共价键
gòng jià jiàn
共价键是两个原子共享一对或多对电子时形成的化学键，水、二氧化碳以及大多数分子中的化学键都属于这种类型。
Definition
共价键是两个原子共享电子而不是一方夺取电子的结果，共享的电子把两个原子结合在一起。它在两个非金属原子共享一对电子、各自都达到满壳层时形成；单键共享一对电子，双键共享两对，三键共享三对，由此形成的分子化合物通常熔点和沸点都比离子化合物低，且不导电。这种化学键源于原子轨道的重叠，重叠使共享的电子对同时受到两个原子核的吸引，从而降低体系的能量：σ 键由轨道的头对头重叠形成，π 键由 $p$ 轨道的肩并肩重叠形成，所以双键是一个 σ 键加一个 π 键，三键是一个 σ 键加两个 π 键。键的极性取决于电负性差，分子轨道理论则描述了成键和反键组合，其电子占据情况决定了键级。
Example
在水分子中，氧原子与两个氢原子共享电子，谁也没有真正放弃自己的电子。氧气 $O_2$ 中是双键，因为每个氧原子有 $6$ 个价电子，各共享 $2$ 对电子以达到 $8$ 个；氮气 $N_2$ 中是三键；甲烷 $CH_4$ 中碳与氢之间则是四个单键。$N_2$ 中的 $N$-$N$ 三键键能为 $945\text{ kJ/mol}$，键长为 $110\text{ pm}$；相比之下，双键的键能为 $418\text{ kJ/mol}$，键长为 $125\text{ pm}$，单键的键能为 $160\text{ kJ/mol}$，键长为 $145\text{ pm}$；正是这种强度使氮气足够稳定，可以用来稀释我们呼吸的氧气，也正因如此，固氮作用要么需要酶的参与，要么需要哈伯法所要求的高压条件。
Key Insight
共价键通常形成于两个非金属之间，由于两个原子都不愿放弃电子，共享便成了折中方案。当拉电子能力不同的原子共享电子时，共享是不均等的，键的一端会带上微弱的负电荷，这正是水具有极性、能相互吸引，以及冰会浮在水面上的原因。路易斯早在1916年就提出了共享电子对的概念，比量子力学能够解释共享为何会降低能量早了十年；其原理在于，共享电子的波函数会扩展到两个原子核之上，从而降低其动能，同时仍能靠近正电荷。