1.2 洗漱

●　香皂和清潔劑

起床真的好難啊，但鬧鍾一響隻得遵命起床了。在黑暗中搖搖晃晃（不開燈以避免影響你的妻子和孩子）如行屍走肉一般走向浴室。進去關上門，打開燈。你仍然睡眼惺忪，需要幾秒鍾才能清楚地感知周圍的環境。燈光刺激著你，幫助你清醒。在解決完迫切的生理需求後，你進入浴室隔間：新的一天從舒服的淋浴開始。在完全淋濕了身體之後，你得做決定了，妻子在小架子上準備了肥皂、沐浴露、洗發水和護發素。平時你不會特別關注各類產品之間的區別，但今天早上不知道為什麽，你突然想知道它們之間有什麽實質性的區別。

先說說肥皂吧[20]。“肥皂”一詞表示長鏈羧酸的鈉（Na）鹽或鉀（K）鹽。長鏈羧酸是由與氫原子連接的碳鏈組成的化合物，其末端是所謂的羧基（carboxyl），因此它的名字中就有了“羧酸”這個詞。羧基由一個碳原子、一個氧原子和一個羥基（hydroxyl，由一個氧原子和一個氫原子相連組成的基團）連接組成，其中碳原子以雙鍵連接氧原子，以單鍵連接羥基。羥基呈酸性，因為羥基中的氫可以作為陽離子（cation）脫離，因此它的位置可以被金屬離子，如鈉離子和鉀離子取代。當這種情況發生時，就會形成相應的鹽，即肥皂[鹽化的羧基稱為羧酸鹽（carboxylate）]。鈉肥皂一般是固體狀，而鉀肥皂是**狀。圖4所示為鈉皂的分子結構。

圖4　鈉皂的分子結構

肥皂中常見的羧酸有月桂酸（lauric acid）、豆蔻酸（myristic acid）、棕櫚酸（palmitic acid）、硬脂酸（stearic acid）、油酸（oleic acid）、亞油酸（linoleic acid）和亞麻酸（linolenic acid）。通過其中一些酸的名字，我們很容易猜到這些酸存在於哪些植物中，比如月桂、棕櫚、橄欖、亞麻籽等。它們以甘油酯（glyceride）的形式存在於植物中。甘油酯是由脂肪酸與甘油（即丙三醇）結合而成的分子[屬於油脂或類脂（lipid）類]。甘油是一種三元醇，也就是由3個碳原子（連接有氫原子）和3個羥基連接組成的分子，並且每個碳原子各連接著一個羥基。其中醇分子的每一個羥基的氫原子都可以和羧酸分子的羧基中的羥基通過特殊酯鍵（ester bond）結合。如果隻有一個羥基被酯化，就稱為甘油單酯（monoglyceride）；如果兩個被酯化，就是甘油二酯（diglyceride）；如果三個都被酯化，就是甘油三酯（triglyceride）。除了上述植物，甘油酯還存在於動物性脂肪（黃油、豬油等）中。

因此，要獲取肥皂可以從動物或植物油脂開始，將油脂與氫氧化鈉或氫氧化鉀混合加熱處理。在皂化反應過程中，形成高級脂肪酸鈉鹽或高級脂肪酸鉀鹽，也就是肥皂，反應過程中還得到了副產物——甘油。這就是老式肥皂的製作過程。

肥皂的曆史已經消失在了時間的迷霧中。在古代，人們常將草木灰溶於水而得到堿液（lisciva）。堿液中含有鈉和鉀的氫氧化物。很可能過去有人將堿液與一些動物或植物的油脂混合，就這樣第一次產生了皂化反應。在發掘巴比倫（Babylon）地區的文物時，人們發現了含有類似肥皂材料的黏土陶罐，其曆史可追溯到公元前2800年。另外，在埃及的一些莎草紙中也提到了製備肥皂的方法。羅馬人當時似乎還不知道有肥皂這個東西，就像我們了解的那樣：他們是用浮石或很細的黏土在身上摩擦來清潔身體。相反，阿拉伯人是嫻熟的肥皂配製者。在阿拉伯古皂中，用橄欖油和月桂葉油製成的阿勒頗（Aleppo）肥皂即使在今天也特別有名。十字軍東征時，阿拉伯人製作肥皂的技術逐漸傳到西班牙、意大利和法國。在法國，肥皂的生產主要集中在馬賽（Marseille），在那裏，阿勒頗古皂的製作工藝得到了恢複和發展。

