所有的化合物都是由分子构成的吗?

时间:2021-09-30 08:42:28   作者:
不,至少不是分子这个词的通常定义。第一个例子是水。每个氧原子(我们理论的100%纯水)与两个氢原子相连。氢和氧是非金属,因此共用电子,形成称为共价键的强连接。这意味着原子是连接在被称为分子的独立物体上的,在我们的例子中,每个分子有两个氢原子和一个氧原子。将分子连接在一起的力是存在的,但它们比共价键要弱得多(如果你把水煮沸,它们就会完全断开),所以把每个分子看作一个单独的单元是有道理的。

不过,让我们看看另一种化合物。这次我们要用食盐(氯化钠,它的化学式是NaCl)。这里的关键区别是钠(Na)是一种金属,所以不会共享电子,相反,每个钠原子会完全放弃一个电子,这将成为氯(Cl)原子的一部分。这使得Na原子带正电荷,Cl原子带负电荷。

这意味着钠原子会被所有的Cl原子吸引,它们不会像共价键那样只附在有限数量的Cl原子上。这被称为离子键,意味着盐中的原子倾向于形成晶体,对于食盐,我们得到:

所有的化合物都是由分子构成的吗

我们可以讨论食盐或其他盐的分子吗(所有盐都是这样键合的)并非如此,但这个概念并非完全没有意义。每个钠原子只会放弃1个电子,每个Cl原子只会接受1个电子,所以原子会以1:1的比例结合成晶体(对于其他盐来说,这个比例是不同的,因此形成的晶体结构也是不同的)。因此,我们可以把食盐晶体分成许多相同的单元,每个单元都有1个钠原子(好吧,现在严格来说它是一个离子)和1个Cl,这就是为什么我们可以说它是化学式为NaCl的化合物。然而,这些单位不是分子(可能在最松散的意义上除外),因为它们不像非金属那样是独立的结构,将不同单位连接在一起的键和单位内的键一样强。

既然我们已经讨论了非金属和非金属,金属和非金属,那么我们应该考虑另一种可能性,金属和金属。因为根据定义,金属原子在结合不同的金属原子时失去电子,将导致多余的电子被倾倒到遍布整个结构的“电子海”中。由于电子带负电荷,而金属原子带正电荷,即使物质弯曲或变形,这种“电子海”也能非常有效地将物质结合在一起,而且由于电子可以自由移动,金属是热和电的良好导体。

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在这种情况下,关键的区别是,不需要金属以任何特定的比例结合。例如,镁(Mg)原子失去2个电子,氯(Cl)原子只接受1个电子,所以镁和氯将以1:2的比例结合。然而,我们可以将镁和铁(Fe)以任何我们想要的比例混合,原子仍然会以同样的方式形成一种物质(当然,它是否实际上是一种有用的物质是另一回事)。这就是为什么你看不到合金的化学公式,也就是为什么我们通常不把它们归类为化合物的原因——它们没有被化学定律强制要求有某种成分(从而有某种性质)。不出所料,合金也没有分子(完全相同的一组独立的原子)。

顺便说一句,如果你想知道为什么原子会有这样的行为,答案是,一切都与价电子有关。
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