e book

พนั ธะเคมี

พนั ธะเคมี  ความหมายและการเกิดพนั ธะเคมี พนั ธะเคมคี อื แรงยดึ เหน่ยี วทอ่ี ยรู่ ะหวา่ งอะตอมซ่งึ ทาใหอ้ ะตอมตา่ ง ๆ เขา้ มาอยรู่ วมกนั เป็น โมเลกุลได้ การสรา้ งพนั ธะเคมขี องอะตอมเกดิ ขน้ึ ได้ เน่ืองจากอะตอมตอ้ งการจะปรบั ตวั ให้ ตนเองมเี วเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอนครบ 8 หรอื ใหใ้ กลเ้ คยี งกบั การครบ 8 ใหม้ ากทส่ี ุด (ตามกฎออก เตต) ดงั นนั้ จงึ ตอ้ งอาศยั อะตอมอ่นื ๆ มาเป็นตวั ชว่ ยใหอ้ เิ ลก็ ตรอนเขา้ มาเสรมิ หรอื เป็น ตวั รบั เอาอเิ ลก็ ตรอนออกไป และจากความพยายามในการปรบั ตวั ของอะตอมเชน่ น้เี องทท่ี า ใหอ้ ะตอมมกี ารสรา้ งพนั ธะเคมกี บั อะตอมอ่นื ๆ เรามาลองทาความเขา้ ใจในการเกดิ พนั ธะเคมขี องอะตอม จากตวั อยา่ งการเกดิ พนั ธะเคมใี น โมเลกุลแก๊สไฮโดรเจน (H2) ดงั ต่อไปน้ี 1. เมอ่ื อะตอมของธาตุไฮโดรเจน (H) อยอู่ ยา่ งเป็นอสิ ระ อะตอมของธาตุไฮโดรเจนจะมี เวเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอนอยเู่ พยี ง 1 อนุภาค ซง่ึ เป็นจานวนอเิ ลก็ ตรอนทย่ี งั ไมค่ รบ 2 ตามกฎออก เตต (สาหรบั ธาตุไฮโดรเจนตอ้ งมี 2 อนุภาค จงึ ครบตามกฎของออกเตต) ดงั นนั้ อะตอมของ ธาตุไฮโดรเจนจงึ ตอ้ งเขา้ หาอะตอมอน่ื ๆ เพอ่ื ทจ่ี ะไดร้ บั อเิ ลก็ ตรอนเขา้ มาเพม่ิ ใหค้ รบ 2 อนุภาค 2. เม่อื อะตอมของธาตุไฮโดรเจน 2 อะตอม เคล่อื นทเ่ี ขา้ มาอยใู่ กลก้ นั ในระยะพอเหมาะ อเิ ลก็ ตรอนของอะตอมไฮโดรเจนแต่ละอะตอมจะถกู นิวเคลยี สของอะตอมอกี อะตอมหน่ึง พยายามดงึ ดดู เอาไว้ ทาใหอ้ เิ ลก็ ตรอนเคล่อื นทไ่ี ดช้ า้ ลง และเม่อื อเิ ลก็ ตรอนเคล่อื นทไ่ี ดช้ า้ ลง จะทาใหร้ ะดบั พลงั งานภายในโมเลกุลของอะตอมไฮโดรเจนลดต่าลง อะตอมของไฮโดรเจน จงึ มคี วามเสถยี รมากขน้ึ และแรงดงึ ดดู ทเ่ี กดิ จากอะตอมของไฮโดรเจนดงึ ดูดอเิ ลก็ ตรอนน้ีเอง ทท่ี าใหอ้ ะตอของธาตุสามารถยดึ เหน่ียวกนั ได้ 3. ระยะหา่ งระหวา่ งอะตอมไฮโดรเจนจะมคี า่ คงทใ่ี กลเ้ คยี งกนั เสมอ เน่ืองจากถา้ อะตอมของ ไฮโดรเจนทงั้ 2 เขา้ ใกลก้ นั มากเกนิ ไป จะทาใหเ้ กดิ แรงผลกั ระหวา่ งนิวเคลยี สของทงั้ สอง อะตอมมากเกนิ ไป และถา้ หากอะตอมอยหู่ า่ งกนั มากกวา่ น้ี แรงดงึ ดูดทอ่ี ะตอมมตี ่อกนั กจ็ ะ น้อยเกนิ ไป จนไมส่ ามารถดงึ ดดู อเิ ลก็ ตรอนของอกี อะตอมได้ การสรา้ งพนั ธะเคมขี องอะตอมสามารถเกดิ ขน้ึ ไดใ้ นหลายลกั ษณะ โดยในแตล่ ะลกั ษณะจะมี สมบตั แิ ละความแขง็ แรงของพนั ธะเคมชี นิดใดต่อกนั นนั้ จะขน้ึ อยกู่ บั จานวนเวเลนซ์ อเิ ลก็ ตรอนและสมบตั ขิ องแต่ละอะตอมทเ่ี ขา้ มาสรา้ งพนั ธะเคมตี อ่ กนั เป็นสาคญั โดยเรา สามารถจาแนกพนั ธะเคมไี ดเ้ ป็น 3 ชนิด คอื พนั ธะโคเวเลนต์ พนั ธะไอออนิกH และพนั ธะ โลหะ

