พันธะเคมี

สมบตั ขิ องสารโคเวเลนต์ 1. มีจดุ เดือดจดุ และหลอมเหลวต่า เพราะจะทาให้เดอื ดหรอื หลอมเหลว ตอ้ งใช้พลังงานไปในการทาลายแรงยดึ เหนยี่ วระหว่างโมเลกลุ ( ไม่ได้ทาลายพันธะโคเวเลนต์ ยกเวน้ โครงผลกึ รา่ งตาขา่ ย ) 2. สารโคเวเลนต์จะไมน่ าไฟฟา้ ไม่วา่ จะอยู่ในสถานะใด ( ยกเวน้ แกรไฟต์ ) เน่ืองจากไม่มีอเิ ลก็ ตรอนอิสระและเม่ือหลอมเหลว ไมแ่ ตกตวั เป็นไอออน 3. โมเลกุลทมี่ ขี ้ัวสามารถละลายในตวั ทาละลายทโี่ มเลกลุ มีขวั้ ได้ และโมเลกุลทีไ่ ม่มขี ้ัวสามารถละลายในตวั ทาละลายที่ไมม่ ีขว้ั ได้

สารโคเวนต์แบ่งตามจุดเดอื ด จุดหลอมเหลว จะได้ 4 พวก ดังน้ี 1. สารโคเวเลนต์ไมม่ ีขว้ั จะมจี ุดเดอื ดจุดหลอมเหลวต่ากว่าพวกอ่นื ๆ เพราะโมเลกลุ ยึด เหนีย่ วกันดว้ ยแรงลอนดอนอยา่ งเดียวเท่านนั้ 2. สารโคเวเลนต์มขี ั้ว จะมจี ดุ เดอื ดจดุ หลอมเหลวสงู กว่าพวกไม่มีข้ัว เพราะยึดเหน่ยี ว โมเลกุลด้วยแรง 2 แรง คอื แรงลอนดอลและแรงดงึ ดูดระหวา่ งขัว้

3. สารโคเวเลนตท์ ีส่ ามารถสร้างพนั ธะไฮโดรเจนได้ เช่น HF , NH3 , H2O พวกนีจ้ ะมีจุดเดอื ดจุดหลอมเหลวสงู กวา่ สารโคเวเลนตท์ ีม่ ขี วั้ เพราะโมเลกลุ ยดึ เหน่ยี วกันด้วยแรงแวนเดอรว์ าลส์ และพนั ธะไฮโดรเจน 4. พวกทมี่ โี ครงสร้างเป็นโครงผลึกร่างตาข่าย เชน่ เพชร แกรไฟต์ คาร์บอรันดมั ซลิ ิกอนไดออกไซด์ พวกนม้ี ี จดุ เดอื ดจดุ หลอมเหลวสงู มาก ซึง่ โดยทวั่ ไปสารโคเวเลนตม์ ีจดุ เดอื ดจุด หลอมเหลวต่า ทเี่ ป็นเช่นน้ีเพราะการจดั เรยี งอะตอมภายในผลึก

สารโครงผลกึ รา่ งตาข่าย คือ สารโคเวเลนต์บางชนิดทีม่ ีโครงสร้างโมเลกลุ ขนาด ยกั ษ์ มจี ุดหลอมเหลวและจดุ เดือดสงู มาก เนอื่ งจาก อะตอมสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ยึดเหนี่ยวกนั ทัง้ สามมิตเิ กดิ เปน็ โครงสรา้ งคล้ายตาขา่ ย เชน่

 เพชร เพชรเปน็ อัญรปู หน่ึงของ C และเป็นผลกึ โคเวเลนต์ โดยคารบ์ อนแต่ ละอะตอมใช้เวเลนต์อเิ ลก็ ตรอนทั้งหมดสรา้ งพนั ธะโคเวเลนต์กับอะตอมอีก 4 อะตอมทีอ่ ย่ลู ้อมรอบ เพชรจึงไมน่ าไฟฟา้ การจดั อะตอมในผลกึ เพชร คลา้ ยตาขา่ ยโยงกันทงั้ 3 มติ ิ เป็นผลให้อะตอมของคาร์บอนยึดกันไวแ้ นน่ เพชรจงึ มีความแข็งแรงสูงท่ีสดุ แบบจาลองโครงสร้างของเพชรเป็น ดงั รูป รปู แบบจาลองโครงสร้างของเพชร

