攜手共創安定八隅體：共價鍵的形成過程與共價鍵的分類全解析｜莫斯利
已更新：6天前
當兩個同樣渴望電子的非金屬原子相遇時，究竟是什麼樣的奇妙力量讓牠們放棄獨立，願意大方地互相配合、共享彼此的價電子？本篇將帶您完整統整共價鍵的軌域重疊本質、能量最低原理，以及從共用電子對數量與電負度差值切入的兩大分類……
一、 什麼是共價鍵？（共價鍵的形成本質）
基本定義：
共價鍵 (Covalent Bond) 是指兩個或多個非金屬原子之間，透過「共用電子對（Shared Electron Pairs）」的方式，使雙方最外層皆能達到鈍氣般安定的八隅體（或雙電子）組態所形成的化學鍵。
共價鍵形成的能量觀點（以氫氣分子 H₂ 為例）：
原子靠近與軌域重疊：當兩個帶有單獨未配對電子的氫原子互相靠近時，彼此的原子軌域開始重疊。
吸引力大於排斥力：此時，兩原子核的正電會對中間重疊區域的共用負電子產生強大的吸引力，將雙方拉在一起。
位能降到最低的甜蜜點：系統的總位能隨著距離縮短而下降，當達到一個最佳平衡距離（稱為鍵長）時，系統位能最低、結構最穩定，共價鍵正式形成，同時釋放出能量（放熱反應，ΔH ＜ 0）。
二、 共價鍵的第一種分類：依「共用電子對的對數（鍵級）」分
根據原子之間共用了幾對電子，共價鍵可分為單鍵、雙鍵與參鍵：
1. 單鍵 (Single Bond)
特徵：雙方共用 1 對電子（共 2 個電子）。
表示法：以一條短線表示（如 A－B）。
範例：氫氣分子 (H－H 或 H₂)、氯氣分子 (Cl－Cl)、水分子 (H－O－H)。
2. 雙鍵 (Double Bond)
特徵：雙方共用 2 對電子（共 4 個電子）。
表示法：以兩條平行短線表示（如 A ＝ B）。
範例：氧氣分子 (O ＝ O 或 O₂)、二氧化碳分子 (O ＝ C ＝ O)。
3. 參鍵 / 三鍵 (Triple Bond)
特徵：雙方共用 3 對電子（共 6 個電子）。
表示法：以三條平行短線表示（如 A ≡ B）。
範例：氮氣分子 (N ≡ N 或 N₂)、氰離子 (CN⁻)。
三、 共價鍵的第二種分類：依「電子偏向與電負度差值 (ΔEN)」分
根據參與共價鍵的兩個原子對共用電子的吸引力強弱（電負度大小），共價鍵可分為非極性與極性共價鍵：
1. 非極性共價鍵 (Nonpolar Covalent Bond)
定義：電負度差值 ΔEN ＝ 0 的共價鍵。
成因：通常由相同種類的非金屬原子組成（例如 H₂、Cl₂、O₂、N₂）。雙方對共用電子的吸引力完全均等，電子雲平均分佈在正中間，沒有任何正負極之分。
2. 極性共價鍵 (Polar Covalent Bond)
定義：電負度差值 0 ＜ ΔEN ＜ 1.7 的共價鍵。
成因：由不同種類的非金屬原子組成（例如水分子中的 H－O 鍵、氯化氫中的 H－Cl 鍵）。電負度較大的原子會把共用電子雲拉向自己，導致該端帶部分負電荷（δ⁻），另一端帶部分正電荷（δ⁺），使化學鍵帶有永久偶極矩。
四、 特殊的共價鍵：配位共價鍵 (Coordinate Covalent Bond)
基本定義：
一般共價鍵是雙方各出一個電子來共用；但配位共價鍵（又稱半極性鍵）是指共用的電子對完全由其中一個原子單獨提供（稱為施體），而另一個原子提供空軌域來接受（稱為受體）。
經典範例：
銨離子 (NH₄⁺)：由氨分子 (NH₃) 的氮原子提供孤電子對，去結合一個沒有電子的氫離子 (H⁺) 而形成。一旦形成後，其化學性質與一般的共價鍵完全相同，無法區分哪一條是配位鍵。
💡 莫斯利重點整理：解題核心心法
共價鍵是非金屬的共用資源：雙方透過共用電子對達到八隅體穩定。
單、雙、參鍵看電子對：1對單鍵 (－)、2對雙鍵 (＝)、3對參鍵 (≡)。
極性非極性看電負度差 (ΔEN)：同種原子 ΔEN ＝ 0 為非極性；不同種原子 0 ＜ ΔEN ＜ 1.7 為極性。