千奇百怪的化学键本文转自：大科技杂志社化学

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化学家发现一些原子以令人惊讶的方式结合在一起，完全偏离了传统化学键的定义。
翻开任何一本化学教科书，你都会发现，其中少不了对化学键的介绍。这是不用奇怪的。化学是一门研究化学反应的学科，而化学反应的本质是化学键的断裂和生成。所以，化学键可谓化学作为一门独立学科的“立命之本” 。
化学键是原子的最外层电子通过转移或共享而形成的“纽带”；就好比一对夫妻通过婚姻组成一个家庭，通过这个纽带，它们彼此束缚在一起。可是令人惊讶的是，尽管距今化学键概念的提出已有一个半世纪了，但是我们对它远远没有彻底理解。譬如，传统的化学键只有离子键、共价键、金属键等几种类型；但是最近的发现表明，化学键的类型比我们想象的要多；而且一些熟悉的化学键可能与我们原先想象的不太一样；甚至有一些键，完全违背了化学键的正统观念，根本就不涉及电子。
这些新型的化学键不仅能让我们更好地了解现有的物质，而且还能帮助我们挖掘化学元素的潜力，为太阳能电池、药物、数据存储和更多其他应用提供一个全新的材料世界。
化学键简史
早在1860年代初，化学家们已经开始以短横线连接元素符号的格式来书写化学物质的名称。例如， H-H表示由两个氢原子组成的氢气分子H2 。到1866年，英国化学家爱德华·弗兰克兰德发明了“键（bond）”这个术语，来描述由这些短横线所代表的关系。
那个时候，人们对原子是否真的存在都还有争议。谁也没去设想我们今天熟悉的这幅“一群核外电子围绕一个原子核运动”的原子图景。共价键的概念，即两个原子通过共享电子来成键的想法，是在20世纪初才被首次提出来的。直到1920年代，量子理论才告诉人们这种情况是怎么发生的：原子们总是倾向于寻求处于能量最低的状态，而共享电子可以使两个原子的集体能量低于它们单独时各自拥有的能量之和。
我们今天对化学键的理解主要归功于诺贝尔奖得主美国化学家莱纳斯·鲍林。除了解释了共价键的成因，鲍林还表明，在某些情况，电子从一个原子转移到另一个原子上，使前者带正电，后者带负电，两者以静电吸引的方式粘在一起，形成离子键。然后还有金属键：其中一些电子从它们的原子中分离出来，形成自由的“电子胶” ，失去了外层电子的金属原子成为正离子，嵌镶在“电子胶”中，并依靠与这些电子的静电作用而相互结合。

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所有这些化学键要么共享电子，要么转移电子。但即使在那时，这种简单的分类也已经心余力绌。以范德瓦尔斯力为例。它可以使分子或原子相互粘连，但不会形成常规的化学键。范德瓦尔斯力帮助像氦气和氩气这样的惰性气体在非常低的温度下液化。有时它也足够强，可以将原子拴在一个集体中，例如两个氧分子（O2）通过范德瓦尔斯力形成一个O4原子团。但范德瓦尔斯力算不算化学键呢？没有人能给出一个明确的答案，因为对于化学键的含义，从来没有达成一个共识。
考虑到化学键的概念演化至今，越来越模糊不清，在本文中我们把凡是有助于分子、原子结合在一起的“纽带” ，一律称为“化学键” 。那么，下面要介绍的，就是除范德瓦尔斯力外的另四种另类“化学键” 。
一、似驴似马的元价键