 แกร์ไฟต์ แกรไฟตเ์ ปน็ อีกอัญรปู หนง่ึ ของคาร์บอน แต่มโี ครงสร้างแตกต่างจากเพชร คอื อะตอมของคาร์บอนจดั เรยี งตวั เปน็ ช้ันๆ และสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ตอ่ กนั เปน็ วง วง ละ 6 อะตอมตอ่ เน่อื งกนั อยภู่ ายในระนาบเดียวกัน สว่ นอะตอมของคารบ์ อนใน แต่ละช้นั อยู่ห่างกนั การจดั อะตอมเป็นโครงผลกึ รา่ งตาขา่ ยนส้ี ่งผลใหอ้ ะตอมของ คารบ์ อนยดึ กนั ไวแ้ นน่ ทาให้แกรไฟตม์ จี ุดหลอมเหลวและจดุ เดือดสงู คารบ์ อน อะตอมในโครงผลึกของแกรไฟตม์ ี 4 เวเลนซอ์ เิ ล็กตรอน แต่ละอะตอมจะสร้าง พันธะกับคาร์บอน 3 อะตอมทอี่ ยูใ่ กลเ้ คยี งกัน จึงมี 1 อเิ ลก็ ตรอนอิสระทเี่ คล่ือนท่ี ไปทวั่ ภายในชน้ั จงึ ทาให้แกรไฟตส์ ามารถนาไฟฟ้าไดด้ ีเฉพาะภายในชน้ั เดียวกนั แกรไฟต์มีสมบัตใิ นการหล่อลืน่ ไดด้ ี เราจึงใช้แกรไฟตท์ าไส้ดนิ สอดาและเป็นสารหล่อ ล่ืน นอกจากน้ยี งั ใชท้ าสีผา้ หมกึ สาหรบั เครอื่ งพิมพ์ดดี และเครื่องพมิ พส์ าหรับ คอมพวิ เตอร์ แบบจาลองโครงสร้างของแกรไฟต์เป็น ดังรปู

รปู แบบจาลองโครงสรา้ งของแกรไฟต์

 ซิลคิ อนไดออกไซด์หรือซิลกิ า เปน็ ผลกึ โคเวเลนตม์ ีโครงสรา้ งเปน็ ผลึกร่างตาขา่ ย อะตอมของซิลิคอน จดั เรียงตัวเหมือนกับคารบ์ อนในผลกึ เพชร แตม่ ีออกซเิ จนคัน่ อยู่ระหว่าง อะตอมของซลิ ิคอนแตล่ ะคู่ ผลึกซิลิคอนไดออกไซดจ์ งึ มจี ุดหลอมเหลวสูง และมีความแข็งสูง ใชเ้ ปน็ วัตถดุ บิ ในการทาแก้ว ทาสว่ นประกอบของนาฬกิ า ควอตซ์ ใยแก้วนาแสง (optical fiber) รปู แบบจาลองโครงสร้างของ ซิลิคอนไดออกไซด์หรือซิลิกา



การเกิดพันธะไอออนิก พันธะไอออนกิ (Ionic bond) คือ พันธะเคมที เ่ี กดิ ขึ้นระหวา่ งอะตอมของโลหะกับอโลหะ โดยโลหะจะเป็นตัวใหอ้ ิเลก็ ตรอน ส่วนอโลหะจะเปน็ ตัวรับอิเลก็ ตรอน เพือ่ ให้อะตอมแต่ละตวั มจี านวนอเิ ล็กตรอนวงนอกสุดครบ 8 อะตอมทไี่ ดร้ ับอิเลก็ ตรอนมาจะมปี ระจไุ ฟฟ้าเปน็ ไอออนลบ อะตอมท่ใี หอ้ เิ ล็กตรอนไปจะมปี ระจุไฟฟา้ เป็นไอออนบวก โมเลกลุ ท่เี กดิ ข้ึนจากพนั ธะไอออนิกนีเ้ ราจะเรียกวา่ “ สารประกอบไอออนกิ (Ionic compound) ” *** ยกเว้น Be กบั B จะเป็นโลหะท่ีเกิดโคเวเลนต์

การเกิดสารประกอบโซเดยี มคลอไรด์ ( NaCl ) จากโซเดยี ม (Na) อะตอมกับคลอรนี (Cl) อะตอม e = 11 e = 17 28 288 281 287 โซเดยี มอิออน (Na+) และคลอไรดอ์ อิ อน (Cl-) จะดงึ ดดู กนั เพราะมปี ระจไุ ฟฟา้ ทตี ่างกัน เกิดเป็น \" พันธะไอออนกิ \"

การเกดิ สารประกอบแคลเซยี มคลอไรด์ ( CaCl2 ) จากแคลเซยี มอะตอม(Ca) กับคลอรนี (Cl) อะตอม แคลเซียมไอออน (Ca2+) เม่อื รวมกบั คลอไรดไ์ อออน (2Cl-) จะไดส้ ารประกอบไอออนกิ CaCl2

