2、生命化学：无机视角解读

生命化学：无机视角解读

1. 原子、分子与化学键

1.1 原子结构

物质由原子构成，原子由带正电的原子核和围绕其运动的带负电的电子组成。原子序数等于原子核内质子的数量，也等于核外电子的数量；原子量则是原子核内质子和中子数量之和。同一元素的原子可能具有不同的原子量，这些变体被称为同位素。

例如，氧元素的原子序数为 8，原子量为 16，其原子核包含 8 个质子和 8 个中子，核外有 8 个电子。其中 2 个电子位于第一（K）层的球形轨道，另外 6 个电子位于第二（L）层。

电子在原子核周围的轨道中运动，离原子核近的轨道上的电子能量较低。当原子吸收能量时，电子会从低能量轨道跃迁到高能量轨道。电子的能量交换以量子为单位进行，当激发态的电子回到原来的轨道时，会以光的形式释放能量。

1.2 化学键

原子之间通过化学键相互结合形成分子。化学键的形成是为了使原子的最外层电子壳层达到稳定状态。主要的化学键类型包括：
- 离子键 ：当一个原子的最外层电子很少，而另一个原子的最外层电子接近填满时，前者会将电子捐赠给后者。捐赠电子的原子成为阳离子，接受电子的原子成为阴离子，阴阳离子通过静电引力形成离子键。例如，钠（Na）将一个电子捐赠给氯（Cl），形成氯化钠（NaCl）。
- 共价键 ：两个原子通过共享一对电子形成共价键。例如，两个氢原子与一个氧原子共享电子，形成水分子（H₂O）。在许多分子中，共价键可能是双键或三键，这些键会使原子的位置相对固定。
- 极性共价键 ：在某些共价键中，电子对更靠近