พนั ธะเคมี  พนั ธะโลหะ พนั ธะโลหะ (Metallic bond) หมายถงึ แรงยดึ เหน่ียวทท่ี าใหอ้ ะตอมของโลหะ อยู่ ดว้ ยกนั ในกอ้ นของโลหะ โดยมกี ารใชเ้ วเลนตอ์ เิ ลก็ ตรอนรว่ มกนั ของอะตอมของโลหะ โดย ทเ่ี วเลนตอ์ เิ ลก็ ตรอนน้ีไมไ่ ดเ้ ป็นของอะตอมหน่ึงอะตอมใดโดยเฉพาะ เน่ืองจากมกี าร เคลอ่ื นทต่ี ลอดเวลา ทุกๆอะตอมของโลหะจะอยตู่ ดิ กนั กบั อะตอมอ่นื ๆ ตอ่ เน่ืองกนั ไมม่ ที ่ี สน้ิ สุด จงึ ทาใหโ้ ลหะไมม่ สี ตู รโมเลกุล ทเ่ี ขยี นกนั เป็นสตู รอยา่ งงา่ ย หรอื สญั ลกั ษณ์ของธาตุ นนั้ เองสมบตั ทิ วั่ ไปของโลหะ 1.โลหะเป็นตวั นาไฟฟ้าทด่ี ี เพราะอเิ ลก็ ตรอนเคลอ่ื นทไ่ี ดง้ า่ ย 2.โลหะมจี ดุ หลอมเหลวสงู เพราะเวเลนตอ์ เิ ลก็ ตรอนของอะตอมทงั้ หมดในกอ้ นโลหะยดึ อะตอมไวอ้ ยา่ งเหนียวแน่น 3.โลหะสามารถตแี ผเ่ ป็นแผน่ บางๆได้ เพราะมกี ลมุ่ เวเลนตอ์ เิ ลก็ ตรอนทาหน้าทย่ี ดึ อนุภาคให้ เรยี งกนั ไมข่ าดออกจากกนั 4.โลหะมผี วิ เป็นมนั วาว เพราะกลมุ่ อเิ ลก็ ตรอนทเ่ี คล่อื นทโ่ี ดยอสิ ระมปี ฏกิ ริ ยิ าต่อแสง จงึ สะทอ้ นแสงทาใหม้ องเหน็ เป็นมนั วาว 5.สถานะปกตเิ ป็นของแขง็ ยกเวน้ Hg เป็นของเหลว 6.โลหะนาความรอ้ นไดด้ ี เพราะอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระเคลอ่ื นทไ่ี ดท้ กุ ทศิ ทาง

