※ 引述《remann (瑞曼)》之銘言： : 一本有機課本提到 : 酯類也是極性物質......。 : 大部分的酯類不溶於水，卻可溶於乙醚、丙酮等極性的有機溶劑中。 : ~~~~~~ : 想請教的是，剛開始學的"極性分子易溶於極性溶劑,非極性分子易溶劑非極性溶劑" : 是不是有些地方修正。 : 或者是說 酯類還不夠有極性? : 能否提供我幾個關鍵字眼去尋找 一個分子如果有"極性官能基",就通常被稱為"極性分子", 極性官能基指的是具有高度極化的共價鍵,如OH基,C=O基,NH2基...等. 一個有機分子中通常含有極性與非極性的部分, 例如:正丁醇 ↓右邊的羥基是極性的 CH3-CH2-CH2-CH2-OH ↑ 左邊的烷基是非極性的 而一個有機物在水中溶解度的大小,與極性/非極性部分的比例有很大的關係. 極性部分因為與水有氫鍵等作用力,又稱親水端, 非極性部分與水的作用力低,因此在水中趨向利用分散力聚集在一起,又稱疏水端. 以醇類為例,以下僅考慮具有一個OH基在1號碳的直鏈一元醇: 醇類 溶解度(g/100g水@25℃) 甲醇 無限 乙醇 無限 丙醇 無限 丁醇 6.3 戊醇 2.7 己醇 0.59 庚醇 0.1 雖然所有上述的醇類都具有同樣的一個OH基, 但當碳數增加,因為非極性的部分(疏水端)增大了, 疏水端面積增加使彼此間作用力增大,而使形成水溶液在能量上更為不利, 故在水中的溶解度也逐漸降低. 若在同樣碳數下,將OH基的數量增加,親水端比例增加了, 溶解度也會增加,如戊醇微溶於水,但戊五醇(其一異構物又稱木糖醇), 在水中溶解度很大,跟砂糖差不多. 又如聚乙烯醇,分子式[CH2-CH(OH)]n, 雖然是聚合物,分子量非常大,但因每兩個碳就有一個OH基, 故在水中溶解度亦大(一般勞作用的膠水就是聚乙烯醇的水溶液)! 要判斷具有一個極性官能基的簡單直鏈有機化合物溶於水與否, 有個簡單的法則--大致上以碳數=4為分界,少者易溶,多者難溶. 可由以下的溶解度表看出趨勢: C數\溶解度\分類 1-醇類 1-醛類 2-酮類 羧酸 1-胺類 1 無限 無限 n/a 無限 無限 2 無限 無限 n/a 無限 無限 3 無限 20 無限 無限 無限 4 6.3 7 29 無限 (易溶) 5 2.7 1.4 6 5 (易溶) 6 0.59 0.6 1.4 0.92 1.2 7 0.1 0.13 0.43 2.8* 微溶 *羧酸類在水中的溶解度有呈鋸齒狀的趨勢,與晶格排列緊密度有關,在此就不詳述. 而同樣碳數下,若支鏈增加,會使分子非極性部分的表面積降低, 使得溶解度高於直鏈的異構物. 以丁醇為例: 異構物 溶解度 1-丁醇(正丁醇) 6.3 2-丁醇(第二丁醇) 12.5 2-甲基-1-丙醇(異丁醇) 9.5 2-甲基-2-丙醇(第三丁醇) 無限 因此"酯類難溶於水"這句話僅限於"四個碳以上的(單)酯", 因為酯基-(C=O)-O-也是個極性的官能基,碳數在4以下的酯類易溶於水: 碳數 酯類(代表例) 溶解度 2 甲酸甲酯 30 3 甲酸乙酯 10 乙酸甲酯 32 4 乙酸乙酯 8.3 5 乙酸丙酯 2 6 乙酸丁酯 0.83 而當非極性部分增大,溶解度也就降低, 例如油脂類也屬於酯類,還具有三個酯基, 但因非極性部分太大(以三硬脂酸甘油酯為例,有57個碳), 相較之下3個極性的酯基只佔了非常小的部分,故油脂不溶於水. 同樣的道理,在萃取實驗中可能會帶給許多人"醚類難溶於水"的印象, 但實際上醚基(R-O-R')可與水形成氫鍵,也是極性的官能基, 故碳數低於四的醚類(甲醚、甲乙醚)在水中溶解度其實很高. 總歸一句話,一個有機物水溶性的大小,與極性官能基的"數量"沒有絕對的關係, 而與極性官能基"佔整個分子的比例"關係較大. --

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