之前我们回顾了ap化学知识点梳理中原子的组成结构、Electron configurations的写法和元素周期表等等原子层面的知识点。这次分享将会在上次分享的基础上带着大家复习原子间的关系，在这篇推文里指原子间的作用力和它们之间的形成的bonds。

01 Types of Molecular Bonds（化学键分类）

要让多个原子或者离子聚在一起为一个分子，它们需要chemical bonds（化学键）在其中作为链接。当然，说是bonds，实际上当然没有实际的东西将它们联系起来，它们是由原子间的相互作用力联系在一起的。 上次分享也提到过，如果每一个原子的质子数、电子层和最外层电子数不同，它们能从其他地方吸引来更多电子的能力也不同。 

小回顾：在元素周期表上，基本上是左下角的元素electronegativity 最低，右上角元素的electronegativity最高的规律。

一个分子间不同元素的electronegativity差距越大，电子在两个原子间的分布情况越不均匀。下面我将带大家回忆molecular bonds的几个种类，再回顾一下如何判断一个分子的bond type。为了简便，以下知识点回顾里面我们只考虑两个原子之间的化学键。 2020-2021的AP考纲里有提到以下三种Molecular Bonds: Ionic Bond：electron are transferred

因为electronegativity差距太大，电子直接从一个原子转移到了另一个。 Covalent Bond：electrons are shared

Electronegativity差距相对较小，两个原子share一部分电子。 Covalent bond可以细分为两种：

→polar covalent电子分布不均匀，更偏向electronegativity更强的那一边。

→nonpolar covalent电子分布相对均匀，两个原子的electronegativity 差距不大，因此吸引电子的能力也差不多。 Metallic Bond：electrons are freely transferred from one to another

这种不太常考，是metallic solids中常见的化学键。这是因为对于金属元素，围绕着它们的电子相对会更加delocalized。一般会在纯金属或者合金看到这个bond。 

图1. Molecular Bond Types

那么如何判断两个原子被放在一起会形成什么bond呢？ 

1. 最简单直观的方法是看它们之间electronegativity的差距。通常Ionic bond的electronegativity 大于2.1，polar covalent bond在0.5和2.1之间，nonpolar covalent bond则是小于0.5。 

2. 当你稍微熟悉每个元素在元素周期表上的位置，就可以更快根据元素的性质判断。在大部分时候：metal + nonmetal的组合 →Ionic

都是nonmetal的组合→Covalent

图2. The relationship between electronegativity differences and chemical bond types

02 Intramolecular Force & Potential Energy

上次还提到，质子为正级，电子为负极，两者因此会互相吸引。我们把这样一种互动关系称为interaction。 有些bond会比另外一些更加强，而能让几个原子之间更加紧密的原因除了electronegativity, 还有这些可以增强intramolecular interactions:

Charge: The larger the charge, the stronger the interaction.

电子数如果越多，正负相吸也会更强烈。

Ion size : The smaller the ion, the stronger the interaction.

离子越小也就是指的它的半径更短，两个原子之间的距离更近，自然就会让两个原子之间的interaction更强。

图3. 分子内原子间的potential energy 与两原子之间距离的关系

除了原子和离子本身的大小之外，bond的长短也可能造成potential energy的不同：single bond比double bond更长，triple bond最短。Break triple bond所需要的能量是最高的，这一点在后面讲到free energy, enthalpy, entropy等内容的时候也会提到。 

03 Lewis Diagram

这个知识点必考，相当重要！它能帮助我们推出每个原子（或离子）最外层电子的分布情况， 可以形成什么化学键（包括种类和single bond/double bond)，还可以让我们知道这个分子的geometry。 画Lewis Diagram （也叫Lewis Structure）的时候有几点需要注意：

1. 算出valence electrons的总数，原子form bonds以后electrons的总数仍然应该不变。

2. 遵循octet rule，即每个原子都想要自己的最外电子层有八个电子（在AP考察范围内的是这样，即Period 4及以前）。Hydrogen为例外，只需要两个。

3. 选出C位，确认central atom。通常electronegativity最小的原子在中间，而Hydrogen 或者其他的Halogens（分别对应元素周期表Period 1和Period 17）都会在边上。 【AP例题】