要了解肥皂的清潔去汙性，得認真考慮其分子結構。羧酸的碳氫原子長鏈（烴基）具有化學家所說的憎水性（hydrophobic properties）。這個詞的字麵意思是“怕水”，表示烴基對水的親和力很低，因此它們不溶於水。烴基反而對脂肪有親和力，具有親油性（carattere lipofile）。相反，被金屬離子鹽化的羧基具有親水性（hydrophilic property），也就是說它對水有很大的親和力。這是因為羧基中存在可以與水分子分離的部分電荷產生相互作用的負電荷[水分子為極性分子（polar molecule）]。肥皂分子在水中往往會聚集成一些小球體，球體內部集中著疏水碳鏈（憎水基）。小球體（稱為膠束）的表麵則分布著由帶負電荷的羧基構成的親水基（圖5）。親水的表麵使它們能分散在水中，形成懸浮物。如果水中有油脂類物質存在（如油汙），油脂就會被包裹在膠束中間，因為中間聚集著具有親油性的碳鏈。這樣一來，油汙就可以在水中散開，從而達到清潔的效果。

圖5　膠束的結構示意圖

當你淋浴或者在浴缸裏泡澡的時候，你可能會看到浴缸底部有灰色的沉澱物，這讓你有些不可思議，會覺得自己真的很髒。實際上，這些沉積物不一定是身上的汙垢。它們通常來自我們使用的水中的鈣鹽或鎂鹽。這些鹽決定了化學家所說的水的硬度。高硬度會使水的味道變得難聞，並且還會產生水垢（也就是石灰石）。水中的鈣、鎂離子也能與肥皂發生反應，取代鈉離子和鉀離子的位置。鈉皂和鉀皂是可溶性的，而鈣皂和鎂皂則不溶於水，這就是我們有時在浴缸底觀察到令人不安的灰色沉積物的原因。

其他的清潔劑也能像肥皂一樣形成膠束。所有具有這種特性的物質都被稱為表麵活性劑（surface-active agents），因為它們能降低水的表麵張力（surface tension）。為了理解這個詞的含義，我們需要回到剛才所說的水分子。水分子是極性分子，也就是說其內部電荷的分布是不均勻的。氧原子和氫原子通過電子鍵合時，氧原子有更強的吸引電子的能力，而電子帶負電，因此氧原子就帶有部分負電荷，氫原子則因缺乏電子而帶有部分正電荷。因此，水分子就像一個有正負兩極的小物體。這樣的物體被稱為電偶極子（electric dipole），它們彼此之間可以相互作用，因為它們的一端可以吸引另一個分子帶有相反電荷的一端。這些分子間的相互作用稱為偶極-偶極相互作用（dipole-dipole interaction）。在水分子這種情況下，它們就構成了所謂的氫鍵（hydrogen bond）。氫鍵傾向於將水分子聚集在一起。在水中的分子會被周圍其他分子向各個方向吸引，並且它受到的作用力的合力會是零。而在水麵上的分子隻會受到一側分子的吸引，因此整體的合力不會是零。所以，所有的**表麵分子都受到水內部的吸引，這使得水的表麵看起來就像有一層薄膜。這種**表麵的拉力就形成了表麵張力。表麵張力的存在可以使某些昆蟲在水麵上行走，或者使小金屬物體放在水麵上不下沉。表麵張力也與**的浸潤性有關。具有高表麵張力的**（如汞）不會潤濕與之接觸的固體。

表麵活性劑，如肥皂，其分子結構具有兩親性：一端親水，另一端疏水，這些分子被稱為兩親分子（amphiphilic molecule）。除了形成膠束，它們還以親水端朝下、疏水端朝上的方式排列在水麵。這種表麵活性劑分子表麵的膜會降低水的表麵張力。

為了簡單直觀地了解表麵活性劑的作用，我們可以做一個簡單的實驗：在杯子裏裝滿水，撒些磨細的胡椒粉或爽身粉在水麵，再把一根牙簽插入水中。我們觀察到了什麽呢？再用提前蘸過肥皂水的牙簽重複剛剛的實驗，這次又看到了什麽呢？我們會觀察到，漂浮的胡椒粉（或爽身粉）會在牙簽周圍散開，如果牙簽是用肥皂水處理過的，這種現象就尤為明顯。水的表麵張力造成了這種奇特現象。前麵已經說過，表麵張力表現為好像有一層拉伸的膜與**表麵接觸一樣。正是由於這種虛擬“膜”的存在，胡椒粉（或爽身粉）的顆粒才會漂浮起來。將牙簽插入**中就好像我們刺破了假想的膜，被“膜”支撐的固體顆粒就會向外移動。用肥皂處理過的牙簽更有效，因為肥皂大大降低了水的表麵張力，膜就會表現得像突然破裂開一樣。