โครงสรา้ งของสารประกอบไอออนิก การจดั เรียงไอออนบวกและไอออนลบใน สารประกอบไอออนกิ แต่ละชนดิ แตกตา่ งกนั โดย สารประกอบไอออนิกท่ีปรากฎอยใู่ นสถานะของแขง็ มี การจดั เรยี งตวั ของไอออนบวกและไอออนลบเกิดเป็น ผลกึ ทม่ี โี ครงสร้างหลากหลาย เช่น

1. ผลกึ โซเดยี มคลอไรด์ (NaCl) มีโซเดยี มไอออน (Na+) สลบั กนั กับคลอไรด์ไอออน (Cl-) เป็นแถวๆ ท้งั สามมติ ิ มีลักษณะคล้ายตาขา่ ย โดยท่แี ตล่ ะไอออนจะมไี อออนตา่ ง ชนิดล้อมรอบอยู่ 6 ไอออน สูตรอย่างง่ายจึงเป็น NaCl อัตราส่วนระหวา่ งไอออนบวก : ไอออนลบ เทา่ กับ 6 : 6 หรอื 1 : 1

2. ผลกึ ซีเซยี มคลอไรด์ (CsCl) แตล่ ะไอออนจะมไี อออนต่างชนดิ ล้อมรอบอยู่ 8 ไอออน อตั ราส่วนระหวา่ งไอออนบวก : ไอออนลบ เทา่ กับ 8 : 8 หรอื 1 : 1 สูตรอย่างงา่ ยจงึ เปน็ CsCl

ผลกึ สารประกอบไอออนกิ มรี ปู ทรงเปน็ รปู ลูกบาศก์ ประกอบ ดว้ ยไอออนบวกและไอออนลบเรยี งสลบั กันเป็นสามมติ ิแบบต่าง ๆ ไม่สามารถแยกเปน็ โมเลกุลเดีย่ ว ๆ ได้ ดังน้นั จึงไม่สามารถทราบ ขอบเขตของไอออนของธาตุตา่ งๆ ใน 1 โมเลกลุ ได้ แตส่ ามารถหาออกมาไดใ้ นรูปอัตราสว่ นอย่างตา่ ของไอออนท่ีเป็น องค์ประกอบเท่านั้น จึงมแี ตส่ ตู รอยา่ งง่าย (สตู รเอมพิริกลั ) ไม่มสี ตู รโมเลกุล จงึ ใช้ สตู รอย่างงา่ ยแทนสตู รเคมขี องสารประกอบไอออนกิ

การเขียนสตู รและเรียกชอื่ สารประกอบไอออนกิ การเขยี นสตู รสารประกอบไอออนิก จะตอ้ งทราบว่าแต่ละธาตุท่ที าปฏกิ ริ ิยากันน้นั เกดิ เปน็ ไอออน ชนดิ ใดและมปี ระจุเทา่ ใด จะต้องพิจารณาตามตารางตอ่ ไปน้ี

ตาราง แสดงประจขุ องธาตุตามหมู่ ธาตหุ มู่ I II II IV V VI VII ประจุบนไอออน +1 +2 +3 -4 -3 -2 -1

การเรยี กช่ือไอออนบวกและไอออนลบท่ีเป็นกลมุ่ อะตอม น่ น่ NH4+ ClO2- OH- ClO3- NO3- ClO4- NO2- CrO42- SO32- Cr2O72- SO42- MnO4- CO32- MnO42- PO43- CN- HCO3- HSO4- S2O32- H2PO4- C2O42- CH3COO- HPO42- PO33-

หลักการเขยี นสูตรสารประกอบไอออนกิ มดี งั น้ี 1. เขยี นไอออนบวกของโลหะหรือกลมุ่ ไอออนบวกไวข้ ้างหน้า ตามดว้ ยไอออนลบของอโลหะ หรือกลมุ่ ไอออนลบ ยกเวน้ สารประกอบไอออนกิ ทเ่ี ปน็ เกลืออะซิเตต (CH3COO-) จะเขียนกลุม่ ไอออนลบไว้กอ่ นแลว้ ตามดว้ ยไอออนบวกของโลหะ เชน่ CH3COONa , (CH3COO)2Ca 2. ไอออนบวกและไอออนลบจะรวมกนั ในอัตราส่วนท่ที าให้ผลรวม ของประจเุ ป็นศูนย์ ดงั นัน้ จงึ ต้องหาตัวเลขมาคณู กับจานวนประจุ บนไอออนบวกและไอออนลบให้มจี านวนประจเุ ท่ากนั แล้วใส่ตัวเลข เหล่าน้นั ไว้มมุ ขวาลา่ งของแต่ละไอออน ซึง่ ทาไดโ้ ดยใชจ้ านวนประจุ บนไอออนบวกและไอออนลบคณู ไขว้กัน 3. ถ้ากลมุ่ ไอออนบวกหรอื กลุ่มไอออนลบมีมากกว่า 1 กล่มุ ใหใ้ สว่ งเล็บ ( ) และใสจ่ านวนกลมุ่ ไว้ที่มมุ ลา่ งขวา

