有机化学/有机化学基础概念/化学键
浅蓝色 = Na+
深绿色 = Cl-
离子键是带正电荷的离子和带负电荷的离子通过静电力相互吸引形成的。这种键比共价键稍弱，但比范德华键或氢键强。
在离子键中，负离子的电负性远大于正离子的电负性，因此两个离子不共享电子。相反，电负性更强的离子完全拥有电子。
也许最常见的离子键物质是 NaCl，即食盐。在这种物质中，钠 (Na) 原子将一个电子给了电负性更强的氯 (Cl) 原子，这两个原子变成了离子，Na+ 和 Cl-。两个带相反电荷的离子之间的静电键合力扩展到局部区域之外，吸引其他离子形成巨大的晶体结构。因此，大多数离子键物质在室温下是固体。
氯化钠形成具有立方对称性的晶体。在这些晶体中，较大的氯离子以立方密堆积排列，而较小的钠离子填充它们之间的八面体间隙。每个离子都被六个与其相反类型的离子包围。许多其他矿物质都具有这种基本结构，被称为石盐结构。
共价键是与有机化学息息相关的概念。在这种键中，两个原子共享电子。每个原子的目标是填满其八隅体，并具有零形式电荷。为了做到这一点，原子核在它们之间的空间共享电子。这种共享也使原子能够达到较低能量状态，从而稳定分子。化学中的大多数反应都是由于分子达到较低能量状态而发生的。共价键最常出现在电负性相似的原子之间。在仅包含一种类型原子的分子中，例如 H2 或 O2，原子的电负性基本相同，因此它们不能形成离子键。它们总是形成共价键。
碳特别擅长共价键合，因为它的电负性相对于其他原子而言处于中间位置。这意味着它可以根据需要给出或接受电子。
共价键合的化合物内部具有很强的键，但分子之间具有弱的吸引力。由于这些弱的吸引力，这些化合物的熔点和沸点远低于具有离子键的化合物。因此，这种化合物在室温下比离子键化合物更有可能以液体或气体形式存在。
在由相同元素的两个原子形成的分子中，键合原子的电负性没有差异，因此共价键中的电子均匀共享，形成完全非极性共价键。在键合原子是不同元素的共价键中，两个原子之间存在电负性差异。电负性更强的原子比电负性较弱的原子更吸引键合电子。由于电子导致的两个原子上的电荷差异会导致共价键极化。电负性差异越大，键的极性越强。根据电负性差异的大小，键的极性可以在非极性共价键到离子键之间变化，并且在它们之间存在不同程度的极性共价键。分子一侧与另一侧之间电荷的整体不平衡称为偶极矩。这种分子被称为极性分子。对于完全对称的共价键分子，分子的整体偶极矩为零。偶极矩较大的分子极性更强。最常见的极性分子是水。
键的极性和偶极矩的概念在有机化学中起着重要的作用。
如果你看一下右边甲烷的图像，它在键的极性方面最重要的一个方面是它是对称分子。它有 4 个氢原子，它们都以 109.5° 的角度与其他氢原子键合，并且具有完全相同的键角。每个碳氢键都略微极化（氢的电负性为 2.1，碳为 2.5），但由于这种对称性，极性相互抵消，因此总体而言，甲烷是非极性分子。
区别在于键的极性和分子极性。分子的总极性用偶极矩来衡量。实际上，偶极矩的计算并不那么重要，重要的是理解它的含义。通常，一旦你理解了这个概念，就可以很容易地估计偶极矩，直到你学习更高级的有机化学，精确的值才会变得有意义。
基本上，分子极性本质上是分子中所有键极性向量的总和。
范德华键是三种类型相互作用的统称
- 永久偶极相互作用：这些是两个偶极之间的静电吸引力，它们是氟甲烷 (CH3F) 具有较高沸点（约 -15 摄氏度）而氮气具有较低沸点（约 -180 摄氏度）的原因。
- 永久偶极/诱导偶极：这些是永久偶极与另一个分子之间的相互作用，导致另一个分子的电子云发生扭曲，从而产生诱导偶极。这些相互作用远弱于永久偶极/偶极相互作用。这些力发生在永久偶极分子中，以及永久偶极分子和无偶极分子的混合物中。
- 瞬时偶极/诱导偶极：在任何特定时刻，电子云并不一定对称，这种瞬时偶极会诱导另一个分子产生偶极，并相互吸引。这是所有分子间相互作用中最弱的一种。
偶极是由原子或分子片段的电负性大于与其相连的原子或分子片段引起的（这是其有效核电荷的度量，因此是原子核对电子的吸引力）。这意味着它将电子拉向自己，并且在键中拥有更高的电子份额。偶极可以通过对称性相互抵消，例如：二氧化碳 (O=C=O) 是线性的，因此没有偶极，但电荷分布是不对称的，从而导致四极矩（它类似于偶极，但要弱得多）。
有机金属化学结合了无机化学和有机化学的方面，因为有机金属化合物是含有碳和金属或类金属元素之间键的化学化合物。有机金属键不同于其他键，它们既不是真正的共价键，也不是真正的离子键，而是每种金属都有其独特的键特征。例如，铜酸盐（铜）化合物与格氏试剂（镁）的行为截然不同，因此初学者应该集中精力学习如何从机理上使用最基本的化合物，而将对分子水平上究竟发生了什么的解释留到以后更深入的研究。
基本的有机金属相互作用将在后面的章节中进行详细讨论。