二、分子的组成和结构
1、分子的组成和结构。
分子是由原子构成的。原子通过化学键结合成分子。
炁学提示：分子是由原子和炁子构成的，阴阳原子结合构成分子，同时原子炁子形成分子炁子。西学认识了分子中的原子，对炁子不认识。分子炁子相当于西学里的化学键、分子内能、键能、结合能、电子云、分子轨道等物质。
2、同素异形体。
同素异形体是指同种原子组成的不同形态的单质，是由于单质的分子结构的不同导致了分子性能的差异。氢分子有两种不同的变体：正氢分子和异氢分子。二者的不同在于核子的自旋方向：正氢分子的两个核的自旋方向相同，异氢分子的两个核的自旋方向相反。正氢和异氢的化学性质相同，但是物理性质不同。在常温时，氢气为两种变体的混合物，正氢占75%，异氢占25%。温度越低异氢含量越多，20K时异氢含量可以达到99.8%。其它的例如碳有金刚石和石墨两种同素异形体，氧有氧气和臭氧两种同素异形体。外观上看起来碳有三种不同的同素异形体：金刚石、石墨和无定形碳（有碳黑、木炭、焦碳）。它们的化学性质一样，但是物理性质有很大的不同：金刚石是自然界里最硬的物体，无色透明，很重；石墨有金属光泽，有良好的导电性和导热性，松软光滑，耐火，不透明，灰黑色，比金刚石轻，有滑腻感，是很好的润滑剂，是最松软的矿物之一；无定形碳虽然有不同的物理性质，但却是由微小的石墨组成的，所以实际上碳只有两种同素异形体。
炁学提示：相同的原子组成不同的分子，这是由于炁子不同的缘故。例如氢原子炁子中电场和磁场炁流相互作用导致了核的转动方向不同。温度高时电炁流起主要作用，核相互吸引，形成正氢；温度低时磁炁流起主要作用，核相互排斥，形成异氢。温度低表示炁子能量低，炁子少，核子距离近，磁炁流起主要作用。
图4.37氢的同素异形体
3、同分异构体。
分子里的原子完全相同，但是化学结构不同，因此性质也不同的物质叫做同分异构体。例如乙醇和甲醚，分子式都是C2H6O，结构式为CH3—CH2—OH，CH3—O—CH3。
炁学提示：物质的性质同组成和结构有关。同分子组成但是不同结构必然导致性质的不同。其本质在于分子炁子的不同。例如乙醇的C—O—H键和甲醚的C—O—C键的炁子是不同的，具体表现在化学键的键能不同。
4、化学键和化学能。
原子的结合程度叫做化学能。
化学键是分子中相邻原子之间的结合（吸引作用）。所谓化学键，其实就是电子在不同原子核间的某种特殊的运动状态，在这种状态下能量降低，使不同的原子核能稳定地结合在一起。化学键具有键能。
化学键有离子键（电价键）、共价键（原子键）和金属键三种类型。离子是带电的原子或者原子团，有阳离子和阴离子。离子的电性结合叫做离子键，也叫做电价键，其化合物叫做离子化合物，表示方法：Na＋Cl－。共价键是原子通过共用电子对结合而成的化学键。这种物质叫做共价化合物。共价键用键长、键能、键角、方向性等表述，键长等于核间距。共价键有δ键（核子间的电子云形成的共价键）、π键（电子云在核外形成的共价键）和配位键（由一个原子提供电子对形成的共价键）。单键都是δ键，双键有一个δ键和一个π键，三键中有一个δ键和两个π键。共价键又分极性共价键和非极性共价键，极性共价键又分为强极性键和弱极性键。表示方法：
，C—C、C＝C、C≡C。
金属键是使金属原子结合成金属晶体的化学键，是由自由电子的作用形成的。
炁学提示：化学键物质就是分子炁子。键能是分子的内能，也就是炁子的能量。三种化学键反映了炁子的分化程度或者是炁子的强度，金属键炁子的强度最高（所以最硬），共价键炁子的强度最低（所以最软）。化学能是炁子释放或者吸收的能量。释放能量是释放炁子变成炁流的过程，吸收能量是使炁流变成炁子的过程。
5、化合价、共价数和氧化值。
在分子中，一个原子同其它原子结合的个数叫做化合价。规定氢原子的化合价是1，其它原子的化合价都可以由此得出。有些原子有固定的化合价，例如氢、钠、钾、银永远都是1价，锌、镁、钙、氧永远都是2价，铝为3价，硅为4价。有些原子的化合价是变动的，例如铁有2、3价，碳有2、4价。
共价数是在共价化合物中，一个原子同其他原子结合的个数。例如在CH4中，C的共价数是4，H的共价数是1。
氧化值是化合物中，一个原子所结合的原子数。例如在TeCl3中，Te的氧化数是+3，Cl的氧化数是-1，在NH3中，N、H的氧化数分别是-3、+1。
炁学提示：三者都是对分子炁子的量度。
6、分子轨道。
原子有s、p、d和f四种轨道（就是原子电子云）。原子结合形成分子时，原子电子云发生变化，变成了分子电子云。电子云的这种变化叫做电子云的杂化。杂化电子云叫做杂化轨道，也叫做分子轨道。分子轨道有sp1、sp2和sp3三种基本形状。两个1s原子轨道形成2个分子轨道，其中一个是成键轨道，另外一个是反键轨道，用δ1s和δ*1s表示。成键轨道能量比1s能量低，反键轨道比1s轨道能量高。
炁学提示：分子轨道反映了分子炁子的分布和形状，也就是分子中电子云的形状。