陰電性Electronegativity 與鍵能 Bond Energies

有機化學的基礎196

1.      【陰電性】假如「質子所鍵結的元素」陰電性強，那麼化學鍵就會有極性polar，通常這種分子的酸性比較強。

2.      舉例來說，由第二列元素組成的酸性化合物－甲烷CH4（pKa大約48）、氨NH3（pKa=38）、水H2O（pKa=16）、氫氟酸HF（pKa=3）－這幾個分子，隨著「質子鍵結的原子」陰電性愈來愈強，酸性愈來愈強。

（特別留意pka是指數，因此，氫氟酸HF的酸性大約是甲烷CH4的45倍）。

3.      【鍵能】反應週期表「由上而下」一整行元素的酸性變化趨勢，與光考慮陰電性預期的結果相反。

4.      一直行元素由上到下，雖然陰電性逐漸減弱，但隨著質量逐漸增加，原子吸收負電荷的能力也跟著增加，因為原子的體積變得愈來愈大。

5.      舉例來說，週期表鹵素X這一行，陰電性由強而弱的順序是F＞Cl＞Br＞I，但是，「H－X」（和C－X）的鍵解離能卻由HF到HI逐漸減弱，這是因為電子軌域體積，從F、Cl、Br、到I，逐漸愈來愈大。

6.      所以，HI的酸性（pKa≒－10）比HBr的酸性（pKa≒－9）強，而HBr的酸性又比HCl的酸性（pKa≒－7）強，接著，HCl的酸性又比HI（pKa≒+3）強。

n   翻譯編寫 Marye Anne Fox, James K. Whitesell《Organic Chemistry》

徐弘毅：

1.      影響酸性強弱的因素有許多：一、酸分子中的原子，吸引「氫的電子」的能力愈強，酸性愈高。例如，具有較強陰電性的原子O、F、Cl，比較有能力搶奪「氫的電子」。

2.      影響酸分子吸引「氫的電子」的因素除了陰電性，還有鍵能、誘導效應等等。實際上，酸的強度往往是各種因素交互作用的結果，所以，同一個現象可能會有許多種不同的解釋角度。

3.      鍵能也可以用空間結構的角度來解釋。二、酸分子與「氫」鍵結的結構愈脆弱，酸性愈強。舉例來說，雖然「氟F」的陰電性比「碘I」強許多，掠奪氫的電子的能力更強，但是，「氫氟酸HF」的酸性卻比「氫碘酸HI」弱，為什麼？

4.      「碘I」的體積半徑比「氟F」大將近一倍（I半徑0.133nm，F半徑0.071nm），所以，「碘原子核」與「氫原子核」的距離比較遠，二個實心的「原子核」間隔著龐大的中空區域（電子軌域），所以比較不穩定。

5.      而「氟原子核」與「氫原子核」之間的 距離比較近，當它旋轉的時候，中心「氟原子核」與外殼「氫原子核」之間的中空區域小很多，結構更紮實緊密，所以比較穩定。