根據其化學特性，表麵活性劑可分為不同類別。陰離子表麵活性劑（anionic surfactant，陰離子一般是負離子）通常由碳原子長鏈形成的鹽類組成，其末端是特定的帶負電荷的基團。我們已經研究過的肥皂就屬於這一類活性劑，我們前麵已經提到過，它的負電荷基團是鹽化的羧基[羧酸根離子（carboxylate anion）]。除了這個基團，在陰離子表麵活性劑中還有磺酰基（Sulfonyl group），它含有硫原子和氧原子。月桂基硫酸鈉（SLS）、月桂醇聚醚硫酸酯鹽（LES）和許多烷基苯磺酸（Alkylbenzenesulfonate acid， ABS）皆屬此類。陽離子表麵活性劑（cationic surfactant，陽離子一般來說是正離子）是指親水端帶有正電荷的鹽類。它通常由季銨基（quaternary ammonium）組成，季銨基又由4個取代基鍵合的氮原子組成。苯紮氯銨（Benzalkonium chloride， BAC）和十六烷基三甲基溴化銨（Cetyl trimethyl ammonium bromide， CTAB）屬於此類活性劑。此外，還有非離子表麵活性劑（nonionic surfactant），即分子溶於水後不發生電離，不帶電荷。它們通常是長鏈脂肪醇，如脂肪酸的聚氧乙烯衍生物（i derivati poliossietilenici degli acidi grassi）或烷基聚葡萄糖苷（Alkyl Polyglycoside， APG）。聚乙二醇辛基苯基醚（Triton X-100）和聚乙二醇與十六醇的縮合物（Cetomacrogol）也屬於這一類。最後還有所謂的兩性表麵活性劑（amphoteric surfactant），其分子中同時含有正電荷和負電荷，其性質表現為酸性或堿性取決於所處的環境。例如，十二烷基甜菜堿（dodecyl betaine）和氨基羧酸（aminocarboxylic acid）。

我們提到的很多表麵活性劑都可以在淋浴間架子上的產品中找到。在洗發劑中，純表麵活性劑（活性清潔物質）的平均含量通常在5%～15%。一般的表麵活性劑通常由月桂基硫酸鈉或其他烷基硫酸鹽組成。還有一種改良的表麵活性劑，它能減弱一般表麵活性劑的侵蝕性。此外，針對想要解決問題的類型（使幹性頭發變柔順、去頭皮屑等）可以添加特定的功能性物質：想要頭發茂密，可以添加增稠劑（稠度因子）；想要使最終產品的狀態變得透明或有顏色，可以添加香料、防腐劑、著色劑和其他添加劑，例如，乙二醇硬脂酸酯（ethylene glycol stearate）、硬脂酰胺MEA-硬脂酸酯（stearamide MEA-stearate），或者為了獲得乳狀外觀的特定乳劑。沐浴露中通常有更為濃縮的表麵活性劑混合物，平均所含的活性清潔物質是洗發劑的兩倍左右。香料的含量也大得多，是洗發水的5～10倍。沐浴露可以有不同的質地（透明的、珠光的、有顏色的），有時還含有小顆粒，以達到所謂的磨砂效果（輕微的摩擦用於深層清潔和清除死皮細胞）。所謂的洗發沐浴二合一是一種介於洗發水和沐浴露之間的產品。其活性清潔物質和香料的含量都處於中間水平。