พนั ธะเคมี  พนั ธะโคเวเลนต(์ 1) ถา้ อะตอมครู่ ว่ มพนั ธะใชอ้ เิ ลก็ ตรอนรว่ มกนั 2 คจู่ ะเกดิ เป็นพนั ธะโคเวเลนตท์ เ่ี รยี กวา่ พนั ธะคู่ เชน่ ในโมเลกุลของออกซเิ จนถา้ อะตอมครู่ ว่ มพนั ธะใชอ้ เิ ลก็ ตรอนรว่ มกนั 3 คจู่ ะเกดิ เป็น พนั ธะโคเวเลนตท์ เ่ี รยี กวา่ พนั ธะสาม เชน่ ในโมเลกุลของไฮโดรเจน จากการศกึ ษาสารโคเวเลนซจ์ ะพบวา่ ธาตุทจ่ี ะสรา้ งพนั ธะโคเวเลนตส์ ว่ นมากเป็นธาตุอโลหะ กบั อโลหะ ทงั้ น้ีเน่ืองจากโลหะมพี ลงั งานไอออไนเซชนั คอ่ นขา้ งสงู จงึ เสยี อเิ ลก็ ตรอนไดย้ าก เมอ่ื อโลหะรวมกนั เป็นโมเลกุลจงึ ไมม่ อี ะตอมใดเสยี อเิ ลก็ ตรอน มแี ตใ่ ชอ้ เิ ลก็ ตรอนรว่ มกนั เกดิ เป็นพนั ธะโคเวเลนต์ อยา่ งไรกต็ ามโลหะบางชนิดกส็ ามารถเกดิ พนั ธะโคเวเลนตก์ บั อโลหะได้ เชน่ Be เกดิ เป็นสารโคเวเลนซค์ อื BeCl2เป็นตน้ ชนิดของพนั ธะโคเวเลนต์ อะตอมทเ่ี กดิ พนั ธะ นกั เคมนี ิยมใชก้ ารเขยี นสญั ลกั ษณ์แบบจุดของลวิ อสิ โดยประกอบดว้ ย สญั ลกั ษณ์แทนนิวเคลยี สกบั อเิ ลก็ ตรอนในชนั้ ถดั จากเวเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอนเขา้ ไป และจดุ รอบ สญั ลกั ษณ์แทนจานวนเวเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอนของธาตุนนั้ ๆ  ชนิดของพนั ธะโคเวเลนต์ พจิ ารณาจากจานวนอเิ ลก็ ตรอนทใ่ี ชร้ ว่ มกนั ของอะตอมครู่ ว่ มพนั ธะ ดงั น้ี ก. พนั ธะเดย่ี ว เป็นพนั ธะโคเวเลนตท์ เ่ี กดิ จากอะตอมคสู่ รา้ งพนั ธะทงั้ สองใชอ้ เิ ลก็ ตรอน รว่ มกนั 1 คู่ ใชเ้ สน้ ( - ) แทนพนั ธะเดย่ี ว ข. พนั ธะคเู่ ป็นพนั ธะโคเวเลนตท์ เ่ี กดิ จากอะตอมคสู่ รา้ งพนั ธะทงั้ สองใชอ้ เิ ลก็ ตรอนรว่ มกนั 2 คู่ ใชเ้ สน้ 2 เสน้ (= ) แทน 1 พนั ธะคู่ เชน่ พนั ธะระหวา่ ง O ใน O2, O กบั C ใน CO2, C กบั H ใน C2H4 ค. พนั ธะสามเป็นพนั ธะโคเวเลนตท์ เ่ี กดิ จากอะตอมคสู่ รา้ งพนั ธะทงั้ สองใชอ้ เิ ลก็ ตรอนรว่ มกนั 3 คู่ ใชเ้ สน้ 3 เสน้ ( = ) แทน 1 พนั ธะสาม เชน่ พนั ธะระหวา่ ง N กบั N ใน N2 , N กบั C ใน HCN

