碳正离子

碳原子通常喜欢共用四对电子，安稳地拥有完整的八隅体。碳正离子是一个被「亏空」了的碳原子：它带正电，因为它周围只有六个电子，比它想要的少了一根键。它对电子又饿又急，因此极其活泼、寿命极短。

这个缺电子的碳只与三个基团成键，为了让这三根键尽量分得开，它变得扁平：三根键指向一个三角形的三个角、互成 120 度（sp2 杂化），留下一个空的 p 轨道朝上下伸出，像一个等待被填满的空口袋。碳正离子并非一样不稳定。叔碳正离子（连着三个碳）比仲碳的稳定，仲碳又胜过伯碳，伯碳又胜过甲基正离子。原因是相邻的 C-H 和 C-C 键能把电子云密度送进那个空轨道，既穿过空间（超共轭），也沿着键传递（诱导效应），缓解电子的亏空。如果旁边正好有一个双键或孤对电子，共振还能更显著地稳定这个正离子（如烯丙基和苄基正离子）。

碳正离子是有机化学中许多剧情的主角。它出现在 SN1 取代、E1 消除、烯烃的亲电加成以及傅-克反应中。由于更稳定的碳正离子会优先生成，它们的稳定性次序才是马氏规则背后真正的原因。正因为太不稳定，它会立刻抓住最近的电子来源，甚至会重排自身的骨架以变得更稳定。