第三节化学形态的中介性
人类很早就相信，物质可以不断地切割，直到小得不能再切割时，那最小的颗粒便是原子。不过，这样的原子观念还只是哲学意义上的。真正科学意义上的原子，是由英国一个教会学校的化学教师道尔顿（John Dalton，1766－1844）提出的。他认为物质是由具有一定质量的原子构成的。原子有许多种类型，同一种类型的原子结合在一起便构成了元素。化合物是由相同或不同的元素组合而成。原子是构成物质性质（化学作用）的最小单位。它在化学变化中不会改变性质。
十九世纪中叶，俄国著名的科学家门捷列夫（Dmitri Ivanovich Mendeleev 1834-1907)发现了元素周期律。迄今为止，地球上的所有物质，无论是无机物、有机物、植物还是动物，全都是由原子组成的。然而，人类目前已知的元素总共只有112种，其中有19种是人造的。由于元素的性质是由质子（正电荷）的数量决定的，但具有同样多质子的原子，可以有数量不同的中子，所以，它们虽有同样的原子性质，但却有不同的原子量。科学家们把这种性质相同但原子量不同的原子们称为同位素。
目前，人类已知具有两种以上同位素的元素至少有八十多种。它们所囊括的同位素原子大约三百余种，加上二十余种没有同位的元素，那么人类已知自然界的原子种类最多不超过四百种。不过，就化学性质来说，还应以112种为准。
然而就是这区区不到四百种的原子们，不仅构成了千差万别的物质世界，而且还创造了生命乃至能够反观世界的“思维”。那么原子是怎样变得如此神奇的呢？
如今，具有中学文化程度的人都已经知道，所谓物质的化学反应，其实就是原子与原子间、分子与原子间、分子与分子间电子的嫁接、分离或转移。因而，当两个原子为了自身的需要，不得不共同分享一个（或多个）电子时，我们所谓的分子就产生了。也就是说，所谓分子的形成，其实就是电子在两个原子间产生了中介连接的作用。比如，氢原子只有1个电子；而氯原子拥有17个电子，不过它的最外层只有7个电子。
量子化学家们的研究表明，电子在原子外围时，除了第一层是以两个电子为饱和外，第二层及其以上都是以8个电子为最稳定。然而，氢原子只有一个正电荷，在自然情况下，它最多只能获得1个电子，不可能实现两个电子的饱和状态。而氯原子的情形也差不多，它虽然有17个正电荷，但在自然情况下，它的外层电子最多也只有7个，同样不能实现最佳状态。不过当他们有幸相遇时，他们双方突然发现，如果我再能与对方共享1个电子，便可使自己外层的电子形成完美的状态。
典型的氢原子与氯原子化合而生成的氯化氢分子的化合反应式。当氯化氢分子进入水中时，由于水分子提供给了氢和氯双方更“优惠的待遇”，于是，氢原子索性将自己的一个电子送给了氯原子，使自己变成了正离子，而氯原子由于拥有的电子比自己的正电荷多了一个，因而成了负离子。
电子在原子之间的中介作用在化学中被称为“键”，实际上那是两片电子云的交融。
电子云中自转着的电子是有一定方向性的，而两个自转方向一样的电子是相互推斥的。因此，一朵电子云中最多只能容下两个自转相反的电子。这种状况无论是在一个原子内部，还是在两个原子之间都是一样的。电子在原子内部时，无论该原子应当拥有多少电子，其最外层总是以8个电子为极限（仅有拥有一层电子的氢和氦是以两个电子为极限）。而这8个电子实际上只构成四朵电子云，即一对正反电子为一朵。在外层电子少于4个时，这些电子并不是正反配对的，而是所有电子均取同一旋转方向，分别形成自己的电子云。当四个电子云排满后，再进入的电子便只能是反向旋转的了。说这些的目的，是为了便于理解电子在原子间的中介方式。
其实，电子在原子间的中介方式并不多，就目前量子化学所揭示出的也不过就四种而已，即：
1．共价键方式（自然界中非金属单质和大部分有机化合物）：两个原子各有一个（或多个）未配对的单个电子，并且双方的自转方向正好相反。两个电子间是由库仑力（中介）将它们紧密地结合在一起的。一个原子以共价键方式与另一原子结合，它们双方便都不能再与其他原子结合。因此，由共价键方式形成的分子总是由两个原子组成。
2．离子键方式（自然界中大部分无机化合物）：一个正离子（缺少电子的原子）可以接收一个（或多个）负离子（电子有富余的原子）提供的电子，使自己更加稳定。所以，由离子键方式形成的分子，可以是由两个或无限多个原子组成。
3．配位键方式（络合物）：一个中性分子中的某一原子（或离子）由于拥有空置的电子云位置，所以成双成对地接受来自另一个（或多个）具有孤立电子对的中性分子（或原子）提供的孤立电子对。
4．金属键（改性共价键）方式（金属单质）：由于许多同质的金属原子极度缺少电子，所以他们按一定规则紧密地排列在一起，让有限的电子在原子间流动，从而达到所有原子保持平衡。换句话说，就是多个原子共有一些自由电子。
然而，正是电子的上述四种基本中介方式，使百余种原子相互结合，结果形成了千变万化的大千世界。比如，一个氢原子和两个氧原子在电子的中介作用下形成了水分子，而众多的水分子中有的浮在空中成为云、成为雾，有的结为一体成为雪、成为雨，有的聚在一起成为溪、成为瀑布，有的流往一处成为河、成为江，有的汇于一地成为湖、成为海，更有一些与其他分子结合组成了更复杂的分子乃至细胞……