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有機化學/有機化學基礎概念/電負性

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< 原子結構 | 成鍵 >



每當兩個原子形成化學鍵時,每個原子的原子核都會吸引另一個原子的電子。電負性是衡量這種吸引力強度的指標。

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據說原子的幾個特徵具有“週期性趨勢”,這意味著一個週期中不同的原子基於它們的位置具有可識別的相互關係。這令人困惑嗎?將元素週期表想象成一張合影,可能是一支非常大的籃球隊的合影。每個週期是照片中一排球員,而“攝影師”決定根據他們的特徵來排列“球員”。當然,除了質子數之外,沒有刻意地根據任何其他特徵來排列元素週期表,但無論如何,某些屬性在其佈局中都是一致的。

原子尺寸是一個顯示週期性趨勢的特徵。在原子半徑的情況下,“攝影師”(門捷列夫以及此後的其他人)決定根據尺寸排列“球員”(原子),最矮最小的球員位於右上角。當您沿著一個週期(一行)從左到右移動時,原子依次變小。氟比碳小,而碳比鎂小。這是因為原子核中的質子數增加,而增加的電子無法遮蔽彼此不受原子核正電荷的吸引力的影響。

記住最大 > Li > Be > B > C > N > O > F > Ne > 最小


另一個具有周期性趨勢的特徵是電離能。這是從原子中去除一個電子所需的能量。由於所有原子都偏愛惰性氣體的電子構型,因此元素週期表最左側的原子最容易放棄第一個電子。(在幾乎所有情況下,金屬都容易放棄第一個電子。)鹵素只需要一個電子就能填滿其外層殼層,因此需要大量的能量才能放棄一個電子,因為如果它們獲得一個電子而不是放棄一個電子,它們會更穩定。電離能與原子半徑相反,因此,因為電離能從一個週期從左到右增加。

記住電離所需的能量最少 < Li < Be < B < C < N < O < F < Ne < 電離所需的能量最多


電負性可能是最重要的週期性趨勢,它與電離能沒有直接關係——但其趨勢相同,從左到右增加。此外,同一族中的元素(如鹵素族)隨著原子序數的增加而獲得穩定性,因此電負性族中最小的成員通常是最電負性的。一般來說,可以說,在元素週期表中的一週期(行)或一族(列)中,元素越靠近氟,其電負性就越強。對於元素週期表中的 VIIA 族(上面提到的鹵素),請記住以下關係

記住最電負性 > F > Cl > Br > I > 最不電負性

並且記住最不電負性 < Li < Be < B < C < N < O < F < 最電負性


(注意,惰性氣體氖不在電負性圖表上。在其非電離形式中,惰性氣體通常被視為沒有電負性。)

有機化學中常見原子的電負性

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  • C - 2.55
  • H - 2.20
  • N - 3.04
  • O - 3.44
  • P - 2.19
  • S - 2.58
  • Cl - 3.16
  • Br - 2.96
  • F - 3.98

更高的數字代表更強的電子吸引力。

當電負性相似的原子鍵合時,就會形成非極性共價鍵。

常見的非極性鍵

C-C

H-C

當電負性略有不同的原子鍵合時,就會形成極性共價鍵。

常見的極性鍵

δ+ C-O δ-

δ+ C-N δ-

δ- O-H δ+

δ- N-H δ+

δ- 和 δ+ 代表部分電荷

當電負性非常不同的原子鍵合時,就會形成離子鍵。

維基百科的電負性內容

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在 WP 上
電負性

電負性是衡量原子或分子在化學鍵中吸引電子的能力。形成的鍵型別在很大程度上取決於參與鍵合的原子之間的電負性差異。電負性相似的原子將彼此共享電子並形成共價鍵。然而,如果差異太大,電子將永久轉移到一個原子,形成離子鍵。此外,在共價鍵中,如果一個原子比另一個原子拉得更緊,就會形成極性共價鍵。

電負性的反面,原子失去電子的能力,被稱為電正性。

兩種電負性標度被普遍使用:鮑林標度(1932 年提出)和穆裡肯標度(1934 年提出)。另一個建議是阿勒德-羅喬標度。

鮑林標度

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鮑林標度由萊納斯·鮑林在 1932 年提出。在這個標度上,電負性最強的化學元素(氟)的電負性值為 3.98(教科書通常將這個值定為 4.0);電負性最弱的元素(鍅)的電負性值為 0.7,其餘元素的電負性值介於兩者之間。在鮑林標度上,氫的電負性值被任意指定為 2.1 或 2.2。

'δEN' 是兩個原子或元素之間的電負性差異。原子間鍵合的電負性差異較大(大於或等於 1.7)的鍵通常被認為是離子鍵,而 1.7 到 0.4 之間的鍵被認為是極性共價鍵。低於 0.4 的值被認為是非極性共價鍵,電負性差異為 0 表示完全非極性共價鍵。

穆裡肯標度

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穆裡肯標度由羅伯特·S·穆裡肯在 1934 年提出。在穆裡肯標度上,數字是透過平均電離能和電子親和能得到的。因此,穆裡肯電負性直接用能量單位表示,通常用電子伏特表示。

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每個元素都有一個特徵電負性,在鮑林標度上從 0 到 4 不等。電負性最強的元素氟的電負性為 3.98,而電負性最弱的元素,如鋰,的電負性值接近 1。電負性最弱的元素是鍅,其電負性值為 0.7。通常,電負性沿族向下減小,沿週期向右增加,如下所示。在一個週期內,非金屬傾向於獲得電子,金屬傾向於失去電子,因為原子努力實現穩定的八隅體。沿族向下,核電荷對最外層電子殼層的影響較小。因此,電負性最強的原子位於元素週期表的右上角,而電負性最弱的元素位於左下角。因此,一般來說,原子半徑沿元素週期表從左到右減小,但電離能增加。

→ 原子半徑減小 → 電離能增加 → 電負性增加 →
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
週期
1 H
2.20
He
 
2 Li
0.98
Be
1.57
B
2.04
C
2.55
N
3.04
O
3.44
F
3.98
Ne
 
3 Na
0.93
Mg
1.31
Al
1.61
Si
1.90
P
2.19
S
2.58
Cl
3.16
Ar
 
4 K
0.82
Ca
1.00
Sc
1.36
Ti
1.54
V
1.63
Cr
1.66
Mn
1.55
Fe
1.83
Co
1.88
Ni
1.91
Cu
1.90
Zn
1.65
Ga
1.81
Ge
2.01
作為
2.18

2.55

2.96

3.00
5
0.82

0.95

1.22

1.33

1.6

2.16

1.9

2.2

2.28

2.20

1.93

1.69

1.78

1.96

2.05

2.1

2.66

2.6
6
0.79

0.89
*
 

1.3

1.5

2.36

1.9

2.2

2.20

2.28

2.54

2.00

1.62

2.33

2.02

2.0

2.2

 
7
0.7

0.9
**
 
釒盧
 
釒杜
 
釒喜
 
釒波
 
釒黑
 
釒麥
 
釒達
 
釒倫
 
釒鎶
 
釒倪
 
釒鈇
 
釒莫
 
釒利
 
釒素
 

 
鑭系元素 *
 

1.1

1.12

1.13

1.14

1.13

1.17

1.2

1.2

1.1

1.22

1.23

1.24

1.25

1.1

1.27
錒系元素 **
 

1.1

1.3

1.5

1.38

1.36

1.28

1.13

1.28

1.3

1.3

1.3

1.3

1.3

1.3

 
使用鮑林標度元素週期表中的電負性



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