建立 2026-09-20 更新 2026-09-20

為什麼分子會吸水

蜂蜜、砂糖、鹽在潮濕的天氣容易結塊變濕，蠟燭與凡士林卻不會。差別在分子結構：能與水形成氫鍵的分子會把水抓住，不能形成氫鍵的分子會把水推開。本頁說明極性與氫鍵的觀念，並提供一套從化學式判斷親水性的方法，是理解保濕劑的基礎。

水分子與氫鍵

水（H₂O）的氧原子吸引電子的能力比氫強，所以氧帶部分負電（δ⁻），氫帶部分正電（δ⁺）。又因為分子是彎曲形（約 104.5°），正負電荷無法互相抵消，整個分子具有極性。

氫鍵（hydrogen bond）是一個分子中，接在氧或氮上的氫（δ⁺），被另一個分子的氧或氮（帶孤對電子，δ⁻）吸引所形成的作用力。

「相似者互溶」（like dissolves like）：極性物質溶於極性溶劑，非極性物質溶於非極性溶劑。所以：

官能基	給出氫鍵	接收氫鍵	對水的親和力
離子基團（–COO⁻、–SO₃⁻、–NR₃⁺）	–	有，並被水分子包圍（水合）	最強
醯胺（–CONH₂）	有	有	很強
羥基（–OH）	有	有	強
胺基（–NH₂）	有	有	強
羧基（–COOH）	有	有	強，電離後更強
羰基（C=O）、醚（–O–）	無	有	中等
酯（–COO–）	無	有	中等偏弱
苯環	無	極弱	疏水
碳氫鏈（–CH₂–、–CH₃）	無	無	疏水

「離子」最強，因為水分子會緊緊圍繞在帶電荷的基團外面。這也是為什麼羧酸變成鹽（如乳酸鈉、PCA 鈉）之後，比原本的酸更能吸水。

拿到一個化學式，依序問：

分子	分子式	極性基	碳數	與水的關係
己烷	C₆H₁₄	無	6	不溶
1-己醇	C₆H₁₄O	1 個 –OH	6	微溶
1,6-己二醇	C₆H₁₄O₂	2 個 –OH	6	易溶
山梨醇	C₆H₁₄O₆	6 個 –OH	6	極易溶
乙醇	C₂H₆O	1 個 –OH	2	任意互溶
鯨蠟醇	C₁₆H₃₄O	1 個 –OH	16	不溶
甘油	C₃H₈O₃	3 個 –OH	3	任意互溶

前四列是同樣六個碳，隨著 –OH 增加，由不溶變成極易溶。第五到七列說明：單看有沒有 –OH 不夠，還要看碳鏈的長度。

甘油的三個 –OH 都能給出氫，氧也都能接收氫，所以一個甘油分子可以同時與多個水分子形成氫鍵：

CH2-OH    每個 -OH 的 O 能接收水的 H（氫鍵接收者）
|         每個 -OH 的 H 能給水的 O（氫鍵給予者）
CH-OH
|
CH2-OH

三個 –OH 各自能同時給出與接收氫鍵，因此能圍繞著許多水分子，這就是甘油吸水、保濕的分子基礎。

吸濕性（hygroscopicity）是物質從空氣中吸收水蒸氣的能力，和「溶於水」是相關但不同的概念：

吸濕性與空氣的相對濕度（relative humidity, RH）有關：當保濕劑中水的「逃逸傾向」低於空氣中水蒸氣的傾向時，它會吸水，直到兩者達到平衡。因此：

各類成分的比較，請見常見保濕劑。