護發素有多種功能：能刺激頭皮分泌油脂，彌補洗頭帶走的過多皮脂；減少靜電，增加頭發的光澤，同時保持發絲的構造層次，便於打理頭發。

護發素的不同成分各自發揮著特定的作用。潤濕劑（gli idratanti）保持頭發的水分；滋補劑（i ricostituenti）通常含有水解蛋白，可被毛發吸收，穩固發絲內部結構；酸化劑（acidifier）將護發素的酸堿度保持在最佳值；熱保護劑（i protettori termici）可保護頭發不受吹風機或卷發器過熱的影響；潤滑劑（gli emollienti）通常由含有矽的化學物質組成，可以依附在發絲表麵使頭發更有光澤；油類可使幹枯毛糙的頭發更加柔順；最後，還有不可缺少的表麵活性劑。護發素中通常使用陽離子表麵活性劑。陽離子表麵活性劑中帶的正電荷可以中和頭發上的陰離子電荷。除表麵活性劑外，還有成膜劑（agenti filogeni），如聚乙烯吡咯烷酮（polyvinyl pyrrolidone）和從膠原蛋白或胎盤中提取的蛋白製劑等物質，它們具有滲透進發絲的能力，使頭發堅實強韌。此外，還有一些起到光防護作用（photoprotection）的物質，以保護頭發不受過度光照的影響，這些光線可能會產生黑色素的光氧化（photooxidation，發生於棕色頭發的人之中）和所謂的光返黃（photo-yellowing，發生於金色頭發的人之中）。後一種常表現為頭發發黃，這似乎與毛球（hair bulb）中存在的氨基酸的自然降解有關，比如胱氨酸（cystine）、酪氨酸（tyrosine）和色氨酸（tryptophan）。護發素中用於光防護作用的物質有二苯甲酮（benzophenone）和4-氨基苯甲酸（4-aminobenzoic acid）。最後，還有一種特殊的成分是漂洗調理劑[condizionanti“rinse”（risciacquo）]，其作用是去除硬水中存在的鈣鹽、鎂鹽。

●　牙膏

洗完澡，洗完頭，再細致地給頭發抹上護發素，搞定！然後就該拿起牙刷和牙膏刷牙了。

牙醫和口腔衛生專家都認為，刷牙時最重要的不是牙膏，而是仔細刷牙。盡管如此，好的牙膏還是可以發揮一些有益的作用：可以幫助去除牙菌斑，使牙刷的作用更加有效；可以保護牙齦或牙釉質；可以減少蛀牙的發生；可以去除牙齒上的汙漬，美白牙齒。此外，用味道好聞的牙膏刷牙還會更舒服，可以讓你感覺神清氣爽。

人們使用牙膏還是最近100多年的事。1892年，來自美國康涅狄格州新倫敦市（New London, Connecticut）的牙醫華盛頓·謝菲爾德（Washington Sheffield）博士研製出第一支軟管牙膏，其想法在商業上取得了非凡的成功。這種軟管剛開始是用金屬製作的，後來則用塑料製作。在軟管出現之前，牙膏都儲存在罐子裏。即使在古代，人們也非常關注口腔衛生問題。希臘人和羅馬人使用研磨的粉末來清理口腔，並用香草和鮮花增加粉末的香味。幾個世紀以來，人們也一直使用其他物質的混合物來做口腔清潔。

現代牙膏中含有多種成分，可根據功能進行分類。研磨劑（Gli agenti abrasivi）可由二氧化矽、氧化鋁、磷酸鹽或碳酸鈣製成。它有助於清洗，同時也影響著牙膏膏體的稀稠度。清潔劑由表麵活性劑組成，如月桂基硫酸鈉，有助於形成泡沫。潤濕劑（或稱保濕劑）由山梨糖醇（sorbitol）或甘油組成，可保持膏體的柔軟，避免幹燥。增稠劑由矽酸鹽（silicate）或膠質組成。還有香料（通常是薄荷、胡椒薄荷、百裏香和桉樹）和非糖類甜味劑（如糖精、木糖醇、山梨糖醇和甘露醇）。

1914年，一些生產廠家開始在牙膏中添加氟化物。剛開始，美國牙科協會（American Dental Association， ADA）批評了此行為。然而在20世紀50年代，美國牙科協會意識到了在牙膏中添加氟化物可以預防齲齒。同一時期，印第安納大學（Indiana University）的約瑟夫·穆勒（Joseph Muhler）教授領導的研究小組（由一家知名生產廠家發起）對牙膏中氟的存在是否有用進行了深入研究，得出的結論是氟在牙膏中確實有效。美國牙科協會在1960年也重申了其讚成使用氟的立場。世界衛生組織也表達了類似的意見，但前提是氟的含量不能超過一定限度。此外，最近一些關於牙膏中氟的危害的恐慌性言論似乎也並沒有充分的依據。

