一、相關迷思概念研究
雖然關於學生想法或概念的研究文獻數量相當地多，但專注在化學鍵結 的相關研究在數量上卻相當地少（Coll & Taylor, 2002）。只有 Nicoll（2001）
的研究較為詳細地探討鍵結、電負度和分子結構，而 Peterson 和 Treagust
（1989）則是探討鍵的極性、分子形狀與極性和八隅體規則等概念。Boo（1998）
的研究結果發現，有些學生會認為共價鍵是一個電子在兩個原子之間共同來 分享，離子鍵是電子對共享，或是共價鍵是由電子對轉移所形成，Nicoll（2001）
的研究亦有相同的結果。然而，在 Peterson 和 Treagust（1989）的研究結果 發現，學生認為所有的共價鍵的電子對是兩原子相等的分配。
化學鍵是化學教學非常重要的概念之一，理解化學鍵是理解其他化學概 念的基本，如判斷物質的熔沸點。由於化學鍵是一個非常抽象的概念，我們 無法看到原子、結構，以及原子如何結合互相反應，導致很多教師和學生認 為化學鍵是一個相當難以了解的概念（Nahum, Mamlok-Naaman, Hofstein, &
Krajcik, 2007; Nicoll, 2001）。Boo（1998）的研究也發現學生不曉得如何畫離 子鍵，他們認為離子鍵和金屬鍵並非真實的鍵，他們認為兩個相反電荷會相 互地抵消，形成中性分子。相當少的學生會認為溶解過程，離子鍵會受到破 壞，大部份學生認為離子鍵在溶解過程中不會受到影響，只有微弱的鍵結（凡 得瓦力）會受到破壞。而且，他們也認為氯化鈉的離子鍵被破壞時，鈉離子
（正離子）必頇從氯離子（負離子）得到一個電子，而予以電性中和。
Tan 和Treagust（1999）評估學生化學鍵結的理解研究，研究顯示僅有 16.7%的學生能夠指出氯化鈉為離子晶體的形式，並有相當高比率的學生
（80.4%）相信氯化鈉是以分子的形態存在。關於金屬鍵的描述，在一般的教 科書裡的描述，大多是說明金屬會形成電子海（electron-sea），而使金屬能夠 導電。de Posada（1997）對於金屬內在構造的研究結果顯示，大約只有50%
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10~12 年級的學生會使用電子海來描述金屬為何能夠導電，有37%的10年級學 生持有非連續觀點（缺乏原子分子之粒子概念）。有些學生會認為電池的正 極與負極相撞，所以金屬為能夠導電，有些學生則認為在電池裡的電荷傳到 金屬，另外有部分的學生甚至認為由於金屬與電池之間的溫度差造成金屬可 以導電。並且，雖然許多學生已經學過金屬鍵結模型，但他們卻仍不瞭解電 流與電子之間的關係。
學生常常無法把他們在實驗室看到的巨觀現象，和微觀的本質及過程作 連結(Gabel,1998；Schank & Kozma, 2002，引自呂益準，2005)。而空間能力不 佳的學生，對於將帄陎分子的結構圖轉換成三維的立體空間結構，亦存在極 大的困難（邱美虹、傳化文，1993；邱美虹、廖焜熙，1996）。
鍾曉蘭與謝進生(2010)的研究針對 71 位高三學生經過學習化學鍵與分子 結構、混成軌域後，仍存在的迷思概念整理如表 2-7-1。47.4%的學生無法判 斷出 s 軌域是沒有方向性的，因此誤認為混成後 s 軌域參與混成後可影響混 成軌域之方向。混成作用為軌域之混合發生於一個原子上，有 26.3%的學生 誤將鍵結時軌域的重疊當作是兩個原子之間軌域的混成作用。
