千奇百怪的化学键( 二 ) 本文转自：大科技杂志社化学

原子可以以局部的方式共享电子，如共价键；也可以以全体的方式共享电子，如金属键；但不可能同时兼两者吧。所以传统上，共价键和金属键被认为是不能兼容的。
但事情也许没那么简单。2019年，科学家发现一整类新材料，它们中的化学键似驴似马：既像共价键又像金属键。这类材料通常由来自金属和非金属交界处的类金属元素（如碲和锗）以及位于元素周期表金属区最右侧边缘的元素（如铅和锡）结合而成。这些元素结合成的键，每个都由两个电子组成（似共价键），然而这些电子又并非为单个分子所有，而为整块材料所共享（似金属键）。科学家称这种化学键为“元价键” ，由此形成的化合物称为“初生金属” 。

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初生金属的性质也似驴似马。正常的金属既是热的良导体，又是电的良导体，而初生金属虽然是电的良导体，但导热性能却很差。更重要的是，其导电性能对环境温度特别敏感。这使得初生金属成为有用的热电材料，可用于收集废热，将其转化为电能。
二、幽灵氢键
事实上，早于范德瓦尔斯力，第一个被发现不合正规定义的化学键是氢键。
氢键涉及已与氧、氮或氟等原子形成共价键的氢原子。由于这些元素的原子倾向于独占那对共享电子，使氢带有轻微的正电荷，因此氢又可以吸引其他负极性的分子（这类分子虽然总电荷为零，但由于电荷分布不均匀，导致略微带负电）。分子通过氢的媒介结合在一起，所以叫“氢键” 。但氢键通常比共价键、离子键要弱得多，而且也不是靠共享或转移电子而形成的，所以又不是严格意义上的化学键。
氢键的存在很普遍。水（H2O）在常温是液体而非气体，靠的是水分子之间的氢键；氨基酸的一条条分子链通过氢键形成复杂形状的蛋白；DNA双螺旋结构上的一对对碱基，通过氢键形成碱基对……
然而，人们仍然不完全清楚氢键是什么。作为氢键的一个简单模型，双氟化物离子（HF2-）通常被认为是一个共价键的氟化氢（HF）分子，通过氢键结合一个氟离子形成的，假如用-代表共价键， …代表氢键，其结构式即为F-H…F 。但科学家后来发现，当双氟化物离子在水中振动时，其结构在F-H…F和F…H…F之间不断变化。换句话说，其中一个键总是在共价键和氢键之间切换。在这里，氢键和共价键的区别开始模糊了。

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键通常不是刚性的，而是可以弯曲、拉伸和振动的。这表明，要确定一个键的存在，我们需要评估的不仅仅是原子是否粘在一起，还要看粘连了多长时间。一个典型例子是超临界水：水被加热到超过其临界点（在218个大气压，水的沸点是374℃），在那里不再有液态和气态之分。人们一直在争论这种时候是否还有氢键存在。最近有位德国化学家对此做了模拟。结果显示，超临界水中的氢键断裂得非常快。在这种情况下，是否还有资格成为氢键，只能各说各话了。
更好地了解超临界水中的氢键对化学工业有很大的帮助。超临界水可以溶解普通水不能溶解的东西，它是有毒的有机溶剂（如苯或甲苯）的环保替代品。
三、不涉及电子的机械键
把两个钥匙环扣在一起，它们也算“结合”成了一体。但这种“结合”不涉及任何作用力，仅仅是机械地串起来而已。