来做个练习题试试手吧~ 大家可以先自己练一下，然后再下滑看底下的正确答案。

这一题选自2018 AP Free Response 2d 的第一问。 

【答案解析】

我的解题思路如下：1. 题目已经帮我们选出了central atom，省了一步力气。2. 算出total number of valence electrons。H：1， O：6， N：7#Total number of valence electrons: 1+ 6*2 + 7 = 20

3. 确保每一个原子的电子都满足octet rule（H作为例外是两个电子）。我在图中用不同颜色圈出了每个原子符合octet rule的原因，主要不要忘记shared electrons。如果你画了bonds，在检查电子个数的时候记得一个bond代表一个electron pairs, 也就是两个electrons。 

【官方答案】

注意：原子间share的electron pairs也可以用横线来代替，都是chemical bonds。如果你用的横线，NO之间的应为double bond。 

04 VESPR（Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory)

在复习原子结构的时候我们反复说过它们的最外一层都是电子，都是负极，而同极相斥，因此每一个原子之间都得保持一定的距离。当多个原子被放到一起，每一个原子都尽量给彼此更多空间（就像社恐的我和我的社恐室友）。

图4. VESPR（图片来自互联网） 

【AP例题】

刚刚做的2018 AP FR 2d还有第二小问。

【答案解析】

根据图4，其实简单确认一下central atom，再看一下它有多少个electron groups 就可以。这里从右往左第二个氮原子上有三个electron pairs，我们直接选择sp2。下面这个图可能更加直观一点，我个人也更喜欢用横线来表达bonds，原因之一就是判断geometry的时候更方便。

【官方答案】sp2 正如我们刚刚看到的2018年真题，Lewis Structure 和VESPR两个知识点因为思路比较顺，很容易一起考察。 还有一种考察方法是直接让你画Lewis structure，这个时候注意，除非题目明确指出你不需要indicate geometry，否则保险起见还是建议在好好画好electrons和bonds的基础上想想VESPR和geometry，用3D而不是2D的思路去画。 AP还会出一些选择题来考察这个知识点，除了直截了当地问你geometry，还可能问bond angles或者hybridization。 

【例题】

官方不会放选择题真题，所以我为大家编写了两个小问题，大家可以感受一下~（但比较基础）。答案和解析依旧在最后~ 

1. What is the bond angle of CH4？A)180B)120C)109.5D)90 2. What is the geometry of CH4?A) linearB) tetrahedralC) trigonal pyramidD) octahedral

【答案和解析】1. C

结合这张图和图4就很明了啦，H的特殊情况必须在最外，所以C是唯一可能的central atom。四个bond连着，所以four electron groups，对应图4里的109.5度。 如果你想的是360度除以四等于90度，那么你想对了第一点：每一个原子互相离的越远越好。但注意，360是平面的而不是3D的。 2. B也可以看图4里，4个bonding groups, 0 lone pairs, 对应了tetrahedral。（另外，第二题的D选项octahedral AP不会考的，是被我拉进来凑数的。） 

又到了我的亿点点tips环节！

Intramolecular 和 intermolecular 这两个词不要混淆，前者指分子内，后者指分子间。（这个intra-和 inter- 的区别如果记住了，不仅是在化学，在很多其他科目也有用哦，比如AP美国政府会提到的intrastate州内和interstate州际。）

举例说明，如果你面前有一瓶水，那么里面一个水分子（H2O)里氢原子和氧原子之间为intramolecular，根据它们的electronegativity difference, 该是polar covalent bond。每一个水分子（也就是说每个H2O为一个单独整体）之间的关系是intermolecular。 P.S. 如果你想到hydrogen bond，那就是混淆了！Hydrogen bond属于intermolecular bond，下一篇才会讲哦，大家可以期待一下~ 

总  结

本篇干货分享主要讲的molecular bonds，也可以说是intramolecular interactions。这些内容比较基础，尤其是电子的分布和分子的geometry，对于之后推测一个分子的性质可以起到关键性的作用。 最近的分享从原子结构讲到原子间的interactions，你或许可以猜到下一篇将会是intermolecular interactions，也就是分子间的关系。

我们下期再见啦！更多AP化学真题及资料，扫码联系小助手，免费领取！