氧原子(电负性:一场势均力敌的原子拔河)
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篇首语:历史和哲学负有多种永恒的责任,同时也是简单的责任。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了氧原子(电负性:一场势均力敌的原子拔河)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
氧原子(电负性:一场势均力敌的原子拔河)
化学无处不在:在我们服用的药物中,在不粘锅上的聚四氟乙烯涂层中,在地球上所有生物的细胞中。元素周期表上的每一种元素都有点不同——它的重量、亚原子粒子的数量、物质的状态、熔点等等,使得它在其他元素中独一无二。一个原子的一个重要性质是电负性,这在很大程度上决定了它如何与其他原子组合形成分子。
原子拔河
“电负性是衡量一个原子对电子的亲和性,它是每个原子的内在特征,”乔治亚大学化学系副教授埃里克·费雷拉说。“它基于原子特有的许多因素,包括原子的大小和原子核中质子的数量。”
一个原子的电负性本质上是对共享电子在该原子附近被发现的相对可能性的测量。
费雷拉说:“这有点像两个人用绳子玩拔河。”“个体就是原子核,绳子就是电子。如果每个人的拉力相等,那么绳子就会被均等地分享。但如果一个人比另一个人拉得更用力,那么绳子就会越来越多地聚集在拉得更用力的人身上。实际上,用力拉的那个人电负性更强,把绳子(或电子)密度拉向它。”
你应该还记得高中化学课上讲过的,原子核中的质子是带正电的,因此会吸引带负电的电子绕着它们转。当两个原子结合在一起时,它们结合在一起的一种方式是共用一对电子——这被称为共价键。但是,共价键中的原子可能不会平等地共享电子的监护权——如果两种不同元素的原子在共价键中共享电子,电子可能会比另一个原子更接近原子核。一个很好的例子就是水分子中一个氧原子和两个氢原子之间形成的键:氧原子的原子核比氢原子的原子核更能吸引共享电子。因此,氧原子的电负性比氢的强它比氢更容易把电子吸引到原子核上。
日常电负性
人类每天利用电负性的一个很好的例子是聚四氟乙烯,一种聚合物聚四氟乙烯(PTFE),它可以覆盖在平底锅上,防止你炒鸡蛋粘在上面。这种聚合物是一个长链的碳-碳键,每个内部的碳原子也有两个氟原子与之相连。在所有元素中,氟的电负性最强,所以成键电子被紧紧地束缚在氟原子上。
分子可以通过特殊的相互作用相互吸引,比如伦敦色散力。当分子中不断移动的电子被拉到分子的某个区域时,就会产生这种力,在分子中形成带更多负电荷的点和带更多正电荷的点。
在特氟隆这个特殊的例子中,因为氟的电负性非常强,它的原子核使电子的移动量最小化——氟原子对电子的吸引力非常大,以至于它们几乎不愿意在碳原子的原子核周围活动。这意味着会产生吸引伦敦色散力的电子运动被抵消,这导致了特氟隆的“不粘”特性。
电负性也影响了药物的创造:
费雷拉说:“许多药物都是小分子,它们被设计用来与体内某些具有特定功能的蛋白质相互作用。”“这些相互作用是基于分子的物理形状,以精确地适应蛋白质受体的形状——想象一把钥匙适合一个锁。这些分子间的相互作用可以建立在静电力的基础上,因此人们可以根据特定原子的电负性来设计药物,以最大限度地提高相互作用的效果。
所以,下次你喝一杯水、做一个烤奶酪三明治或者吃药的时候,要感谢化学让每一种元素都有所不同——有些元素比其他元素更有吸引力。
相关参考
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