是什么力量把原子“拴”在一起成为分子的

我们的身体和周围千千万万种物质大多是由分子组成的，而分子又是由一百来种元素的原子组成的。可是，原子又是怎么来的？它又是如何形成分子的呢？

元素最初产生于宇宙大爆炸

大约138亿年前，一场大爆炸产生了今天的宇宙。大爆炸后最初形成的元素主要是氢和氦（大约3:1）。在大约3亿年之后，物质凝聚，开始形成恒星。恒星内部的高温高压触发热核反应，合成了更重的元素，比如碳、氧、镁、硅、铁。而比铁更重的元素，则是在超新星爆发时的剧烈条件下产生的。

这样经过几亿到几十亿年的演化，宇宙中形成了从氢到钚的94种元素。如果故事就到此为止，每个原子里面的电子只围绕着自己的原子核旋转，原子之间彼此不相干，那就太“可惜”了。因为这样一来，这个世界上就只有原子而没有分子，更不会有万物和生命。这样的世界会是多么单调乏味啊！幸运的是，原子之间的电子转移和共享，使得分子的形成成为可能，使得五彩缤纷的世界成为现实。

在原子内部，核外电子绕着原子核沿一定的轨道运行

要知道原子之间为什么会发生电子转移和共享，就要从原子中电子的运动情况说起。在原子中，电子围绕带正电的原子核旋转。这和卫星因重力作用围绕地球运转的情形差不多。但卫星轨道的高度是连续可变的，卫星之间几乎没有相互作用，各自独立运行。而在原子中，许多电子挤在那么小的空间里，电子带负电，彼此之间必然会有相互作用。要维持原子里面的“秩序”，电子的运动必须遵守严格的规则。那就是电子必须沿着一定的轨道运行，每个轨道只能容纳2个电子。而且这些轨道是分层排布的，电子总是从能量最低的内层轨道开始排起。这种排布方式的后果就是，最外层最多可以有4个轨道，也就是最多容纳8个电子。

氦原子核结构电脑模拟图。橙色的球都是氦原子核，里面各包含有两个中子和两个质子，外面粉红色球为核外电子高速旋转形成的“电子云”。氦原子核外有两个电子围着原子核运行

如果最外层的所有轨道都被电子填满，原子就像盖了一床完整的被子，最为“舒服”。它们对别的原子“不屑一顾”，只以单原子状态稳定地存在。如果原子都是这样，那就不会有分子，也不会有你我了。好在这样的元素不多，只有6种，那就是氦、氖、氩、氪、氙、氡，我们把它们叫作惰性元素。

在大多数元素的原子中，最外层的轨道都没有填满。这就像原子盖了一床破烂的被子，感到“不舒服”，想方设法也要有一床完整的被子。

一种办法是电子转移。当最外层电子的数量只差一两个就满8个时（比如氯原子最外层有7个电子），最简单的办法就是从别的原子中“抓”来电子。这相当于拿“别人”被子上的材料来补自己被子上的洞。而当最外层电子的数量很少时（比如钠只有1个），那就相当于只有一些布块，根本不是被子。更好的办法是干脆把这少数几个电子“扔掉”，反正里面还有完整的衣服（内层电子）。这样一个“想要”，一个“愿给”，电子就从一种原子转移到另一种原子。给出电子的原子带正电，得到电子的原子带负电，彼此依靠电荷的吸引力“拴”到一起。像氯化钠（食盐）就是这样形成的。

钠原子核外一个电子转移到氯原子上，就形成了氯化钠（NaCl）

最外层电子要凑够8个还有一种办法，那就是电子共享。你出一个电子，我出一个电子，大家共用，相当于两个原子各自都增加了一个电子。这两个电子同时围绕两个原子核旋转，就把两个原子“拴”在一起了。这就像两个原子把它们不完整的被子拼成一条完整的被子，共同使用。这种共享可发生于同类原子之间，比如两个氧原子通过共享两对电子形成氧分子（O2）；也可发生于不同的原子之间，比如一个氧原子和两个氢原子共享电子，就形成了水分子（H2O）。许多分子，包括我们身体里的生物大分子，如蛋白质和核酸，都是靠电子共享形成的。

因此，分子的形成，是原子之间外层电子转移和共享的结果。这虽然只动了原子的“皮毛”，却是世界上各种物质形成的基础，也使得生命的出现成为可能。（朱钦士）

一个氧原子和两个氢原子共享电子，就形成了水分子（H2O）