化学键理论是个百年错误

                         晏成和

上篇文章用最基础的事实，报告了质子、电子在各自场和温度场作用下构成了所有原子，凝练了物质物理的所有性能，是当之无愧的物理学第一性原理。现在要与大家探讨原子相互连接的基本原理，因为原子有了连接、才能形成全部物理功能、方能实现第一性原理。

在发现了大部分元素之后，原子是怎样结合成分子、怎样连接成物体？摆在了学者面前。学界对周期表极力崇拜，因为差一个电子就是另一种元素，无人敢把外层电子与原子须臾分开。在这种认知的束缚之下，原子如何结合成分子？成为科学难题。

在保持原子形状、电子运动一成不变的前提下，原子如何连接？权威学者猜想：是原子的电子云重叠造成了电子偶合，形成化学键，该理论既保持了完整原子、又解答了分子的形成，得到学界的认可，任“偶合”流传百年。但是偶合之说与电子之间相斥的主要特性完全对立-逻辑错误！大自然不会自相矛盾，相斥的电子之间如何偶合、如何成键？

化学键理论在百年传承之中，得到了添砖加瓦的发展，开始是三种键：金属键、共价键、离子键，后来陆续增加到了七八种，并且发展了许多（实验拟合）公式，可以准确计算结合力，键理论得以巩固、传承。但是由于逻辑起点错误，键偶合理论牵强，不能解读各种物理功能、化学变化，化学键与温度无关，不能解读相变时键如何解体，让司空见惯的相变成为不解困局。

好在物理学第一性框架——元素周期表，为我们提供了蛛丝马迹：发现周期表最右边的一列全是惰性元素，外层8个饱满的电子（氦元素2个电子，另论）不与任何原子连接、结合（惰性元素核外电子就不能够偶合，也不能说明原因）。提示我们：没有价电子-惰性；有价电子-结合，由此、原子连接、结合的逻辑直指价电子！

价电子也是电子，肯定具有电子-电子相斥的性能，那么，核外电子没有了所谓的偶合，是如何造成原子的连接、结合？是我们必须厘清的问题。价电子与惰性元素外电子的区别是什么？-不饱满、有欠缺。相同元素的连接是价电子相加，不同元素的连接是让价电子之和等于8或n8，可见原子的结合是趋稳、趋n8，不是无厘头的电子偶合。

*从气体开始探讨

原子之间如何连接？如何达到稳定？我们迂回曲折，从惰性气体（1个原子）的形成-核外层电子的位置，推导常见气体（2-3个原子）的价电子位置，找到原子连接的原因。

A,先看惰性气体。除氦气以外，所有惰性原子外围8个价电子饱满均布、呈球面整体包围运转（像蛋壳）与相邻原子的外围电子相斥、撑开距离，形成分子气体。

氦气只有2个价电子，那么只有是这2个电子位置对称、以极高速率形成缠绕式球面包围运转，形成“时间壳层”[1]与周围同类电子壳层相斥、构成氦气气体。

B,自然界还有熟知的气体，氢、氧、氮气，那么它们也应该是外电子的相斥、撑开距离。氢气,是两个原子的气体，只有2个电子，能够形成氢气，应该是像氦气一样，2个电子位置对称包围在2质子之外、形成缠绕式椭球形的极高速运转，形成时间壳层使得外围电子相斥、形成空间距离较大的氢气。如果是两个氢原子偶合成化学键分子，这个分子是飞不起来的。

C，氧气、氮气的核外电子较多，能够成为气体，必须是有电子饱满包围在两个原子外。作用过程是：原子核对周围物质、电子的引力没有边界，引力超出原子、向外延伸，两个原子相互吸引对方的价电子，形成共有的价电子包围在两个原子实之外、呈椭球形运转，如同一个个双黄蛋，共有的价电子包围运转、如同电子蛋壳，与相邻的电子蛋壳相斥，方能形成距离很大的气体分子。

至于氢、氧、氮气还能形成液体、固体，那是因为在极低的温度下，价电子的速率降低、运转线路由球面进入到鼓面的价和运转，不能形成全部球面包围的全相斥。（另题讨论）

D，要论证氧气、氮气的构成是价和电子包围在外，还有一个以氧气活泼、氮气惰性事实为依据的证明：中学生都知氧气活泼、氮气惰性，原因是什么？百年无解。

一天突发奇想，把两种气体分子的原子实靠拢，让价电子共享。氮原子5价，氮气共有10个价电子，在分子外呈2/8排列（图一左），形成了分子态氖的价电子排布！于是氮气也就是分子态的氖，惰性十足。

