基礎:碳、化學鍵與軌道
鍵的極性
並非每個共價鍵都公平地分享電子。當成鍵的兩個原子對電子的拉力不同時,那對共享電子就會漂向更貪婪的一方,使鍵的那一端帶輕微的負電、另一端帶輕微的正電。這種偏斜的共享就是鍵的極性。再想想兩個人合蓋一條毯子:若有一方拉得更用力,毯子——連同暖意——就堆到他那側,儘管誰也沒有把它整個奪走。
鍵的極性由兩個原子之間的電負性差決定。若差異基本為零(如 C-C 或 C-H),鍵就是非極性的,電子被均勻共享。若差異中等(C-O、C-N、C-Cl、O-H),鍵就是極性共價鍵:化學家在電負性較大的一端標一個小小的 δ−、另一端標 δ+,其中 δ 表示「部分」。若差異極大(如金屬與非金屬之間),電子基本上被轉移,鍵就是離子鍵。所以極性是一道從非極性、經極性、到離子的滑動刻度,完全由誰拉得更猛來設定。
鍵的極性之所以重要,是因為它標出了反應發生的位置。極性 C-O 或 C-鹵鍵上那個帶輕微正電的碳,正是富電子的親核試劑下手之處;帶輕微負電的氧,則是缺電子的親電試劑和酸性質子被吸引之處。極性鍵還會累加成分子的偶極矩,進而決定沸點和溶解度。有一個微妙之處:一個分子即使含有極性鍵,若這些鍵的極性方向相反、彼此抵消,整體仍可以是非極性的——對稱的 CO2 就是如此。
氯甲烷(CH3Cl)中的 C-Cl 鍵是極性的:氯把電子雲拉向自己(δ−),使碳帶 δ+——這正是親核試劑攻擊那個碳的原因。
極性鍵帶 δ+ 的那一端,正是來犯親核試劑天然的攻擊目標。
含有極性鍵的分子,若其鍵偶極因對稱而相互抵消,整體仍可為非極性(如 CO2、CCl4)。鍵的極性與分子的極性不是一回事。
又稱
另見