有機化學的基礎223
1. 所有的化學反應都包含化學鍵的1.「形成」或2.「斷裂」，或3.「形成」與「斷裂」。
2. 原子「A」和「B」之間的「σ鍵」斷裂的方式之一是，把共價電子平均分配給2個原子（1個分配給A，另一個分配給B），產生中性物種「自由基radical」。這樣的過程稱為均勻斷裂homolytic cleavage或homolysis。
3. 以下是均勻斷裂的二個範例
4. 在「均勻斷裂」，「共價鍵」的2個「電子」平均分配給每個「鍵結原子」，一個鍵結原子分配到1個「電子」，化學鍵斷裂，並且形成2個「自由基」。
5. 另一種「化學鍵」斷裂模式，「σ鍵」的2個「電子」都跑到其中一個「鍵結原子」上，另一個「鍵結原子」完全沒有得到任何「電子」，這種情形稱為非均勻斷裂heterolytic cleavage或heterolysis。
6. 非均勻斷裂會產生一個陽離子和陰離子：
7. 從化學鍵得到2個「共價電子」的原子是「陰離子」，失去2個「共價電子」的是「陽離子」。
8. 化學鍵斷裂的焓變化，深受鍵能bond strength和溶劑能 salvation energy的影響。
9. 化學鍵斷裂時，「電子」到底會往哪裡移動？這要比較2個原子的「陰電性」，看哪一個原子的「陰電性」比較強來決定。「陰電性」更強的原子，更有能力吸引「電子」。
10. 為了說明這2種「電子」的運動，我們用「半箭頭」代表1個「電子」移動（均勻斷裂），「全箭頭」代表2個「電子」移動（非均勻斷裂）。
n 翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. Whitesell《Organic Chemistry》
徐弘毅：
1. 分子，是由一群互相強烈吸引的「原子」組成。這群「原子」由於彼此的引力很強，不容易被破壞，因此形成一個穩定的「分子系統」，「分子系統」內部的物理世界與周遭環境隔離。
2. 分子系統內，互相吸引的原子們，有一個無形的力量彷彿鋼骨貫穿它們，使得原子不論怎麼移動、旋轉，都不會改變彼此順序與相對位置。這股力量就是「化學鍵」的鍵能。
3. 「原子核」帶「正電荷」，因此，二個原子互相吸引的「化學鍵」區域，是「正電荷」最強烈的地方，也是最吸引「電子」的地方。
4. 「化學鍵」是電子雲密度最高的地方；二個鍵結原子的最外層電子，當然也深受吸引，因此，它們的最外層電子就位於化學鍵的中間，稱為「價電子」。
5. 所以，觀察二個「鍵結原子」的「最外層電子」（價電子），在「化學鍵」的狀態，就能知道這二個「原子」彼此的引力關係。
6. 「化學鍵」斷裂，就是指「分子系統」中，本來互相吸引的二個「原子」，分開了、不再互相吸引了。
7. 如果二個「鍵結原子」分開的力量是勢均力敵，那麼，就會各自帶走自己「最外層的電子」，成為二個「自由基」。這就是化學鍵「均勻斷裂」。
8. 如果「鍵結原子」分開的力量一強一弱，那麼，引力較強的「原子」，會帶走對方的最外層的那1個「價電子」，也可以看成是直接拿走化學鍵中間的2個「價電子」（包含自己與對方的價電子），這就是「陰離子」。
9. 而引力較弱的「原子」，會失去自己最外層的那1個「價電子」，也可以看成是失去「化學鍵」中間的2個「價電子」（包含自己與對方的價電子），這就是「陽離子」。以上的情況就是「非均勻斷裂」。
10. 為什麼會有鍵結原子的引力一強一弱的情況呢？
11. 每個原子的「原子核的數量」不同，遮蔽原子核引力的電子雲密度不同，原子追求最大穩定的能量不同（鹵素只要再1個電子就可以滿足八個電子的穩定目標，所以搶奪的能力較強），這些因素導致每個原子對電子的引力不同。
12. 原子對電子的引力稱為陰電性或負電性。所以，化學鍵斷裂時，「電子」到底會往哪裡移動？這要比較2個原子的「陰電性」，看哪一個原子的「陰電性」比較強來決定。「陰電性」更強的原子，更有能力吸引「電子」。
13. 化學鍵斷裂的焓變化，深受「鍵能bond strength」和「溶劑能 salvation energy」的影響。
14. 鍵能，分子中的原子互相吸引的能量；「鍵能」愈強，要打斷就愈不容易，所以，需要耗費的熱含量就愈多。
15. 「溶劑能」就是周遭環境的「自由基」或「離子」，吸引分子化學鍵上的原子來鍵結的能量。「自由基」或「離子」吸引鍵結原子的力量愈強，「化學鍵」就被破壞得愈厲害，那麼，打斷「化學鍵」所需的熱含量就可以小一點。
沒有留言:
張貼留言