氧原子6价，氧气共有12个价电子，在分子外呈2/8/2排列（图一右），最外层只有2个电子，形成了活泼元素镁的电子排布（回忆镁燃烧、镁光灯），加上气体外电子的空间大、运转速率高、可塑性大。可以说氧气是分子态、气态的镁，其活泼性质登峰造极，氧化也就成为了自然界的最普遍的存在。

图一  氮气、氧气的价和电子（中间绿色为原子实）

氢气只有两个电子包围运转，是分子态的氦，所以氢气的特性也是惰性的。

以上解读事实清楚、逻辑明晰，自然界氢气、氮气惰性、氧气活泼也证明了分子的价电子共享之后，核外电子分布有与原子核外电子2/8/8分布的相似性。

所有气体、包括多个不同元素的气体，如：水蒸气、二氧化碳、甲烷等等，也必须是共有的价电子在外、形成壳层，要不然它们不会相斥、飞不起来，惰性气体之外能飞起来气体都是由于有饱满外电子高速运行形成包围的球面。

*非气体的连接、结合

气体存在的事实告诉我们：价电子会受到相邻质子的吸引，形成环绕两个原子实的运转、成为两个原子共有的价和电子；价和电子会按照2/8/n在分子外围排布，把质子对电子引力巧妙地转换成为原子之间的结合力。

原子之间不可能发生核外电子偶合，由偶合所建立的各种化学键也是不存在的。原子之间的连接是原子构成的继续，是对价电子的共享，结合力是第一性物质力——质子对电子引力的继续，质子的引力场没有边界，引力超出了原子向外延伸。

我们把共有价电子包围着两个核心、促使两核心紧密结合的运转叫做-价和运转；把价和运转所包围而形成的紧密连接单元叫做-结构元，图二中（把独立的结构元整体叫做分子）；把参入价和运转的电子叫做-价和电子，价和电子的价和运转是原子之间所有的连接构成实体物质、构成晶体乃至构成液体、气体的重要的物理原因。

                图二 原子之间的结合-结构元（红色球是原子实）

金属只有一、两个价电子，只能构成单个或连环的结构元，图二左图，金属结构元的连接只能靠价和电子的平面运转形成 N S磁力形成连接，磁场力不是刚性连接，而且还能重组，形成了金属的延展性(金属键解读不了延展性)。

右图是非金属（如：4价的碳、硅）的结构元的组合，中心原子实的4个价和电子按顺序的价和运转与周边原子结合，还能不断地外延，材料呈刚性。因为非金属原子有多个价和运转，一旦破坏了某个价和运转，秩序会被相继打乱，造成相关结构元连续解体，物质脆断。

所有金属、非金属、化合物都是由价电子的价和运转所连接形成结构元，然后结构元相互连接构成万物。共有价电子环绕运转让两原子紧密结合，把质子对电子的吸引力发挥到极致、也构成两原子的结合力。可见原子的结合是价电子包围运转的作为，不存在电子云重叠而偶合、也没有化学键，原子的价电子构建的结构元是万物形成连接-展现理化性能的根本原因。

如果按化学键理论，价电子都是在两个原子中间“偶合”，不能全方位包围两个（数个）原子，所以不能构成电子壳层、也不能形成气体。如果笃信键理论，除了惰性气体外，所有的氧、氮、氢气、二氧化碳等气体都不可能存在，地球上就没有大气层！价和电子的整体外包围是气体形成的必要条件。价和运转还能适应：固体、液态、气体的各种相态的结合，并且能够合理解读科学之谜-相变。

以上，核内微结构的形成、所有元素的形成、所有原子的连接、所有分子的构成一脉相承、都是质子吸引电子，形成电子（对质子、对原子实）有规律的包围运转，构成了物质物理所有特性，从根源上对物质物理有互洽的解读，是物理学第一性原理。这个电子共享连接原理可以拓展到化学、材料学、生物学，是整个物质世界结构联系的基础。

据此可以对电子云理论，无厘头的电子“偶合”的理论，种类繁多的化学键理论提出反思，确定了电子运转在物质构成中的至关重要的作用。电子偶合、电子云理论在初始假设悖离事实，其百年引导的可能是个歧路、是个-1，我们必须离经叛道、摒弃初始的思想束缚，来一个从-1到1的创新。以上论证的事实清楚、逻辑严谨，开创一个物质物理探索的新时代。

 [1]时间壳层：指电子运转速率极快，单位时间电子多次呈现，加之电子伴生场有滞后性，形成与外电子相斥的“壳层”。

                           2025/2/1