基礎:碳、化學鍵與軌道
電負性
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想像寒夜裡兩個人合蓋一條毯子。如果其中一個愛搶被子,毯子就會堆到他那一側。電負性就是原子的「搶被子」能力:衡量一個原子在與另一個原子成鍵時,把共享的成鍵電子往自己這邊拉的強弱。有的原子拉得猛(氧、氟),有的拉得輕(碳、氫),而兩個成鍵原子之間的差異,決定了電子偏向哪一邊。
化學家用鮑林(Pauling)標度給它打分:氟最貪婪,約 4.0,氧約 3.4,氮 3.0,碳 2.5,氫 2.1;金屬則很低。它在週期表中的趨勢很簡單:越往上、越往右,電負性越高,因為體積小、核拉力強的原子把電子抓得最緊。當兩個電負性相等的原子成鍵時,它們平均分享,鍵是非極性的;當二者不同時,電負性更大的原子佔去更多的電子雲,鍵就變得有極性。
電負性之所以重要,是因為它悄悄驅動著有機化學的大半。兩個成鍵原子之間的電負性差,告訴你鍵在哪裡有極性、哪一端帶部分負電荷,也因此告訴你分子在哪裡容易被來犯的親核試劑或親電試劑攻擊。羰基 C=O 的極性、O-H 的酸性、氯的誘導拉電子效應——都可追溯到電負性。注意它是原子在鍵中的相對、比較性質,而不是你能在孤立單個原子上測出的固定的力。
在 C-O 鍵中,氧(電負性 3.4)拉得過碳(電負性 2.5),於是氧帶部分負電荷、碳帶部分正電荷。在 C-C 或 C-H 鍵中差異極小,所以這些鍵基本上是非極性的。
一處電負性差異,把平均共享的鍵變成有極性的鍵,帶上天生的正負兩端。
電負性是原子在鍵中的性質,且是比較性的;它不同於電子親和能或電離能,儘管三者相關。
又稱
另見