幾年前，倫敦大學伯貝克學院（Birkbeck College, University of London）的一些研究人員就氟在預防齲齒中的作用原理提出了一種解釋[21]。牙釉質主要由羥基磷灰石（Hydroxyapatite）構成，這是一種非常堅硬的物質，其化學式為Ca5（PO4）3（OH）。酸性食物會使牙釉質脫鈣，損害牙齒健康。倫敦的研究人員通過計算機模擬發現，氟會與牙齒表麵存在的鈣離子結合，阻礙鈣離子在牙齒表麵活動，從而避免牙齒被侵蝕。但氟似乎隻能滲透到牙齒表層，影響表層原子，由咀嚼引起的牙齒物理性磨損似乎就能將其去除。因此，氟必須長期接觸牙齒才能產生持久的保護作用。

2006年，一種含有合成的羥基磷灰石的牙膏作為含氟牙膏的替代品在歐洲上市。羥基磷灰石通過在牙齒表麵形成一層合成牙釉質來保護牙齒，還能修複牙齒的磨損和劃痕。

●　剃須泡沫

刷完牙後，照照鏡子，發現還需要好好刮一下胡子。你一直都不喜歡電動剃須刀，剃須刀片和剃須泡沫才是你的最愛。一按下泡沫罐上的噴頭，白色柔軟的泡沫就迫不及待地要出來了。不經意間，你的腦海裏就會想起偉大的喬治·加伯（Giorgio Gaber）的一句話：“泡沫是個好東西，就像母親在你傷心疲憊的時候撫摸你的頭一樣。她是一個偉大的母親，一個穿著白衣服的母親。”從罐子裏擠出來的泡沫與剛才洗澡時“撫摸”過你的頭部和整個身體的泡沫沒有本質上的區別。

乍一看，泡沫似乎非常均勻。實際上它是由分散在**中的微小氣泡組成的[22]。在自然界中，泡沫可以自然形成，我們隻要想想拍打在岸邊的浪花或瀑布的水花就知道了。但是僅由水和空氣組成的泡沫不穩定，它的狀態維持時間會很短。為了維持泡沫的狀態，還需要一些其他物質，也就是我們已經說過的表麵活性劑，它通過降低水的表麵張力來促進泡沫的形成。在剃須泡沫中，通常使用鉀皂或含有季銨鹽的陽離子表麵活性劑。也可添加遊離硬脂酸（free stearic acid）來增加泡沫的光澤。另外還可添加對皮膚有保護作用的物質，如凡士林、羊毛脂等；還有保濕劑，如甘油、山梨糖醇等。在使用泡沫罐時，按壓噴頭，瓶內就會有壓力，而推進劑氣體在壓力下就會產生泡沫。

泡沫通常具有雜亂的內部結構，構成泡沫的氣泡也可以大小不一。但氣泡的分布卻有一定的理論原則。這種分布會確保實現最大的空間填充。此外，氣泡的形成也遵循一個原則，就是盡量減少周圍液膜所占的麵積。1993年，兩位愛爾蘭科學家丹尼斯·威爾（Denis Weaire）和羅伯特·弗蘭（Robert Phelan）[23]進行了計算機模擬，並建立了一個理論模型來解釋體積相等且表麵積最小的氣泡如何對空間進行最佳填充。他們的研究表明，要保證這樣的結果，泡沫中的氣泡就得有兩種不同的形狀。四分之一的氣泡必須是十二麵體（dodecaedro）（具有12個五邊形麵的多麵體），而四分之三的氣泡必須是十四麵體（tetrakaidecaedro）（具有14個麵的多麵體，2個麵為六邊形、12個麵為五邊形）。另外一項實驗研究表明，在適當條件下製備的真實泡沫能夠有效地實現這一理論模型[24]。圖6所示為威爾-弗蘭氣泡結構。

圖6　威爾-弗蘭氣泡結構

在這兩位愛爾蘭科學家之前，比利時物理學家約瑟夫·普拉托（Joseph Plateau， 1801—1883）就已經對氣泡進行了深入研究，並製定了一係列以他的名字命名的定律。不符合這些定律的氣泡結構都是不穩定的，並且還會自發地改變其結構以遵循這些定律。

當我們提到泡沫時，我們通常指的是**的泡沫，比如肥皂產生的泡沫。但我們也不能忘記還有固體泡沫，它的結構與**泡沫相似，比如人造的泡沫橡膠（rubber foam）和可發性聚苯乙烯（expandable polystyrene）。在自然界中，最明顯的固體泡沫之一就是蜜蜂和其他昆蟲的巢穴。我們骨頭的微觀結構也與固體泡沫的結構相對應。這種結構為我們的骨骼提供了機械強度和輕巧性。