พนั ธะเคมี  การเขียนสตู รและเรยี กชื่อสารโคเวเลนซ์ สตู รเคมี หมายถงึ สญั ลกั ษณ์ทใ่ี ชเ้ พอ่ื แสดงวา่ สารประกอบนนั้ มธี าตอุ ะไรบา้ ง เป็นองคป์ ระกอบอยา่ งละกอ่ี ะตอม สตู รเคมแี บง่ ออกเป็น 3ประเภทคอื 1. สตู รโมเลกุล เป็นสตู รเคมที แ่ี สดงใหท้ ราบวา่ สารนนั้ ประกอบดว้ ยธาตุ อะไรบา้ งอยา่ งละกอ่ี ะตอม เชน่ สตู รโมเลกลุ ของน้าตาลกลโู คส คอื C6H12O6แสดงวา่ กลโู คสประกอบดว้ ยธาตุ C , H และ O จานวน 6 , 12 และ 6 อะตอมตามลาดบั สาหรบั สตู รโมเลกุล ของสารโคเวเลนตโ์ ดยทวั่ ไป จะเขยี นสญั ลกั ษณ์ของธาตใุ น โมเลกุล เรยี งลาดบั คอื B , Si, C , P , H , S , I , Sr , Cl , O และ F เชน่ ClF OF2, CO2เป็น ตน้ 2. สตู รอยา่ งงา่ ย เป็นสตู รเคมที แ่ี สดงให้ ทราบวา่ สารนนั้ ประกอบดว้ ยธาตอุ ะไรบา้ ง มอี ตั ราสว่ นของจานวนอะตอมเป็น เทา่ ใด เชน่ สตู รอยา่ งงา่ ยของกลโู คสคอื CH2O ซง่ึ แสดงวา่ กลโู คส ประกอบดว้ ยธาตุ C, H และ O โดยมอี ตั ราสว่ นอะตอมของ C : H : O = 1: 2 : 13. สตู รโครงสรา้ ง เป็นสตู รเคมที แ่ี สดงใหท้ ราบวา่ สารนนั้ ประกอบดว้ ยธาตุอะไรบา้ ง อยา่ งละกอ่ี ะตอมและแตล่ ะอะตอมยดึ เหน่ียวกนั ดว้ ย พนั ธะเคมอี ยา่ งไร จะเหน็ ไดว้ า่ สตู รโครงสรา้ งของสารใหร้ าบละเอยี ดเกย่ี วกบั องคป์ ระกอบของธาตตุ า่ ง ๆ ในโมเลกุลมากกวา่ สตู รอยา่ งงา่ ยและสตู รโมเลกลุ สตู รโครงสรา้ งสามารถเขยี นได้ 2 แบบคอื สตู รโครงสรา้ งแบบจุด (electron dot formula) หรอื สตู รโครงสรา้ งแบบลวิ อสิ (Lwwis formula) และสตู รโครงสรา้ งแบบเสน้ (graphic formula) สตู รโครงสรา้ งทงั้ 2 แบบจะแสดงเฉพาะเวเลนตอ์ เิ ลก็ ตรอนของอะตอมครู่ ว่ มพนั ธะ

พนั ธะเคมี พนั ธะไอออนิก เป็นพนั ธะเคมชี นิดหน่ึง เกดิ จากทอ่ี ะตอม หรอื กลมุ่ ของอะตอมสรา้ งพนั ธะกนั โดยทอ่ี ะตอมหรอื กลมุ่ ของ อะตอมใหอ้ เิ ลก็ ตรอนกบั อะตอมหรอื กลมุ่ ของอะตอม ทาให้ กลายเป็นประจุบวก ในขณะทอ่ี ะตอมหรอื กลมุ่ ของอะตอมท่ี ไดร้ บั อเิ ลก็ ตรอนนนั้ กลายเป็นประจุลบ เน่ืองจากทงั้ สองกล่มุ มี ประจตุ รงกนั ขา้ มกนั จะดงึ ดดู กนั ทาใหเ้ กดิ พนั ธะไอออน โดยทวั่ ไปพนั ธะชนิดน้ีมกั เกดิ ขน้ึ ระหวา่ งโลหะกบั อโลหะ โดย อะตอมทใ่ี หอ้ เิ ลก็ ตรอนมกั เป็นโลหะ ทาใหโ้ ลหะนนั้ มปี ระจุบวก และอะตอมทร่ี บั อเิ ลก็ ตรอนมกั เป็นอโลหะ จงึ มปี ระจลุ บ ไอออน ทพ่ี นั ธะไอออนมคี วามแขง็ แรงมากกวา่ พนั ธะไฮโดรเจน แต่ แขง็ แรงพอ ๆ กบั พนั ธะโคเวเลนซ์

