基础:碳、化学键与轨道
键的极性
并非每个共价键都公平地分享电子。当成键的两个原子对电子的拉力不同时,那对共享电子就会漂向更贪婪的一方,使键的那一端带轻微的负电、另一端带轻微的正电。这种偏斜的共享就是键的极性。再想想两个人合盖一条毯子:若有一方拉得更用力,毯子——连同暖意——就堆到他那侧,尽管谁也没有把它整个夺走。
键的极性由两个原子之间的电负性差决定。若差异基本为零(如 C-C 或 C-H),键就是非极性的,电子被均匀共享。若差异中等(C-O、C-N、C-Cl、O-H),键就是极性共价键:化学家在电负性较大的一端标一个小小的 δ−、另一端标 δ+,其中 δ 表示「部分」。若差异极大(如金属与非金属之间),电子基本上被转移,键就是离子键。所以极性是一道从非极性、经极性、到离子的滑动刻度,完全由谁拉得更猛来设定。
键的极性之所以重要,是因为它标出了反应发生的位置。极性 C-O 或 C-卤键上那个带轻微正电的碳,正是富电子的亲核试剂下手之处;带轻微负电的氧,则是缺电子的亲电试剂和酸性质子被吸引之处。极性键还会累加成分子的偶极矩,进而决定沸点和溶解度。有一个微妙之处:一个分子即使含有极性键,若这些键的极性方向相反、彼此抵消,整体仍可以是非极性的——对称的 CO2 就是如此。
氯甲烷(CH3Cl)中的 C-Cl 键是极性的:氯把电子云拉向自己(δ−),使碳带 δ+——这正是亲核试剂攻击那个碳的原因。
极性键带 δ+ 的那一端,正是来犯亲核试剂天然的攻击目标。
含有极性键的分子,若其键偶极因对称而相互抵消,整体仍可为非极性(如 CO2、CCl4)。键的极性与分子的极性不是一回事。
又称
另见