พันธะเคมี

Covalent B ON D อ.ดร. วราภรณ์ บญุ ยรัตน์ 1

Ionic compound Covalent compound 2

Covalent bond 3

Covalent bond แรงผลักมากไม่เกดิ เป็ นโมเลกุล • เมือ่ อะตอมทงั้ 2 เข้ามาใกล้กนั ใน ไม่ดงึ ดูด ไม่เกดิ เป็ นโมเลกุล ระยะท่ีเหมาะสม จะมีพลงั งานศกั ย์ ตา่ สดุ ดงึ ดูดได้ดี แรงผลักน้อย เสถียร เกดิ เป็ นโมเลกุล • อะตอมเกิดการใช้อเิ ลก็ ตรอนร่วมกนั เป็นเป็นโมเลกลุ ขนึ ้ แรงยดึ เหน่ียวที่ ทาให้อะตอมอยรู่ วมกนั ได้ในลกั ษณะ นี ้เรียกวา่ “พันธะโคเวเลนต์” 4

Covalent bond พนั ธะโคเวเลนต์ หมายถงึ แรงยดึ เหน่ียวท่เี กิดขึน้ ระหว่างอะตอม 2 อะตอมท่ีมี IE สูง โดยใช้เวเลนต์อเิ ลก็ ตรอนร่วมกันระหว่างอะตอม ซ่งึ จะต้องเป็ นไปตามกฎออกเตต โดยมีสมดุลของแรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนกับโปรตอน แรงผลักระหว่างโปรตอนกับโปรตอน และแรงผลักระหว่างอเิ ล็กตรอนกับอเิ ลก็ ตรอน อเิ ลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ หรือพันธะโคเวเลนต์ IE สูง กับ IE สูง หรืออโลหะกับอโลหะ อเิ ลก็ ตรอนคู่โดดเด่ยี ว หรืออเิ ลก็ ตรอ5นคอู่ สิ ระ

Covalent bond พันธะโคเวเลนต์เป็ นพนั ธะท่เี กิดจากอะตอมของ • อโลหะกบั อโลหะ เช่น CO2 และ NH3 • ก่งึ โลหะกบั อโลหะ เช่น SiO2 และ GeCl4 • โลหะบางชนิด (Be และ B) กบั อโลหะ เช่น BeCl2 และ BF3 6

High electronegativity 7

8

ประเภทพันธะโคเวเลนต์  Single bond (พันธะเด่ยี ว) เกิดจากอะตอมใช้เวเลนต์อเิ ลก็ ตรอนร่วมกัน 1 คู่ เช่น 9

Covalent bond  Double bond (พันธะคู่) เกิดจากอะตอมใช้เวเลนต์อเิ ลก็ ตรอนร่วมกนั 2 คู่ เช่น 10

Covalent bond  Triple bond (พันธะสาม) เกิดจากอะตอมใช้เวเลนต์อเิ ล็กตรอนร่วมกัน 3 คู่ เช่น 11

Covalent bond พนั ธะโคออร์ดเิ นตโคเวเลนต์ (Coordinate Covalent bond) พนั ธะท่เี กดิ ขึน้ โดยอเิ ล็กตรอนคู่ร่วมพันธะมาจากอะตอมของธาตุเดียว ส่วนอีกธาตหุ น่ึงไม่ได้ส่ง อิเล็กตรอนมาร่ วมพันธะแต่มาใช้อิเล็กตรอนคู่โดดเด่ียวของธาตุอ่ืน เพ่ือให้จานวนเวเลนต์ อิเล็กตรอนครบ 8 ตามกฎออกเตต O3 12

สูตรโครงสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ 1. สูตรแบบจุด หรือสูตรลิวอสิ (electron-dot structure) เป็ นการสร้างพันธะโดยการนาเอาเวเลนซ์อเิ ลก็ ตรอนมาใช้ร่วมกัน การให้หรือ/และรับอเิ ลก็ ตรอน ของอะตอมทงั้ สองอะตอมให้เป็ นไปตาม “กฎออกเตต (octet rule)” โดยแสดงเวเลนซ์อิเล็กตรอน เป็ นจดุ 13

สูตรโครงสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ 1. สูตรแบบจุดหรือลิวอสิ (Lewis structure) H2O หลักการเขียน 1. เขียนอะตอมกลาง 2. เขยี นจดุ แทนเวเลนต์อิเล็กตรอน 3. นาอะตอมของแต่ละธาตุมาเข้าค่กู ันโดยให้แต่ละ อะตอมท่ใี ช้อเิ ล็กตรอนร่วมกันมวี าเลนซ์อิเล็กตรอน เป็ นแปดตามกฏออกเตต 14

สูตรโครงสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ : Octet rule เป็ นกฎท่วี ่าด้วยการจัดอิเลก็ ตรอนของอะตอมท่มี ารวมเป็ นโมเลกุล เพ่อื ทาให้เวเลนต์ อิเล็กตรอนครบ 8 หรือ 2 เท่ากบั He ซ่งึ ทาให้สารประกอบเสถียร วธิ ีท่จี ะทาให้เวเลนต์อิเล็กตรอน ครบ 8 1. การรับและให้อิเล็กตรอน แล้วทาให้อะตอมทงั้ สองมีเวเลนต์อิเล็กตรอนครบ 8 ได้แก่ สารประกอบไอออนิก และเกิดพนั ธะไอออนิก 2. การใช้เล็กตรอนร่วมกนั (Share) แล้วทาให้อะตอมค่ทู ่ใี ช้อเิ ล็กตรอนร่วมกันครบ 8 ได้แก่ สารประกอบโคเวเลนต์ และเกดิ พนั ธะโคเวเลนต์ 15

สูตรโครงสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ : Octet rule โมเลกุลท่ไี ม่เป็ นไปตามกฎออกเตต 1. พวกท่ไี ม่ครบออกเตต ได้แก่ สารประกอบของธาตใุ นคาบท่ี 2 ของตารางธาตุ ท่มี ีเวเลนต์ อิเล็กตรอนน้อยกว่า 4 4Be = 2 , 2 เวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากบั 2 5B = 2 , 3 เวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 3 ธาตุ Be และ B เม่ือเกิดเป็ นสารประกอบโคเวเลนต์ท่วั ๆ ไปจะ ไม่ครบออกเตต เช่น BF3 BCl3 BeCl2 และ BeF2 เป็ นต้น 16

สูตรโครงสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ : Octet rule โมเลกุลท่ไี ม่เป็ นไปตามกฎออกเตต 2. พวกท่เี กินออกเตต ตามทฤษฎีสารประกอบของธาตทุ ่อี ยู่ในคาบท่ี 3 ของตารางธาตุเป็ น ต้นไป สามารถสร้างพนั ธะแล้วทาให้อิเล็กตรอนเกนิ 8 ได้ (ตามกฎการจัดอเิ ล็กตรอน 2n2 ในคาบท่ี 3 สามารถมีอเิ ล็กตรอน ได้เตม็ ท่ถี ึง 18 อิเล็กตรอน) เช่น PCl5 SF6 เป็ นต้น 17

สูตรโครงสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ : Octet rule 18 โมเลกุลท่ไี ม่เป็ นไปตามกฎออกเตต 3. ออกไซด์ของ N และ Cl - ออกไซด์บางตัวของธาตุไนโตรเจน NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5 - ออกไซด์ของคลอรีน ClO2 ธาตเุ หล่านี้ (N และ Cl) สามารถมีอิเล็กตรอนท่ไี ม่ได้จบั คู่ หรือ อิเล็กตรอนเด่ยี ว (Unpaired electron) ซ่งึ ทาให้แสดงสมบัติ เป็ น paramagnetic ได้

สูตรโครงสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ : Octet rule การตรวจสอบสารประกอบต่างๆ ว่าเป็ นไปตามกฎออกเตตหรือไม่ ทาได้โดยนับอิเลก็ ตรอนจากอะตอมกลางดงั นี้ ➢ นับเวเลนซ์อเิ ล็กตรอนของอะตอมกลางของธาตนุ ัน้ ๆ ➢ นับจานวนแขนท่เี กดิ กับอะตอมกลาง ➢ นับประจุลบของไอออนนัน้ ๆ ➢ เอาข้อ1,2,3 มารวมกัน ข้อระวัง ! สารประกอบบางตวั สามารถ เกดิ โคออร์ดเิ นตได้จะไม่เกดิ ออกเตต 19

สูตรโครงสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ : Octet rule สารประกอบท่คี รบออกเตต เป็ นไปตาม สารประกอบท่เี กนิ ออกเตต CO2 กฎออกเตต BrF5 CN- SF6 สารประกอบไม่ครบออกเตต ไม่เป็ นไปตามกฎออกเตต BeCl2 สารประกอบออกไซด์ NO2 20

สูตรโครงสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ 2. สูตรแบบเส้น (graphic structure) HCN มีสูตรแบบเส้นเป็ น H- C – N ◆ ใช้เส้นตรง 1 เส้น ( — ) แทนอเิ ล็กตรอนท่ใี ช้ร่วมกัน 1 คู่ ◆ ใช้เส้นตรง 2 เส้น ( = ) แทนอิเล็กตรอนท่ใี ช้ร่วมกัน 2 คู่ PCl3 มีสูตรแบบเส้นเป็ น ◆ ใช้เส้นตรง 3 เส้น (  ) แทนอิเล็กตรอนท่ใี ช้ร่วมกัน 3 คู่ Cl — P — Cl ◆ ให้เขียนไว้ในระหว่างสัญลักษณ์ของธาตคุ ู่ร่วมพนั ธะ Cl ◆ อเิ ล็กตรอนคู่โดดเด่ยี วท่เี หลืออาจเขียนโดยใช้จดุ แทน หรือไม่ 21 เขียนเลยก็ได้

สูตรโครงสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ จงเขียนสูตรลิวอสิ และสูตรแบบเส้นของสารประกอบต่อไปนี้ 1. CCl4 2. PBr3 3. OF2 4. Br2 5. BH3 22

การเขียนสูตรโมเลกุลโคเวเลนต์ 1.โมเลกุลโคเวเลนต์เกดิ จากการรวมกันของธาตุตงั้ แต่ 2 อะตอมขนึ้ ไป กาหนดให้เขียนสัญลักษณ์ของธาตุเรียงลาดบั ค่า EN จากน้อยไปมากดงั นี้ Si < B < P < H < C,Se < S < I < Br < N < Cl < O < F 2.ใช้อเิ ล็กตรอนค่รู ่วมพนั ธะของแต่ละอะตอมของธาตคุ ณู ไขว้ ตวั อย่าง จงเขียนสูตรสารประกอบโคเวเลนต์ 162C และ 1362S วธิ ีทา C มีการจดั เรียงอเิ ล็กตรอนเป็ น 2,4 S มีการจัดเรียงอเิ ล็กตรอนเป็ น 2,8,6 อเิ ล็กตรอนค่รู ่วมพนั ธะ C S = C1S2 หรือ CS2 23 4 2

Covalent bond ตวั อย่าง จงเขียนสูตรสารประกอบโคเวเลนต์ ������������������������ และ ������������������������ วธิ ีทา C มีการจัดเรียงอเิ ลก็ ตรอนเป็ น 2,4 O มีการจดั เรียงอเิ ล็กตรอนเป็ น 2,6 อเิ ล็กตรอนคู่ร่วมพนั ธะ C O = C1O2 4 2 หรือ CO2 24

Covalent bond ตวั อย่าง จงเขียนสูตรสารประกอบโคเวเลนต์ ������������������������ และ ������������������ วธิ ีทา O มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเป็ น 2,6 H มีการจดั เรียงอเิ ล็กตรอนเป็ น 1 อเิ ล็กตรอนคู่ร่วมพนั ธะ H O = H2O1 หรือ H2O 1 2 25

