電負度(Electronegativity)（三）：溶解度(Solubility)、酸的強度(Acidity)

Posted on 2010/12/30 in 化學, 化學鍵, 物質構造 with 沒有迴響 22,735 views

電負度(Electronegativity)（三）：溶解度(Solubility)、酸的強度(Acidity)
台北縣立三民高級中學化學科林秀蓁老師/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

因為共價鍵的鍵結原子之間的電負度差異，造成鍵結原子對鍵結電子對的不對等吸引力，產生分子鍵極性(bond polarity)，稱為偶極矩(dipole moment)。由於偶極矩為向量，當分子的偶極矩不為零時，分子具有極性。分子極性可以用來解釋許多分子的物理與化學性質，例如：原子間與分子間作用力─化學鍵、極性、氫鍵、分子結構等性質，而也能讓我們以原子團極性或原子團部分帶電，解釋許多反應的差異─反應方位、活化錯合物（中間體）、酸的強度及溶解度等相關性質。

分子的溶解度差異我們常用所謂的「同性互溶」(likes dissolve likes)來解釋，即極性分子溶於極性溶劑中；非極性分子溶於非極性溶劑中，難溶或不溶於極性溶劑中。這是因為極性分子和極性溶劑可以以微弱靜電吸引力結合互溶，而非極性分子和非極性溶劑則以凡德瓦力相互作用力形成紊亂的分子混合物。

在酸鹼定義中依布忍司特—羅瑞(Brψnsted-Lowry)的定義：給予質子為酸、接受質子為鹼，酸的強度就取決於給予質子的傾向；而電負度愈高吸引電子能力愈強的元素與H結合，可造成給予H⁺傾向愈強；為了分析分子結構與酸的強度關係，將酸以共價氫化物與含氧酸分別討論：

(1) 共價氫化物酸度受電負度及離子電荷密度（或原子大小）所影響：

$$\mathrm{HA+H_2O\rightleftharpoons H_3O^++A^-}$$

同列元素氫化物酸的強度：NH₃＜H₂O＜HF
H和F電負度差比H和O、H和N大，其鍵結具有較高離子性，H⁺容易釋出，H-O和H-N為一般共價鍵相較H-F穩定，其中H-O鍵的離子性又比H-N鍵高。

(2) 含氧酸在相同質子酸的數目下，酸度受電負度所影響：

$$\mathrm{HOZ+H_2O\rightleftharpoons H_3O^++OZ^-}$$

同列元素含氧酸之酸的強度：HOI＜HOBr＜HOCl
因為Cl電負度高對O的電子密度吸引度大於Br，等於削弱了O-H鍵，故H⁺容易釋出。

酸的強度也受到多氧含氧酸中心元素氧化數的影響，例如酸的強度：HOCl＜HOClO＜HOClO₂＜HOClO₃，這是因為Cl的氧化數從 +1增加到 +7，對四周O的吸引力跟著大幅增加，O-H鍵變弱，H⁺容易釋出。這個原因也可解釋CH₃COOH為酸，而C₂H₅OH為中性溶液；B(OH)₃為酸，而Al(OH)₃為鹼；以及Mg(OH)₂為鹼，而Be(OH)₂卻為兩性氫氧化物。

參考資料：
1. Charles E.Mortimer，吳惠平譯述，《大學化學》，科技圖書股份有限公司，民國84年。
2. Walter W. Linstromberg and Henry E. Baumgarten，賀孝雍譯，《有機化學》，曉園出版社，民國74年。
3. 曾國輝編著，《原子結構》，建宏出版社，民國84年。
4. 曾國輝編著，《典型元素》，建宏出版社，民國84年。
5. WIKIPEDIA網站—Electronegativity http://en.wikipedia.org/wiki/Electronegativity

關鍵字：
電負度(electronegativity)、布忍司特－羅瑞(Brψnsted-Lowry)酸鹼定義、酸的強度、溶解度(solubility)、同性互溶(likes dissolve likes)、反應方位(orientation)、氧化數(oxidation number)。