ตัวอย่างการเขยี นสตู รสารประกอบไอออนกิ จงเขยี นสูตรของสารประกอบไอออนิกตอ่ ไปนี้ ก. Na+ กับ O2- ค. Mg2+ กับ O2- Na+ O2- Mg2+ O2- Na2O Mg2O2 MgO ข. NH4+ กบั SO42- NH4+ SO42- (NH4)2SO4

การอ่านช่ือสารประกอบไอออนกิ 1. สารประกอบธาตคุ ู่ ถ้าสารประกอบเกิดจากธาตโุ ลหะทม่ี ีไอออนไดช้ นดิ เดยี วรวมกบั อโลหะ ให้อ่านชอ่ื โลหะทเ่ี ปน็ ไอออนบวกแลว้ ตามดว้ ยช่อื ธาตุอโลหะที่ เปน็ ไอออนลบ โดยเปลีย่ นเสียงพยางคท์ ้ายเป็น _ ไอด์ (ide) ออกซเิ จน  ออกไซด์ (oxide) ไฮโดรเจน  ไฮไดรด์ (hydride) คลอรีน  คลอไรด์ (chloride) ไอโอดนี  ไอโอไดด์ (iodide) ตัวอย่างการอ่านชอื่ NaCl อ่านว่า โซเดียมคลอไรด์ (Sodium chloride) CaI2 อ่านว่า แคลเซียมไอโอไดด์ (Calcium iodide) Al2O3 อา่ นวา่ อะลมู เิ นยี มออกไซด์ (Aluminium oxide)

ถ้าสารประกอบทีเ่ กดิ จากธาตโุ ลหะเดยี วกนั ที่มไี อออนไดห้ ลายชนิด รวมตวั กบั อโลหะ ให้อ่านชอ่ื โลหะทเี่ ป็นไอออนบวกแล้วตามดว้ ยคา่ ประจุ ของไอออนของโลหะโดยวงเลบ็ เปน็ เลขโรมนั แล้วตามด้วยอโลหะท่ีเปน็ ไอออนลบ โดยเปลย่ี นเสียงพยางค์ทา้ ยเป็น _ ไอด์ (ide) ตัวอย่างการอา่ นชอ่ื FeCl2 อา่ นว่า ไอรอ์ อน (II) คลอไรด์ (Iron (II) chloride) FeO2 อา่ นวา่ ไอรอ์ อน (IV) ออกไซด์ (Iron (IV) oxide) CuS อ่านวา่ คอปเปอร์ (II) ซลั ไฟด์ (Cupper (II) Cu2S อา่ นว่า คsuอlปfiเdปeอ) ร์ (I) ซัลไฟด์ (Cupper (I) sulfide)

2. สารประกอบธาตสุ ามหรือมากกว่า ถา้ สารประกอบเกดิ จากไอออนบวกของโลหะ หรือกลุม่ ไอออนบวก รวมตัวกบั กลมุ่ ไอออนลบ ให้อา่ นชือ่ ไอออนบวกของโลหะหรอื ชอ่ื กลุ่ม ไอออนบวก แลว้ ตามดว้ ยกลมุ่ ไอออนลบ ตัวอย่างการอ่านช่ือ CaCO3 อา่ นวา่ แคลเซยี มคาร์บอนเนต (Calcium carbonat) Ba(OH)2 อ่านว่า แบเรียมไฮดรอกไซด์ (Barium hydroxide) (NH4)3PO4 อ่านวา่ แอมโมเนียมฟอสเฟต (Ammomium pospate)

พลังงานกบั การเกดิ สารประกอบไอออนิก ในการเกดิ พนั ธะไอออนิกหรือสารประกอบไปออนกิ จะมกี ารเปลีย่ นแปลงหลายข้นั ตอนดว้ ยกนั ขน้ึ อยู่กับสมบัติของสารตงั้ ต้นและแตล่ ะขั้นตอนยอ่ ยๆจะมี พลงั งานเกยี่ วข้องอย่ดู ว้ ย ดังตัวอย่างตอ่ ไปนี้