สรุปความสัมพันธ์ระหว่างความยาวพนั ธะและพลังงานพนั ธะ ความแข็งแรงของพันธะ  พลังงานพันธะ  ������ ความยาวพนั ธะ ความยาวพันธะ : พนั ธะเด่ยี ว > พนั ธะคู่ > พนั ธะสาม พลังงานพนั ธะ : พนั ธะสาม > พนั ธะคู่ > พนั ธะเด่ยี ว ความแขง็ แรงพนั ธะ : พนั ธะสาม > พนั ธะคู่ > พนั ธะเด่ยี ว 26

27

1.4 การทานายรูปรา่ งโมเลกลุ โคเวเลนต ์ 28 -----> เป็ นการทานายรปู รา่ งของโมเลกลุ โคเวเลนต ์ -----> รปู รา่ งโมเลกลุ โคเวเลนตข์ นึ้ อย่กู บั .......... - ทศิ ทางของพนั ธะโคเวเลนต ์ - ความยาวพนั ธะ - มุมระหวา่ งพนั ธะโคเวเลนต ์ รอบอะตอมกลาง แบ่งออกเป็ น 2 กลมุ่ - อะตอมกลางไม่มี lone pair electron - อะตอมกลางมี lone pair electron

อะตอมกลางไม่มี lone-pair electron 1.รูปรา่ งเสน้ ตรง (Linear) AB2 29

2. รูปรา่ งสามเหลยี่ มแบนราบ (Trigonal planar) AB3 30

3. รูปรา่ งทรงสหี่ น้า (Tetrahedral) AB4 31

4. รูปรา่ งพรี ะมดิ คูฐ่ านสามเหลยี่ ม (Trigonal bipyramidal) AB5 32

5. ทรงแปดหน้า (Octahedral) AB6 33

อะตอมกลางมี lone-pair electron 1. รูปรา่ งมุมงอ (Bent/V-shaped) มุมงอ < 120º AB2E 34

2. รูปรา่ งมุมงอ (Bent/V-shaped) มุมงอ < 109.5º AB2E2 35

3. เสน้ ตรง (Linear) AB2E3 36

4. พรี ะมดิ ฐานสามเหลยี่ ม (Trigonal pyramidal) AB3E 37

5. รูปตวั ที (T-shaped) AB3E2 38

6. สเี่ หลยี่ มหน้าบดิ เบยี้ ว (seesaw), ไมก้ ระดานหก AB4E 39

7. สเี่ หลยี่ มแบนราบ (square planar) AB4E2 40

8. รูปรา่ งพรี ะมดิ ฐานสเี่ หลยี่ ม (square pyramidal) AB5E 41

สรุปรูปรา่ งโมเลกลุ โคเวเลนต ์ 42

43

44

45

พนั ธะไอออนิก LOGO อาจารย์ ดร. วราภรณ์ บุญยรัตน์

พนั ธะไอออนิก 2

กฎ ออกเตต In 1916, Gilbert N. Lewis pointed Noble N oble gas out that the lack of chemical reactivity gas notation of the noble gases indicates a high degree of stability of their electron He 1s2 Configurations N e [He]2s 2 2p 6 Ar [N e]3s 2 3p6 Kr [A r]4s 2 4p6 Xe [Kr]5s 2 5p6 the octet rule – อะตอมหรอื ไอออน ทม่ี กี ารจดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนตามแบบก๊าซ เฉ่ือย โดยจานวนอเิ ลก็ ตรอนวงนอกเทา่ กบั แปด 3

Ions and Octet Rule ❖ Na 11 e 1s22s22p63s1 ❖ Na+ 10 e 1s22s22p6 8 valence electrons, ❖ Na2+ stable ❖ Na- 9 e 1s22s22p5 not stable 12 e 1s22s22p63s2 not stable 4

Properties of Ions Example: NaCl versus Na+Cl- Na: [Ne]3s1 Cl: [Ne]3s23p5 Na+: [Ne] Cl-: [Ne]3s23p6 = [Ar] 5