化學原理啟迪342
1. 我們已經知道二個不同極性的離子鍵結合所產生的某一種特殊鍵結力量，那麼，二個一樣是中性的原子如果互相鍵結，它們是如何產生鍵結力的呢？我們將透過二個氫原子鍵結成分子的過程探討這個問題。
Rameau, Rondeau des Indes Galantes
2. 在空間上二顆氫原子太靠近，會面臨二個能量不利因素：二質子之間的斥力與二電子之間的斥力，與一個能量有利因素：質子－電子引力。
3. 在什麼樣的客觀條件下，氫氣分子比較容易分開成獨立的氫原子呢？其實這句話也是在問，什麼樣的客觀條件有利於氫原子的鍵結？答案來自於自然界的天生傾向：自然界的物質追求最低能量狀態。
4. 只要2個氫原子鍵結成1個分子後，分子系統達到最低能量狀態，氫原子就會彼此鍵結，形成化學鍵。
5. 所以我們可以假設，每一個存在的氫原子已經達到那個系統的最低能量了。系統調整的目標是，使「質子或電子之間的斥力」與「質子與電子之間的引力」總加起來的能量降到最低。
6. 二原子的能量達到最小狀態時彼此的距離稱為平衡核間距equilibrium internuclear distance，或者用一般的說法鍵長bond length，下圖為二氫原子彼此之間各種不同距離的能量變化：
7. 以上二氫原子彼此距離變化下的能量圖，顯示出四個重點：
1. 原子之間的能量稱為位能，這是極性粒子彼此之間的引力、斥力以及電子運動的動能造成的。
2. 彼此無限遠離的原子，它們之間的能量是零。
3. 鍵長指的是系統達到最低能量時，二原子之間的距離，鍵能強弱與鍵長直接相關。
8. 在氫氣分子H2，電子位於二個原子核之間，它們同時受到二側質子（帶正電的原子核）的吸引，這就是H2氫氣分子比獨立的H氫原子更穩定的原因。
9. 在氫氣分子中，每個電子的位能比較低，因為它們夾在二個質子的正電引力之間。（氫氣分子的電子受到左右兩端質子的引力控制，比較容易穩定在化學鍵的區域範圍內，氫原子的電子只有一側受到質子引力控制，另一側面對周遭環境隨時可能出現的碰撞，比較難穩定在原本的位置。）
10. 當獨立的原子與其他獨立原子鍵結成分子，原子的電子的動能也會改變。上圖顯示的是氫原子的電子的整體能量變化，包括電子的動能與位能。
11. 在氫氣分子，由於電子夾在質子之間，2個質子的電子的吸引力，將二個原子更拉近彼此，當電子與質子之間的引力與質子－質子之間的斥力、電子－電子之間的斥力達到平衡，原子之間的距離就是分子的化學鍵鍵長。
12. 像氫分子這類的分子，2顆電子由二端的原子核平均分享，沒有特別偏向那一方，這種化學鍵稱為共價鍵covalent bonding。
13. 像氯化鈉這類化合物，參與鍵結的二個原子對電子的掌控力強弱差距極大，使得1顆或1顆以上的共價電子轉移到其中一顆原子身上，變成是二個極性相反的離子彼此互相吸引，這種情況形成的化學鍵稱為離子鍵ionic bonding。
14. 在離子鍵，是由二個極性不同的離子正負相吸，鍵結的力量來源是靜電引力；在共價鍵，是由二個相等的原子共享電子，鍵結的力量來源是二個原子核對共享電子的吸引力。
15. 還有一種化學鍵強度介於離子鍵與共價鍵之間；構成這種化學鍵的2個原子對電子的吸引力差距沒有那麼大，所以電子沒有完全轉移到其中一顆原子身上，但是因為這2個鍵結原子也是有一些差異，所以電子不會公平地由雙方共享，這種化學鍵稱為極性共價鍵polar covalent bonds。
16. 極性共價鍵的例子是HF氫氟酸分子。將氫氟酸分子放入一個電場，氫氟酸分子會全部調整成氟原子靠近正極，氫原子靠近負極，這個現象說明氫氟酸的極性分佈：
H－Fδ＋ δ－
δ指電荷，＋、－指電荷的極性。
17. 下圖為極性共價鍵分子氯化氫HCl在電場的情形：
18. 水分子的化學鍵也屬於極性共價鍵，水分子H2O的O－H鍵帶極性。氫氟酸或水這類分子，部分區域帶正電，部分區域帶負電的合理解釋是，它們化學鍵上的價電子並非由二個原子平均分享，而是偏向某一邊。
19. 舉例來說，氫氟酸HF分子的極性，推測是因為氟對共價電子的吸引力比氫強。同樣地，在水分子H2O，氧對共價電子的吸引力遠比氫強。
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