การเกิดสารประกอบโซเดยี มคลอไรด์ (NaCl) มขี ั้นตอนดงั น้ี 1. การระเหิดของโลหะโซเดยี ม (ของแขง็ กลายเปน็ อะตอมในสถานะก๊าซ) ขัน้ นีต้ อ้ งใชพ้ ลงั งาน หรือ ดูดพลงั งาน เทา่ กับ 107 kJ/mol เรียกพลังงานทใี่ ชใ้ นข้ันนวี้ า่ พลังงานการระเหดิ (Heat of siblimation) สญั ลกั ษณ์ “ Hs \" หรอื \" S \" Na(s) + 107 kJ  Na(g) .........(1) + พลงั งาน

2. การสลายพันธะของแกส๊ คลอรนี (Cl2(g)) โมเลกลุ ของแก๊สคลอรนี ซ่งึ อยใู่ นสถานะก๊าซแตกตัวออกเป็น อะตอมในสถานะก๊าซ (Cl(g)) ใช้พลงั งาน 122 kJ/mol เรียกพลังงานท่ี ใชใ้ นข้นั นีว้ ่า พลังงานสลายพันธะ หรอื พลังงานการแตกตวั (Bond Dissociation energy) สัญลักษณ์ \" Hdis \" หรอื \" d \" 1 Cl2 (g) + 122 kJ  Cl(g) ......... (2) 2 1 + พลังงาน 2

3. การแตกตัวเปน็ ไอออนของโซเดยี ม อะตอมของโซเดยี มในสถานะแกส๊ เสียอเิ ลก็ ตรอนออกไป กลายเป็นโซเดยี มไอออน (Na+) ในสถานะแกส๊ ใชพ้ ลงั งานหรือดูด พลังงาน 496 kJ/mol เรียกพลงั งานท่ีใช้ในข้นั นีว้ ่า พลงั งานไอออไซเซช่นั (Ionization Energy) สญั ลักษณ์ \" IE \" หรอื \" I \" Na (g) + 496 kJ  Na+(g) + e- ......... (3) + พลังงาน + + e-

4. การเกดิ คลอไรดไ์ อออน อะตอมของคลอรีนในสถานะแกส๊ รบั อเิ ล็กตรอนที่หลุดออกจาก อะตอมของโซเดยี มกลายเป็นคลอไรด์ไอออน (Cl-(g)) ในสถานะก๊าซ คาย พลงั งานออกมา 349 kJ/mol พลงั งานในขนั้ นีเ้ รียกวา่ อิเลคตรอนอัฟฟนิ ติ ี หรอื สมั พรรคภาพอิเลคตรอน (Electron Affinity) สญั ลกั ษณ์ \" EA \" หรือ \" E \" Cl (g) + e-  Cl - (g) + 349 kJ ......... (4) + - + พลังงาน

5. การเกิดโซเดยี มคลอไรด์ (NaCl) โซเดยี มไอออนในสถานะแกส๊ และคลอไรดไ์ อออนในสถานะแกส๊ รวมตวั กันด้วยพนั ธะไอออนกิ ได้ผลึกโซเดียมครอไรด์ (NaCl(s)) และคาย พลังงานออกมา 787 kJ/mol พลงั งานทีค่ ายออกมาในขั้นนเ้ี รยี กว่า พลังงานแลคทซิ หรือพลังงานโครงรา่ งผลึก (Lattic Energy) สญั ลกั ษณ์ \" Ec \" หรือ \" U \" Na+ (g) + Cl- (g)  NaCl (s) + 787 kJ ......... (5) + + พลังงาน

การเปลีย่ นพลงั งานในแตล่ ะขัน้ ตอนเขียนแทนดว้ ย H ลาดบั ต่างๆ พลังงานรวมของปฏกิ ริ ิยา เขียนแทนดว้ ย Hf เคร่ืองหมายบวก (+) แทนการดูดพลังงาน เครือ่ งหมายลบ (-) แทนการคายพลงั งาน ท่ีเกดิ จากการเปลย่ี นแปลงนน้ั ๆ

สมการแสดงขนั้ ตอนการเกิดโซเดยี มคลอไรด์ (NaCl) แสดงได้ดังน้ี ข้นั ที่ 1 Na(s)  Na(g) H1 = 107 kJ ขั้นที่ 2 1 Cl2(g)  Cl(g) H2 = 122 kJ 2 ขั้นท่ี 3 Na(g)  Na+(g) + e- H3 = 496 kJ ขัน้ ท่ี 4 Cl(g) + e-  Cl-(g) H4 = - 349 kJ ขน้ั ท่ี 5 Na+(g) + Cl-(g)  NaCl(s) H5 = - 787 kJ

