1.      分子的結構，控制自由基的穩定度與幾何造型，同樣的道理，碳陽離子的特性也深受結構影響。

2.      「碳」原子在「醇」分子的混成軌域是「sp3」，變成「碳陽離子」之後變成「sp2混成軌域」，製造一個平面構造的陽離子，其中的「p軌域」是空的、沒有任何電子，並且垂直於原子化學鍵組成的平面(p軌域在分子平面的上方和下方)。

3.      一個碳的「p軌域」，完全沒有電子，表示它比「碳自由基」還要缺電，也因此，碳陽離子的穩定性也更加倚賴「超共軛hyperconjugation」。

4.      因為「超共軛hyperconjugation」的關係，「第三丁基t-butyl」(與3個碳連接)的碳陽離子比「異丙基isopropyl」(與2個碳連接)的碳陽離子更穩定，以上二個分子又比「乙基陽離子ethyl cation」(與1個碳連接)穩定，以上三個分子又比「甲基陽離子methyl cation」(沒有與任何碳連接)穩定。

5.      碳陽離子的穩定性，就如同碳自由基，由高到低依序是 第三級tertiary>第二級secondary>第一級primary>甲基methyl。

6.      要解釋各種醇類的化學反應速度不同的現象，可從中間物(注)陽離子的穩定度來著手。

注；中間物，化學反應常常要經歷好幾個步驟，過程中產生的化合物，叫中間物。

7.      基本上，陽離子的穩定度大小是透過實驗觀察而來的。其中一種實驗的來源是「路加士測試Lucas test」，這種經典測試可以有效分辨第一級、第二級、第三級醇類。

8.      「路加士試劑Lucas reagent」，是布忍斯特酸(濃鹽酸HCl溶液)與路易斯酸(氯化鋅ZnCl2)的混合物。醇類加入「路加士試劑」就會「不均勻斷裂」，最後產生「烷基鹵化物alkyl halides」。

9.      這個化學轉變，中間經歷碳陽離子，而且反應的速度剛好與產生離子的容易度(穩定度)一樣。最後，醇類溶解在「路加士試劑」中；

10.  第二級醇和第三級醇反應之後，失去了極性的「氫氧基O-H」，無法形成氫鍵，產生的「烷基鹵化物」溶液是一個不透水的液體層。這是因為反應之後的產物，不像醇類，它比較不溶於水。

11.  同樣加入「路加士試劑」，「第三級醇」幾乎立刻就出現這個不透水層，「第二級醇」則是慢慢出現，而第一級醇(經過5到10分鐘)都沒有任何反應。

12.  第三級醇，能夠形成比較穩定的第三級碳陽離子，反應速度比第一級醇快，第一級醇的碳陽離子比較不穩定。

13.  注意，在這個反應中「氫氧基O-H」被「氯離子Cl」取代，因此這個反應稱為「取代反應substitution」。(翻譯改寫自Mary Anne Fox, James K. Whitesell的《Organic Chemistry》)

研析心得：

1.      分子的穩定度，深受結構的影響，不論是自由基(多1個電子)或碳陽離子(少1個電子)，穩定度的順序都是：第三級tertiary>第二級secondary>第一級primary>甲基methyl。為什麼？

2.      萬有引力定律：『宇宙間的一切物體，彼此有一個吸引力的作用，其大小與質量的乘積成正比，與兩物體間的距離平方成反比。』也就是二物體的質量愈大，引力愈大，距離愈遠，引力愈小。

3.      「氫」的原子量「1」，「碳的原子量「12」；所以，「同樣質量的原子」和「碳」鍵結的萬有引力，一定大於和「氫」鍵結的萬有引力；引力越大，穩定度愈高；

4.      因此，「第三級碳陽離子」，和3個碳鍵結，分子內部的萬有引力，一定強於跟3個氫鍵結的「甲基」。

5.      原子吸引的數量，也會影響萬有引力大小。一個原子和數量愈多的原子(這些原子的質量差不多)鍵結，萬有引力就就愈大，例如，一個原子與愈多「碳」鍵結，原子之間的萬有引力就愈大，分子也就愈穩定。

6.      「第三級碳陽離子」，位在中心點的碳與另外「3個」碳原子的分子群互相吸引；「第二級碳陽離子」，位在中心點的碳與另外「2個」碳原子的分子群互相吸引；「第一級碳陽離子」，位在中心點的碳與另外「1個」碳原子的分子群互相吸引。

7.      這三種分子互相比較結果，「第三級碳陽離子」與最多的「碳」原子鍵結，萬有引力最大，分子最穩定；其次是「第二級碳陽離子」，再其次是「第一級碳陽離子」。