Ionic bonding
带相反电荷离子之间的静电吸引。
离子键是一种化学键类型，涉及带相反电荷离子之间的静电吸引，或电负性差异悬殊的两个原子之间的相互作用。它是离子化合物中的主要相互作用，也是与共价键和金属键并列的主要键合类型之一。离子键源于电子从金属转移到非金属，使两个原子均获得满价电子层，形成带正电的阳离子和带负电的阴离子。
价电子层几乎全满或几乎全空的原子具有高反应活性。强电负性原子（如卤素）的价电子层通常只有一两个空电子态，容易获得电子成为阴离子。弱电负性原子（如碱金属）的价电子很少，容易失去给强电负性原子，形成阳离子。这种电子转移称为电价。在最简单的情况下，阳离子是金属原子，阴离子是非金属原子，但离子也可以是聚原子离子，例如乙酸根阴离子或铵阳离子。
离子键可由氧化还原反应产生。例如，当钠和氟结合时，钠失去其外层电子以达到稳定电子构型，该电子放热地进入氟原子。由此产生的带相反电荷离子相互吸引，形成固体氟化钠。在这种晶格中，通常无法区分离散的分子单元，因此化合物不是分子型的。然而，为了保持电中性，阴离子和阳离子之间遵循化学计量学规则，保持严格的比例。
纯粹的离子键（一个原子完全将电子转移给另一个原子）不可能存在；所有离子化合物都含有一定程度的共价键或电子共享。当离子特性大于共价特性时，即阳离子和阴离子之间存在较大的电负性差异，才使用“离子键”这一术语。具有部分离子和部分共价特性的键称为极性共价键。
离子键被认为是所有化学键中最强的之一，具有高键能。大多数离子化合物形成晶体晶格结构。它们在熔融或溶液状态下导电，但在固态时通常不导电。这些化合物
Quick Facts
- Type
- Chemical bonding
- Key components
- Cations and anions
- Typical charge transfer
- Electrons from metal to nonmetal
- Common example
- Sodium chloride (NaCl)
- Conductivity
- Conducts electricity when molten or in solution
Facts from the source article.
背景与渊源
当一种元素（通常是金属）的原子电离能低，给出部分电子以达到稳定电子构型形成阳离子时，离子键可由氧化还原反应产生。另一种元素（通常是非金属）的原子具有更大的电子亲和能，接受一个或多个电子以达到稳定电子构型，成为阴离子。阴离子和阳离子之间的静电吸引导致形成具有晶体晶格的固体，其中离子以交替方式堆叠。在这种晶格中，通常无法区分离散的分子单元，因此形成的化合物不是分子型的。然而，离子本身可以很复杂，并形成分子离子，如乙酸根阴离子或铵阳离子。
阅读指南
离子键是许多化合物（包括常见食盐氯化钠）结构和性质的基础。离子化合物通常具有高熔点，取决于离子电荷；电荷越高，凝聚力越强，熔点越高。离子化合物的形成通常是放热的，但有些（如氧化汞）是吸热的。晶格能可通过玻恩-哈伯循环确定或由玻恩-朗德方程预测，它量化了从气态离子形成固体时的焓变。离子键被认为是所有化学键类型中最强的之一，有助于离子化合物的稳定性。然而，纯粹的离子键不可能存在；所有离子化合物都含有一定程度的共价键或电子共享，当离子特性大于共价特性时使用“离子键”这一术语。
核心机制：电子转移与静电吸引
离子键本质上是带相反电荷离子之间的静电吸引，当两个原子具有悬殊的电负性时产生。在最直接的情形中，金属原子将一个或多个价电子让给非金属原子。金属变成带正电的阳离子，而非金属变成带负电的阴离子，由此产生的静电引力将它们锁定在一起。这种电子转移过程称为电价，区别于共价中的电子共享机制。驱动力是使参与反应的两个原子都获得满价电子层。虽然经典图像涉及单个金属原子和单个非金属原子，但涉及的离子可能复杂得多。聚原子物种（如铵阳离子或硫酸根阴离子）与简单的单原子离子一样容易参与离子键。基本要求保持不变：电子转移使双方都获得稳定电子构型，随后是定义该键的相互静电吸引。
连续谱而非分类：离子性与共价性
完全纯粹的离子键（电子从一个原子完全且不可逆地转移到另一个原子）在自然界中并不存在。每个离子化合物都保留一定程度的电子共享，意味着共价成分总是或多或少地存在。因此，“离子键”这一标签是实用性地应用的：当离子特性明显超过共价特性时才被赋予。这通常发生在阳离子和阴离子之间的电负性差距很大时，产生高度极化的键，其中电子被强烈拉向一方。在光谱的另一端，电子更均匀共享时，我们遇到共价键。在这两个极端之间是极性共价键，同时具有部分离子和部分共价特性。实际上，离子键和共价键之间的区别并非二元开关，而是一个由键合电子在两个原子之间分布不均程度决定的渐变连续谱。
晶体结构与宏观行为
在固态下，离子化合物组装成晶体晶格，即刚性的重复三维阵列，其中阳离子和阴离子占据交替位置，通常位于晶胞的角上。这些键属于所有化学相互作用中最强的，反映在高键能上，键能定义为在气态下分离离子所需的平均能量。这种强度直接转化为高熔点，熔点随离子电荷大小而变化：电荷越大，维持晶格的凝聚力越强，熔化固体所需的热能也越多。矛盾的是，固态离子化合物不导电，因为其离子被锁定在固定位置。然而，一旦熔化或溶解在极性溶剂（如水）中，晶格通过称为溶剂化的过程解体，释放出可自由移动的离子，从而传导电流。在水中的溶解度与凝聚力强度呈反比关系：离子在晶格中结合得越紧密，溶解就越困难。
能量核算与化学计量约束
离子键的形成受微妙的能量平衡支配。从金属原子剥离电子以形成阳离子是吸热步骤，会提高系统的总能量。额外的能量成本可能来自破坏预先存在的键或添加多个电子以形成阴离子。然而，当新形成的离子聚集在一起时，晶格能的释放足以补偿，在大多数情况下使总反应放热。离子键只有在净能量变化有利时才会发生；一个显著的例外是氧化汞的形成，它是吸热的。离子上的电荷是键强度的主导因素：根据库仑定律，带单电荷离子的盐的结合力大约比带双电荷离子的盐弱四倍。尽管没有离散的分子，离子化合物仍遵守严格的化学计量比以保持电中性，如食盐中钠和氯的一对一配对。许多此类盐也源于酸和碱的中和反应。