相信大家都有過這樣的經驗 當吃過油炸的食物 手上油膩膩的 或臉上殘留著油性污垢時 光是用水怎麼沖洗也沖洗不乾淨 這讓人感到困擾 因為清潔不乾淨 不僅會影響肌膚的健康 也會影響美觀 那到底是什麼讓油污難以清潔呢？ 這時候應該要怎麼做呢？ 讓我們一起來探討吧！ 兩原子共用價電子對形成共價鍵時 鍵結電子對的電子密度分布情形 會受到兩原子的電負度影響 而分為兩種形式 當鍵結電子對 為兩個電負度相似或相同的原子所共用時 電子雲會均勻分布在兩原子核之間 此為非極性共價鍵 例如：氫、氧、氟、氯等 當兩原子電負度不同時 電負度大的原子會將電子吸引過去 使共用電子對的電子密度分布不平均 一端帶有部分負電荷 另一端則帶有部分正電荷 此稱為極性共價鍵 例如：氟化氫、氯化氫、一氧化碳等 定量計算上可以用鍵偶極矩 來衡量共價鍵的極性大小 並用向量符號來表示 箭頭方向為電子雲偏向的方向 即由帶有部分正電荷端 指向帶有部分負電荷端 因此氯化氫與一氧化碳的表示如畫面所示 當兩原子電負度差異愈大 電子偏向一端的情形越明顯 共價鍵的極性越大 即鍵偶極矩越大 當差異足夠大時 電負度大的原子容易形成陰離子 電負度小的原子形成陽離子 此時就會形成離子鍵 一般認為當兩原子電負度差大於1.5時 就屬於離子鍵 但高中階段則將金屬和非金屬原子間的鍵結 視為離子鍵 下列原子間的作用力 何者具有極性共價鍵？ 因為氫和氟的電負度不同 因此氫和氟之間的作用力為極性共價鍵 氟氣和臭氧因為是同一種原子 所以是非極性共價鍵 氟化鈉則為離子鍵 若分子具有極性共價鍵一定就會是極性分子嗎？ 讓我們先來看看雙原子分子吧！ 在雙原子分子中 僅具有共價鍵 因此非極性共價鍵形成的分子即為非極性分子 例如氫、氟、氧、氮、氯……等 而極性共價鍵形成的則是極性分子 例如氟化氫、氯化氫、一氧化碳......等 但在多原子分子中則不盡然如此！ 一個分子是否具有極性 除了由鍵的極性來判斷 分子的形狀也會影響唷！ 多原子分子的極性與各鍵偶極矩的向量和有關 當鍵偶極矩互相抵銷時 會形成非極性分子 例如二氧化碳分子為直線形 兩個鍵偶極矩大小相等 方向相反 因此會互相抵銷掉 造成二氧化碳為非極性分子 當鍵偶極矩無法完全抵銷時 會形成極性分子 例如水分子為彎曲形 兩個鍵偶極矩無法完全抵銷 造成氧原子端帶負電荷較多 因此水分子具有極性 三氟化硼為平面的分子 三個鍵偶極矩會互相抵銷掉 因此是非極性分子 而氨的分子為三角錐形 三個鍵偶極矩的向量和顯示氮原子上的負電荷較多 因此是極性分子 甲烷是四面體的結構 可以看成其中三個碳氫形成的鍵偶極矩向量和 與剩下一個碳氫的鍵偶極矩互相抵銷 下列分子中 哪些是極性分子？ 由於四氯化碳與二氯甲烷為四面體的結構 因此四氯化碳中的鍵偶極矩會互相抵銷 而二氯甲烷不會 氯化鈹為直線型的分子 左右兩邊的鍵偶極矩會互相抵銷 甲醛是平面的分子 但會在氧原子一端帶有較多的負電荷 而苯為平面的分子 四周圍的鍵偶極矩合正好為零 過去在溶解度的章節中提到同類互溶的概念 同類主要就是指極性 極性分子易溶於極性溶劑 非極性分子易溶於非極性溶劑中 如果我們將正己烷和水加在一起 會發現正己烷和水不互溶 因為水是極性的分子 正己烷是非極性的分子 而正己烷的密度比水小 因此會觀察到正己烷在上層、水在下層 中間有一個界面 無法混合均勻 之前提到的萃取也應用了同類互溶的概念喔！ 首先準備兩支試管 分別加入水和正己烷 然後再加一些碘的固體 會發現 碘可溶於正己烷使溶液呈現紫色 但卻難溶於水 會沉澱在底部 為什麼會有這樣的現象呢？ 這是因為碘是非極性分子 而正己烷也是非極性分子 碘可溶於正己烷中 但水是一種極性分子 所以非極性的碘分子難溶於水中 只能沉在底部 因此當我們將正己烷加入含有碘的碘酒溶液中 會先觀察到比水輕 且與水不互溶的正己烷浮在上層 搖晃後正己烷可將碘固體溶進去而呈紫色 進而萃取分離出碘酒中的碘了 說到這邊 你想到為什麼手上都是油污 或殘留在臉上的油性污垢時 單純使用水無法有效清潔了嗎？ 是因為油水不互溶 我們需要加一些界面活性劑 例如肥皂 肥皂成分為界面活性劑 其分子結構同時擁有極性親水端和非極性親油端 這樣就可以形成微胞使油水互溶 沖水後即可洗掉臉上油汙 使用卸妝油也是常用的方法 卸妝油主要成分是油脂以及少量界面活性劑 更能吸附並溶解人體油脂 和彩妝中的蠟或色素等非極性成分 除油效果更為明顯 今天我們學了好多 讓我們來重點整理一下： 原子間的共用價電子對電子分布的情形 受到兩原子的電負度大小而影響 若兩原子電負度差不多或相同時 電子會平均分布 形成非極性共價鍵 若兩原子電負度不同時 電子會偏向電負度大的原子 形成極性共價鍵 一個分子是否具有極性 要從鍵偶極矩的向量和來判斷 若鍵偶極矩合為零 則是一個非極性分子 若鍵偶極矩無法互相抵銷掉 則分子具有極性 最後 極性會影響物質的溶解度 過去提到的同類互溶 就是極性物質溶於極性溶劑 非極性物質溶於非極性溶劑 若將摩擦後帶靜電的塑膠尺靠近水束 可以發現水束發生偏折了 為什麼會發生這種現象呢？ 歡迎在底下留言和我們分享喔 下次見囉 掰掰！