簡單分子結構及其特性

上文講到以共價鍵連接原子而組成巨型結構的物質都有很強的硬度及「溶點」，但具有共價鍵的物質就不一定夠強。大部分非金屬元素組成的物質(下稱非金屬物質)如二氧化碳  (CO₂)和水  (H₂O)以及剛才提及的乙烯  (Ethene)及2-丁烯  (but-2-ene)的溶點及硬度都很低。原子透過分子內的共價鍵已經變得穩定，所以分子之間不會出現共價鍵而只是微弱的范德華力、形成以下的簡單分子結構︰

這些結構雖然「簡單」，但無論在空氣、海洋的粒子是由這種結構形成、而身體內很多生物分子都會依靠范德華力運作。當這些簡單分子加熱後，首先拆散的淨電力是較弱的范德華力，到了極高溫(數以千度)才可以將強勁的共價鍵拆開。同學亦可想像煲水的過程︰當溫度達100度或以上，水就會轉化成水蒸汽，但不論是水或水蒸汽也好它們依然是H₂O，當中只涉及物理形態的改變，所以過程中被拆除的是分子間的范德華力而不是原子間的共價鍵。

由於范德華力很微弱，由結構簡單分子結構組成的物質無論在溶點、沸點，密度、硬度都很低。但亦因為簡單分子之間的范德華力微弱，這些物質只能溶於同樣擁有范德華力的有機溶劑organic solvent (它們之間能組成新的范德華力，所以準確一點是能夠互溶miscible)。

不過這些非金屬物質都不能溶於水中。雖然水都是簡單分子，但由於它們的范德華力特別強(氫鍵 hydrogen bond)，所以即使與(大部分的)非金屬物質混合後都不會互相組合新的分子間引力 Intermolecular force (或不能互溶 immiscible)，只會與同類組成引力 (如果水分子硬要和其他非金屬物質組成范德華力就會變得較不穩定，最後依然會偏向組合氫鍵)︰

而因為水之間的氫鍵強的緣故，它能夠溶解離子化合物、和離子組成新的化學鍵︰

以上情況可用Like-dissolve-like principle (考試不會出，但同學最好對這概念有一定程度了解)解釋︰兩種物質(當然其中一種是液態)能否互溶視乎兩者結構內引力是否相近。如果兩者引力同樣強 (水和離子化合物)或同樣弱 (非金屬物質及)就能互溶；如果兩者引力一強一弱 (水和具簡單分子結構的物質)就不能互溶。往後再深入探討范德華力時會再解釋。

和鑽石/二氧化矽一樣，因為這些簡單分子沒有離域電子(delocalized electron, known as free electrons)及自由流動離子 (mobile ion)，因此不能導電。

臨結尾前想介紹多一個碳家族的分支︰富勒烯(fullerene)。無論是C₆₀ (Buckminsterfullerene，姐係成個足球o個個)、或者係其他的球狀或管狀的碳納米物質都是富勒烯家族的其中一員。

雖然看起來很「巨型」，但C₆₀終究是粒比較大的簡單分子而已，它們之間依然以微弱的范德華力組成簡單分子結構。因此C₆₀不但溶點及硬度低，亦能溶於有機溶劑中。

這兩次介紹四種不同的結構，其中三種巨型結構都擁有強勁的引力，不過由於這些鍵的強度取決於組合該結構的的原子/離子，差距可以很大 (單看金屬，鹼金屬如鈉的溶點只有98℃，但鎢Tungsten卻高達3422℃)，所以不用強行比較金屬鍵、離子鍵及共價鍵誰強誰弱，只須知大家整體上都很強就可以了。

當然同學看到最後依家不清楚范德華力是如何組合出來及在不同分子之間范德華力的分別(例如水和油脂分子在鍵強度以至密度上的分別)，所以在下次講解有關題目後就會由「微觀世界II」出發講解一系列的問題。