พนั ธะเคมี พนั ธะไอออนิก

พนั ธะเคมี พนั ธะโลหะ

พนั ธะเคมีพนั ธะโคเวเลนซ์

พนั ธะเคมี แรงยดึ เหน่ียวระหว่างโมเลกลุ ( Van de waals interaction) เน่อื งจากโมเลกุลโควาเลนตป์ กตจิ ะไมต่ อ่ เชอ่ื มกนั แบบเป็นรา่ งแหอยา่ งพนั ธะโลหะ หรอื ไอออนกิ แต่จะมขี อบเขตทแ่ี น่นอนจงึ ตอ้ งพจิ ารณาแรงยดึ เหน่ยี วระหวา่ ง โมเลกุลดว้ ย ซง่ึ จะเป็นสว่ นทใ่ี ชอ้ ธบิ ายสมบตั ทิ างกายภาพของโมเลกุลโควาเลนต์ อนั ไดแ้ ก่ ความหนาแน่น จุดเดอื ด จุดหลอมเหลว หรอื ความดนั ไอได้ โดยแรงยดึ เหน่ยี วระหวา่ งโมเลกลุ นนั้ เกดิ จากแรงดงึ ดดู เน่อื งจากความแตกตา่ งของประจุเป็น สาคญั ไดแ้ ก่ 1. แรงลอนดอน ( London Force) เป็นแรงทเ่ี กดิ จกาากรเกลาอ่ื รนดทงึ ดข่ี ดูอทงอาเิงลไก็ฟตฟร้าอขนอองยโาม่ งเลเสกยี ลุ สทมไ่ี ดมุลม่ ทขี าวั้ ใซหง่ึ เ้ แกรดิ งขดวั้งึ เดลดูก็ ทนา้องยไฟแลฟะ้าขนวั้นั้ ไเฟกฟดิ ้าไดจ้ าก เกดิ ขน้ึ ชวั่ คราวน้เี อง จะเหน่ยี วนากบั โมเลกลุ ขา้ งเคยี งใหม้ แี รงยดึ เหน่ยี วเกดิ ขน้ึ ดงั ภาพ อเิ ลก็ ตรอนสม่าเสมอ........................อเิ ลก็ ตรอนมกี ารเปลย่ี นแปลงตามเวลา ดงั นนั้ ยงิ่ โมเลกุลมขี นาดใหญ่กจ็ ุยงิ่ มโี อกาสทอ่ี เิ ลคตรอนเคลอ่ื นทไ่ี ดเ้ สยี สมดุลมาก จงึ อาจกลา่ วไดว้ า่ แรงลอนดอนแปรผนั ตรงกบั ขนาดของโมเลกุล เชน่ F2 Cl2 Br2 I2 และ CO2 เป็นตน้ 2. แรงดึงดดู ระหว่างขวั้ (Dipole-Dipole interaction)เป็นแรงยดึ เหน่ยี วทเ่ี กดิ ระหวา่ งโมเลกลุ ทม่ี ขี วั้ สอง โไมฟเฟล้ากทุลเ่ีขกน้ึ ดิ ไขปน้ึ เปอ็ยนา่แงรถงาดวงึ รดดูโมทเาลงกไลุฟจฟะ้าเอทาแ่ี ดขา้ ง็ นแทรงม่ี กปี วรา่ ะแจรุตงรลงอขนา้ ดมอกนนั หเพนั รเขาะา้ เหปา็นกขนั นั้ ตามแรงดงึ ดดู ทางประจุ เชน่ H2O HCl H2S และ CO เป็นตน้ ดงั ภาพ