金属键

       金属键的形成是由于金属元素的电负性较小，电离能也较小，金属原子的外层价电子容易脱离原子核的束缚，而在金属晶粒中由各个正离子形成的势场中比较自由地运动，形成自由电子或称离域电子。这些在金属晶粒中运动、离域范围很大的电子和正离子吸引胶合在一起的作用力，称为金属键。纯金属或合金不论是固态或熔融态都存在这种自由电子和正离子，原子间的结合力都是金属键。金属键没有方向性，每个原子中电子的分布基本上呈球形，自由电子的胶合作用，将使球形的金属原子作紧密堆积，形成能量较低的稳定体系。金属具有良好的导电性和传热性，和金属键的自由电子密切相关。金属的优良的延展性和金属光泽，以及金属容易形成各种成分的合金等性质都决定于金属键的特性。金属晶体的结构可看作球形原子堆积密度大、配位数高、能充分利用空间的结构。金属单质的等径圆球密堆积的结构类型最常见的有：

       立方最密堆积（ccp），如图2．2．4（a）所示，在常温常压下Cu，Ag，Au，Al，Ca，Sr，Ni等16种金属采用这种结构。

       六方最密堆积（hcp），如图2．2．4（b）所示，在常温常压下Be，Mg，Ti，Zn，Se，Er等20多种金属采用这种结构。

       双六方最密堆积（dhcp），如图2．2．4（c）所示，在常温常压下La，Ce，Pr，Nd等10种金属采用这种结构。

       体心立方密堆积（bcp），如图2．2．4（d）所示，在常温常压下Li，Na，V，Fe等13种金属采用这种结构。

       注意，在有些化合物中，金属原子间形成金属－金属键，例如（CO）5Mn－Mn（CO）5分子中存在Mn－Mn共价单键，（C5Me5）（CO）Co＝Co（CO）（C5Me5）分子中存在Co＝Co共价双键，（C5H5）（CO）2Cr≡Cr（CO）2（C5H5）分子中存在Cr≡Cr共价三键。它们都是共价键，而不是金属键。

离子键

       离子键是指正、负离子以它们所带的正、负电荷间的静电吸引力而形成的化学键，又称静电键。它一般由电负性较小的金属元素和电负性较高的非金属元素化合形成，例如金属钠和氯气反应，形成氯化钠晶体，在其中Na+和Cl-之间的化学键即为离子键。离子键的强度正比于正负离子电价的乘积，而和正负离子间的距离成反比。由于离子的极化变形等原因，键型发生变异，离子间的结合力常含有部分共价键，纯粹由静电作用的离子键较少。离子化合物常温下通常是以晶体状态存在。图2．2．5示出NaCl（a）和CsCl（b）的晶体结构。在NaCl结构中，每个Na+周围有6个Cl-，每个Cl-周围有6个Na+；在CsCl结构中，每个Cs+周围最邻近的有8个Cl-，每个Cl-周围有8个Cs+。NaCl的晶体结构也可看作Cl-作立方最密堆积［如图2．2．4（a）］，Na+填在密堆积的八面体空隙中形成。

       根据NaCl晶体中的离子键结构，可以解析它所具有的性质：（1）NaCl晶体是由Na+和Cl-交替排列而成，并不存在Na－Cl双原子分子。准确地说，不应称NaCl为分子式，而应称为化学式。（2）Na+和Cl-间的接触距离为282pm，为推得离子的大小提供可靠的实验数据。（3）NaCl晶体溶于水的过程是晶体中正负离子水化的过程，不是中性Na－Cl分子离解过程。溶液中由于存在Na+和Cl-离子而能导电。（4）NaCl晶体的熔点较高（801℃），这是由于它结构中每个离子都被异性离子包围吸引，而不存在特别薄弱的环节。（5）NaCl晶体中离子的位置固定，是绝缘体，不导电；当熔化后，带电的Na+和Cl-在熔体中能各自向相反方向迁移导电。