สมการรวมของปฏิกิริยา Na(s) + 1 Cl2(g)  NaCl(s) Hf = - 411 kJ 2 ปฏิกิรยิ าท่ีดูดพลงั งานมมี ากกวา่ ปฏกิ ริ ยิ าคายพลังงาน จดั เป็นปฏกิ ริ ิยาแบบดดู พลังงาน ค่า Hf จะมเี ครอ่ื งหมาย เปน็ บวก ในทางตรงกนั ขา้ มปฏกิ ิรยิ าที่คายพลงั งานมากกว่า ปฏกิ ริ ยิ าทด่ี ูดพลังงาน จัดเปน็ ปฏกิ ิริยาแบบคายพลงั งาน คา่ Hf จะมเี ครื่องหมายเป็นลบ

แผนภาพแสดงการเปลย่ี นแปลงพลังงาน ปฏกิ ิรยิ าระหวา่ งโลหะโซเดยี มกับแก๊สคลอรีนเกดิ เป็นโซเดียมคลอไรด์

สมบัตขิ องสารประกอบไอออนกิ สารประกอบไอออนกิ ประกอบดว้ ยไอออนบวกกบั ไอออนลบ ยดึ เหน่ยี วกันดว้ ยแรงดงึ ดูดระหวา่ งประจุไฟฟา้ ต่างชนิดกนั ซึ่งมคี วาม แขง็ แรงมากทาให้ไอออนอยูช่ ิดกันและมแี รงดึงดูดทุกทิศทาง ไมเ่ คลือ่ นท่ี จงึ มสี ถานะเปน็ ของแข็ง 1. มสี ถานะเป็นของแขง็ แต่เปราะ 2. ไม่ตดิ ไฟหรอื ลกุ ไหม้ 3. จดุ เดือดจดุ หลอมเหลวสูงมาก สว่ นใหญ่เกิน 300 0C 4. สถานะของของแขง็ ไอออนจะไม่เคลื่อนทจี่ ึงไมน่ าไฟฟา้ แต่เม่อื หลอมเหลวจะนาไฟฟา้ ได้

5. บางชนิดละลายน้าได้ เช่น เกลอื แกง (NaCl) บางชนิดไม่ละลายน้า เช่น หนิ ปูน (CaCO3) 6. สารประกอบไอออนกิ ท่ีละลายนา้ ได้ จะนาไฟฟ้าได้ดี เน่อื งจากการ แตกตวั เป็นไอออนบวกและไอออนลบในนา้ ไอออนเคลอื่ นที่ได้จึง นาไฟฟ้าได้ 7. สารประกอบไอออนิกไม่มสี ตู รโมเลกลุ มแี ต่สตู รเอมพิริคัล ( สูตรอย่างงา่ ย ) 8. พนั ธะไอออนิก เป็นพนั ธะเคมีท่ีเกิดจากธาตทุ ม่ี ีค่าพลังงาน ไอออไนเซชนั ต่า(โลหะ) กบั ธาตทุ ม่ี ีคา่ พลังงานไอออไนเซชันสงู (อโลหะ)

การละลายของสารประกอบไอออนิก สารประกอบไอออนิกละลายน้าไดเ้ นือ่ งจาก “ แรงดึงดูดระหว่างโมเลกลุ ของน้ากบั ไอออนมคี ่า มากกว่าแรงยึดเหนย่ี วระหวา่ งไอออนบวกกบั ไอออนลบ ”

เช่น โมเลกุลของนา้ Cl - Na+ เมื่อนาโซเดียมคลอไรดม์ าละลายในน้า แรงดงึ ดดู ระหวา่ ง โมเลกลุ ของน้ากบั โซเดียมไอออนและนา้ กบั คลอไรดไ์ อออนมีคา่ สูง กว่าแรงยึดเหน่ยี วระหวา่ งไอออนท้งั สองโซเดียมคลอไรดจ์ งึ ละลายน้า ได้ เม่อื ไอออนเหล่าน้ีหลดุ ออกจากโครงสรา้ งเดิม แตล่ ะไอออนจะถกู ล้อมรอบด้วยโมเลกลุ ของน้าหลายๆโมเลกุล โดยน้าจะหันข้ัวทีม่ ปี ระจุ ตรงกนั ข้ามเขา้ ไอออนทล่ี อ้ มรอบ

