范德華力是如何煉成的

在Structures & Bondings一課向大家簡介物質可簡單分為4種結構。其中一種為簡單分子結構Simple Molecular Structure，顧名思義即是一粒粒的簡單分子如二氧化碳或水的分子組成、分子之間由范德華力互相連結。

[Off Topic, not in syllabus] Electronegativity仲有咩用

事先聲明，以下大部分內容在DSE都不會考，純粹幫助大家理解某些在DSE不會解釋的概念。

之前講起Electronegativity就是用來推斷某分子內的共價鍵是否polar︰如果該共價鍵中兩粒原子來自同一元素，electronegativity一樣而令電子平均分佈，所以是non-polar bond；如果該共價鍵中兩粒原子來自不同元素，electronegativity較高的原子會將shared electron拉向自己一方(遠離另一原子)，令該原子帶partial negative charge而另一原子帶partial positive charge，因此是polar bond。但除此之外這概念還可以用之於氧化數 (Oxidation number, O.N.)。

Oxidation number是大家學Redox的頭幾個概念之一。它可以用於解釋一個反應是否Redox，如是的話哪個物質進行還原(Reduction)和氧化(Oxidation)。以Zinc (Zn) & dilute hydrochloric acid (HCl)為例︰

Zn(s) + 2HCl(aq) à ZnCl(aq) + H₂(g)

Or, Zn(s) + 2H⁺(aq) à Zn²⁺(aq) + H₂(g)

       0           +1              +2               0

Bond Polarity & Molecular Polarity

上次講完Molecular geometry之後可能好多同學都唔知有咩用，所以今次講埋共價鍵的極性(Bond polarity)和分子極性(Molecular polarity)之後大家應該會有多少少idea。不過要講呢D概念之前要先學咩野係電負性(Electronegativity)。

非金屬原子之間為了變得穩定就要組成共價鍵，鍵內的電子理應是兩粒原子之間平均分配，但事實上要視乎該原子的電負性。電負性就是指某原子核(nucleus, positively-charged)對成鍵電子(Bond electron, negatively-charged)的吸力有多強。不難想像，原子越細，Nucleus和bond electrons距離越近，吸力自然越強，所以在元素週期表中的元素週期越細(位置越高)，原子越細(因為較少電子層)，所以電負性就越高。

同樣道理，族越大、原子越細、所以電負性就越高。因此在表上右上角的氟(Fluorine)電負性最高(3.98)，而在左下角的銫(cesium, Cs)的電負性則最低(0.79)。以下是週期表展示常見元素的電負性︰

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︰

共價鍵及巨型共價結構

上回提到不同原子有不同方法達至octet structure︰金屬原子會和其最外層電子分開而變成陽離子(Cation, Positively-charged ion)及Delocalized electron，後者會在前者組成的金屬晶體游走。如金屬原子再加上非金屬原子就會組成離子鍵︰金屬原子同樣會放出電子而變成陽離子，但今回放出來的電子就被非金屬原子搶去、合體做陰離子(anion, negatively-charged ion)。陰陽離子再合體就成為離子化合物。

但如果一開始只有非金屬原子，就不能像離子化合物的非金屬原子一樣有金屬原子提供電子。這些非金屬原子要達到Octet structure最方便的方式就是兩粒原子互相分享電子(share electrons)。而兩粒原子所分享的電子數量是AA制，如果兩粒原子擁有相同的最外層電子的話它們只要各分享相同的電子就可穩定下來(如H₂, Cl₂, N₂, Cl-F)。但如果兩粒原子擁有不同的最外層電子就須視乎最外層電子較少的原子還需多少額外電子，再除另一款原子需要的電子數量去找出其Chemical formula。例如由碳和氧要組成化合物，碳(最外層電子較少)需要4粒電子，氧(最外層電子較多)需要2粒電子，所以碳需要(4/2=)2粒氧才會穩定。故此由碳和氧會組合出二氧化碳CO₂。