36.8%的學生認為相同形狀的分子，其原子的價電子總數必相同，學生 無法找出適當的反例予以反駁，如乙炔與二氧化碳皆為直線形，但其原子的 價電子總數並不相同。26.3%的學生無法依題目的提示推論出分子中所有原 子的價電子總數為 24 者，為帄陎三角形，8.0%的學生無法推論出 NO2－是角 形，反而誤認為是直線形。
近六成的學生不清楚π 鍵的共振的原理，有 34.2%的學生無法說明共振 的情形或理由，而有 31.6%的學生認為石墨可導電是因為 π 電子的移動，因 而誤認為不導電的物質即不具有共振結構。
23.6%的學生無法判斷出電負度對於鍵角的影響，認為 S 電負度＜O 而 導致鍵角 H2S ＞H2O，31.6%則忽略了電負度的影響而認為只要是角型，則
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的硬度等。凡得瓦力形成的種類分為三種：偶極-偶極力、偶極-誘導偶極力 和瞬間偶極-誘導偶極力。
偶極–偶極力：極性分子與極性分子間之吸引力(因永久電偶極存在)，藉 分子之部份正負電荷發生微弱的吸引力。氫鍵也可視為特殊的偶極–偶極力。
偶極–誘導偶極力：極性分子與非極性分子間之吸引力。其中非極性分子受極 性分子之「誘導」而產生極性，二者可互相吸引。分散力(又稱倫敦力)非極 性分子與非極性分子間之吸引力，藉非極性分子之瞬間極化而互相吸引，亦 即為瞬間偶極與誘導偶極之間的引力，二分子極為接近時，此力方有意義。
當氫原子與電負度較大的原子如 F、O、N 結合時形成共價鍵時，鍵結 電子被吸引而偏向 F、O、N 原子而呈現帶負電荷，此時氫原子形成近似氫離 子(H+)的狀態，故能吸引鄰近分子的電負度較大的 F、O、N 原子上的孤對電 子。這樣所形成的分子間作用力，以氫原子介於兩分子的氮或氧或氟原子之 間，好像一座架橋，所以稱為氫鍵
(二)分子、共價網狀、離子和金屬四種晶體
教科書多半以晶體的形成、化學鍵結、鍵結能量、鍵結的方向性、結構、
化學式和相關性質來描述四種晶體的組成、結構及性質，主要內容參見表 2-7-2，同時以圖形說明晶體的結構與粒子的堆積方式。
以離子晶體為例，金屬元素容易失去電子形成陽離子，非金屬元素容易 獲得電子形成陰離子，陰陽離子之間以庫倫靜電引力相互吸引，稱為離子鍵。
離子鍵的能量為150～400kJ/mole，大約與共價鍵的能量相近，鍵結無方向性。
具有一定的結晶及晶形，堆積方式有體心立方、雙陎心等堆積方式，為連續 結構，無單獨分子存在，故沒有分子式，常以實驗式(簡式)表示。離子晶體 的特性：熔沸點很高、硬度大但易脆、不具延性與展性；固態(s)不導電、液 態(l)與水溶液(aq)可導電。
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表 2-7-2 四種晶體的相關概念
晶體類型 分子晶體 共價網狀晶體 離子晶體 金屬晶體
形成 非金屬與非金屬 非金屬與非金屬 金屬與非金屬 金屬與金屬
化學鍵結 原子間:共價鍵
分子間:凡得瓦力 共價鍵 離子鍵 金屬鍵
鍵結能量 150～400kJ/mole 150～400kJ/mole 150～400kJ/mole 50～150kJ/mole
鍵結的方向性 有 有 無 無
結構 無連續性 連續性 連續性 連續性
化學式 分子式 實驗式 實驗式 實驗式
相關性質
固、液態皆不導 電，若為電解質 溶於水可導電，
若為非電解質溶 於水不導電
電的不良導體(石 墨例外)、不溶於 水、熔點極高
熔沸點很高、硬 度大但易脆、不 具延、展性，固 態不導電、液態 與水溶液可導電
具延性與展性 電、熱良導體 具金屬光澤
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