การละลายนา้ ของสารประกอบไอออนกิ มีการเปลย่ี นแปลง 2 ข้ันตอน ดงั นี้ ขั้นที่ 1 ผลึกของสารประกอบไอออนกิ สลายตวั ออกเปน็ ไอออนบวก และลบในภาวะก๊าซ ข้นั นตี้ อ้ งใช้พลงั งานเพือ่ สลายผลกึ พลงั งานนีเ้ รียกว่า พลงั งานโครงร่างผลึก ( latece energy ), E1 ข้ันที่ 2 ไอออนบวกและไอออนลบในภาวะกา๊ ซรวมตวั กับน้า ขนั้ น้มี ี การคายพลงั งาน พลังงานทีค่ ายออกมาเรียกว่า พลงั งานไฮ เดรชนั (Hydration energy ) , E2

พลงั งานของการละลาย ( E) = E1 + E2 1. ถา้ คา่ E < 0 ( E1 < E2 ) การละลายจะเปน็ แบบคายพลงั งาน (แลตทิซ  ไฮเดรชัน) 2. ถ้าคา่ E > 0 ( E1 > E2 ) การละลายจะเปน็ แบบดดู พลงั งาน (แลตทิซ  ไฮเดรชัน) 3. ถ้า E = 0 ( E1 = E2 ) การละลายจะไมค่ ายพลังงาน (แลตทิซ = ไฮเดรชนั ) 4. ถ้าพลงั งานโครงร่างผลึกมคี ่ามากกว่าพลงั งานไฮเดรชนั มากๆ ( E1 >>>> E2 ) จะไม่ละลายนา้

สภาพการละลายไดข้ องสาร สภาพการละลายได้สว่ นใหญ่ หมายถงึ การละลายของ สารในนา้ การบอกมี 3 ระดบั คอื 1. ละลายได้ดี หมายถงึ ละลายไดม้ ากกว่า 10 กรมั ต่อน้า 1,000 cm3 ท่ี 25 C 2. ละลายได้เล็กนอ้ ยหรือละลายได้บางสว่ น หมายถงึ ละลายได้ 1 - 10 กรัม ต่อนา้ 1,000 cm3 ท่ี 25 C 3. ไมล่ ะลายนา้ หมายถึง ละลายไดน้ ้อยกวา่ 1 กรมั 1,000 cm3 ท่ี 25 C

การคานวณการละลายของสาร สูตรที่ใช้ Q = mct เมื่อ Q = ปรมิ าณความรอ้ น ( J ) M = มวลของน้า ( g ) t = ผลต่างของอณุ หภูมิ ( C) C = คา่ ความจุความรอ้ นของนา้ = 1 cal/g.C หรอื 4.2 J/g.C หรือ 4.2 kJ/kg.C

ตวั อยา่ ง เม่อื นาสาร AB จานวน 10 กรัม มาละลายในนา้ 100 กรมั อณุ หภมู ิ ก่อนละลาย 23 C อุณหภมู ิหลังละลาย 30 C จงหาปรมิ าณความรอ้ นท่ี เกดิ ขน้ึ เปน็ จูล วิธีทา Q = mct Q = 100 g  4.2 J/g.C  (30 - 23) สตู ร แทนค่า = 100 g  4.2 J/g.C  7 C = 2,940 J  ปริมาณความรอ้ นทีเ่ กิดขึน้ เปน็ 2,940 จลู 

ปฏกิ ริ ิยาของสารประกอบไอออนิก เมื่อนาสารละลายไอออนิกคูใ่ ดคู่หนึ่งมาผสมกัน แล้ว เกดิ ตะกอนขึน้ แสดงว่าเกิดปฏิกิรยิ าขนึ้ ในการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าในน้ามกั จะมกี ารแลกเปลี่ยนไอออนบวก และไอออนลบซึ่งกันและกัน เขียนเป็นสมการท่ัวไปได้ดงั น้ี AX + BY  AY + BX

การผสมสารละลายแคลเซยี มไฮดรอกไซด์ (Ca(OH)2) และ โซเดียมคาร์บอเนต (Na2CO3) ได้ตะกอนสขี าวของแคลเซยี มคาร์บอเนต (CaCO3) แต่ Ca(OH)2 , Na2CO3 และ NaOH เมือ่ ละลายน้าแล้ว สามารถแตกตัวได้อยา่ งสมบูรณ์ คอื Ca2+(aq) + 2OH-(aq) + 2Na+(aq) + CO32-(aq)  CaCO3(s) + 2Na+(aq) + 2OH-(aq) สมการท่แี สดงไอออนอสิ ระของสารประกอบไอออนิกใน สารละลายครบทุกชนิดเช่นนเ้ี รียกวา่ สมการไอออนิก

