差异极大 时。电负性小的原子（金属，如 Na）会失去最外层电子（形成阳离子，Na⁺），电负性大的原子（非金属，如 Cl）会得到电子（形成阴离子，Cl⁻）；阴阳离子因电荷相反产生强烈静电吸引，同时原子核与原子核、电子与电子的排斥作用会限制距离，最终形成稳定的离子键。

（4）形成条件

成键原子：通常是 活泼金属与活泼非金属 结合；
电子转移：必须发生电子的完全得失，形成阴阳离子。

（5）常见物质

Na₂O、MgO、NaCl、CuSO₄、KNO₃、NaOH

2. 共价键

（1）定义

共价键 指原子之间通过共用电子对形成的化学键（共用电子对同时受到两个原子核的吸引，从而将原子结合在一起）。形成的物质为 共价化合物。

（2）形成本质

当两种原子的电负性差异较小，无法发生电子的完全得失，于是通过 “共用” 电子对达到稳定结构：每个原子提供电子，形成的共用电子对同时围绕两个原子核运动，使双方最外层都达到稳定结构（如 H₂O 中，O 与 2 个 H 各共用 1 对电子，O 最外层达 8 电子，H 达 2 电子稳定）。

（3）形成条件

成键原子：通常是 非金属与非金属，或少数金属与非金属结合；
电子共用：不发生电子完全得失，而是形成共用电子对。

（4）常见物质

H₂O、CO₂、H₂SO₄、O₂、Cl₂、金刚石、NaOH

3. 金属键

（1）定义

金属键 指在金属单质或合金中，金属阳离子与 “自由电子” 之间通过静电作用形成的化学键。形成的物质为 金属单质 或合金。

（2）形成本质

金属原子的价电子能量较高，容易脱离原子核的束缚成为 “自由电子”。失去价电子的原子形成带正电的 “金属阳离子”，这些阳离子按一定规律紧密堆积，而自由电子在阳离子之间自由运动，形成 “电子海”（或 “电子气”）。
金属键的本质就是：阳离子与自由电子之间的静电吸引作用。

（3）常见物质

金属单质：如Fe、Cu、Al
合金：如钢、黄铜

4. 化学键之间的联系

化学键类型	本质相互作用	成键粒子	典型存在物质
离子键	阴阳离子间的静电作用	阴阳离子	离子化合物（如NaCl、NaOH）
共价键	原子间共用电子对的相互作用	原子	共价化合物（如H₂O、CO₂）、非金属单质（如O₂、金刚石）
金属键	金属阳离子与自由电子的静电作用	金属阳离子、自由电子	金属单质（如Fe、Cu）、合金（如钢、黄铜）

5. 化合价

（1）定义

化合价 是化学中用来描述元素原子在形成化合物时，与其他原子相互结合能力的数值。

（2）本质

它反映了原子通过化学键与其他原子结合形成化合物时，为了达到稳定的电子结构（通常价电子为 8 电子稳定结构），会发生电子的得失或共用电子对的偏移。它衡量一个原子能与其他原子形成多少个化学键。
例：在H₂O（水）中，氧原子（O）通常表现为 -2 价，氢原子（H）表现为 +1 价。这意味着一个氧原子有能力与两个氢原子结合。

（3）数值表示

化合价通常用整数表示。

正化合价：表示原子在形成化合物时 失去电子 或 偏离共用电子对 的趋势。常见于金属元素（如Na⁺是 +1 价，Ca²⁺是 +2 价，Al³⁺ 是 + 3价）。
负化合价：表示原子在形成化合物时 得到电子 或 吸引共用电子对 的趋势。常见于非金属元素（如 Cl⁻ 是 -1 价，O²⁻ 是 -2 价）。
零价：示元素在单质状态下未与其他元素结合（如 Fe, O₂ 中的氧）。

（4）规则