提到泡沫，我們就會想到摜奶油（whipped cream），它實際上也是一種泡沫。隻要想到它抹在蛋白酥和奶油卷上有多美味，你就馬上胃口大開了。雖然現在是早餐時間，但我們還是稍後再談摜奶油吧（第二章第2節）。

拓展：化學鍵

在極不確定的時間和地點，

原子離開了它們的天體之路。

偶然的擁抱，

使它們創造了一切。

雖然它們看起來緊緊相依，

並在此形成“維係”。

不過，它們遲早會打破束縛，

跑到太空深處。

這些詩句是偉大的蘇格蘭物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell， 1831—1879）在題為《分子進化論》[25]（Molecular evolution）的詩作開頭所寫。

化學鍵[26]將原子結合起來形成分子，從而用它所具有的無數特性構成了現有的一切物質。化學鍵的斷開和重組即為物質轉化的化學反應。

原子之間相互結合，通過改變其電子結構來達到更高的穩定性。具有最穩定的電子結構的是稀有氣體（氦、氖、氬、氪、氙、氡和），其特點就是它們所有的核外電子層都排滿了電子[飽和電子構型（saturated electron configuration）]。其他元素的原子則傾向於改變自身的電子結構，也就是通過與其他原子結合來獲得類似於稀有氣體的電子結構。

不過，實現結構穩定性的方法還有很多種呢。可以將電子從一個原子轉移到另一個原子，從而產生帶電的原子（離子），這樣我們就有了離子鍵[ionic bond，或異極鍵（heteropolar bond）]。最常見的離子鍵化合物是食鹽（氯化鈉，NaCl）。此類化合物在水溶液中或在熔融狀態下能夠導電，這證明了其內部存在電荷。“離子”一詞由邁克爾·法拉第於1834年提出，它源於希臘語??ν（ión），意為“旅行者”，指它們在電場作用下移動的能力（這說明了離子化合物在熔融狀態和水溶液中的導電性）。

為了產生離子鍵，所涉及的原子必須具有一個相反的性質。也就是其中一個原子一定要很容易失去電子，另一個也必須很容易獲得電子。化學中吸引電子的能力叫作電負性（electronegativity）。因此，為了使兩種元素原子產生離子鍵，它們必須具有非常不同的電負性。

如果參與反應的原子相同或具有非常相似的電負性，就會產生另一種類型的鍵，稱為共價鍵（covalent bond）或同極鍵（homopolar bond）。在這種情況下，原子之間沒有電子的轉移，而是電子共用。換句話說，電子對是放在原子之間的。事實上，當所涉及的原子的原子核之間的距離達到一定值時，兩個原子核施加的靜電引力對電子的影響是同等的。這個時候問某個電子屬於哪個原子都沒有意義，因為它們是兩者共用的。

用量子術語來說，組成分子的原子軌道線性組合產生一個分子軌道（molecular orbital），也就是分散在多個原子上的離域電子雲（其實是一個概率分布）。可以說，這種雲就像“膠水”一樣，把原子粘在一起。這種鍵型的化合物無論是在水溶液中，還是在熔融狀態下都不導電（如蔗糖）。如果在一個鍵中隻有一對共用電子，則說該鍵是單鍵；如果有2對，就說雙鍵；如果有3對，就是三鍵。斷鍵所需的能量稱為鍵能（bond energy）。鍵的能量越高，分子就越穩定。

在離子鍵和共價鍵之間，可以有中間情況：也就是原子之間的電負性差不為零（不足以形成共價鍵），但差異又沒有大到可以形成離子鍵。在這種情況下，電子仍然是共用的，但分子軌道不再是對稱的。這會使一個原子上產生部分負電荷，而另一個原子上產生正電荷。這類分子的兩端帶有相反的電荷，類似於物理學中所說的電偶極子（見第三章第1節）。由於它們是極性分子，所以會相互吸引。這些物質的高熔點和高沸點證實了這種吸引力的存在，我們所知道的典型的極性物質是水。

最後，還有一種特殊的鍵，是金屬的特征。在金屬鍵（metallic bond）中，每個原子的外部電子是完全共用的，並且可以在金屬晶體中自由移動（見第四章第1節）。金屬具有的導電性、導熱性和光澤都是因為這種結構。最後，半導體（矽、鍺等）具有特殊的電子結構，我們在能帶理論（見第一章第1節）中也描述過，這種電子結構決定了它們獨特又寶貴的導電性能。