เนื่องจากในปฏกิ ริ ิยาน้มี ี OH- และ Na+ ปรากฏอยู่ทั้งสอง ด้านและไมเ่ กิดการเปล่ยี นแปลงในปฏิกริ ยิ าจงึ ตัดออกไปได้ Ca2+(aq) + 2OH-(aq) + 2Na+(aq) + CO32-(aq)  CaCO3(s) + 2Na+(aq) + 2OH-(aq) สว่ นไอออนทที่ าปฏิกริ ิยาแล้วไดผ้ ลิตภัณฑค์ อื Ca2+ และ CO32- เท่าน้นั ท่นี ามาเขียนเปน็ สมการ ดังน้นั สมการไอออนกิ สทุ ธิ คือ Ca2+(aq) + CO32-(aq)  CaCO3(s)

สมการไอออนกิ คอื สมการท่แี สดงไอออนบวกและไอออนลบของ สารประกอบในสารละลายทง้ั หมด สมการไอออนิกสุทธิ คือ สมการทแ่ี สดงเฉพาะไอออนบวกและ ไอออนลบท่เี ข้าทาปฏกิ ริ ิยากนั ดงั นนั้ สมการไอออนิกสทุ ธิจะเป็นสมการเคมีท่ี เขียนเฉพาะไอออนและโมเลกลุ ท่เี ก่ยี วข้องในปฏิกริ ิยาเท่าน้นั โดยผลรวมของประจุทางซ้ายและทางขวาของสมการต้องดุล กนั พอดี

ข้นั ตอนการเขียนสมการไอออนกิ และสมการไอออนกิ สุทธิ 1. เขยี นสมการการแตกตัวเป็นไอออนในนา้ ของสารต้งั ตน้ พรอ้ มท้ัง ดลุ สมการ 2. จบั คไู่ อออนบวกและไอออนลบที่มาจากสารต้ังต้นต่างชนิดกัน เพ่ือรวมตัวกันเปน็ ผลิตภณั ฑ์ 3. พิจารณาสมบัตกิ ารละลายน้าของผลิตภณั ฑ์ทเ่ี กดิ ขน้ึ ถา้ ผลติ ภณั ฑ์ ไมล่ ะลายน้าจะต้องเขียนสตู รโมเลกลุ ในสมการ แตถ่ า้ ผลติ ภณั ฑล์ ะลาย นา้ แสดงวา่ ผลติ ภัณฑ์จะอยูใ่ นรูปของไอออนบวกและไอออนลบ 4. เขยี นสมการไอออนิก โดยเขยี นสูตรไอออนบวกและไอออนลบ ของสารต้งั ตน้ ที่ทาให้เกดิ ผลิตภัณฑ์ทีไ่ มล่ ะลายนา้ และเขยี นสูตรโมเลกุล ของผลิตภัณฑ์ทไ่ี มล่ ะลายน้าดว้ ย

หมายเหตุ สารที่เขียนสตู รโมเลกลุ ในสมการไอออนิก จะต้องเปน็ สารทไ่ี ม่ละลายนา้ หรือมีสถานะเป็นกา๊ ซหรอื ไมแ่ ตกตวั เป็นไอออน **** สมการไอออนิกสทุ ธิทสี่ มบรู ณ์ จะต้องทาใหส้ มดุลทง้ั จานวน อะตอมและจานวนประจโุ ดยเตมิ เลขข้างหน้าอนุภาคที่เกีย่ วข้องใน ปฏิกิรยิ า เช่น Pb2+ (aq) + 2I- (aq)  PbI2 (s) ตะกอนสีเหลอื ง Mg (s) + 2H+ (aq)  Mg2+ (aq) + H2 (g) แก๊สไมม่ ีสี

สรปุ สมการไอออนิกจะเกิดได้ 3 ลกั ษณะ ดังน้ี 1. การเกิดผลิตภัณฑท์ ไี่ ม่ละลายน้า เรยี กว่า การตกตะกอน เชน่ จะไดต้ ะกอนของ PbI2(s) และ NaNO3 ที่ ละลายนา้ ไดด้ ี จงึ มไี อออน Na+ และNO3- อยู่ในสารละลาย เขยี นเปน็ สมการเชิงโมเลกุล Pb(NO3)2 (aq) + NaI (aq)  PbI2 (s) + 2NaNO3 (aq) แตกตัวเปน็ ไอออนในสารละลาย Pb2+ (aq) + 2NO3- (aq) + 2Na+ (aq) + 2I – (aq)  PbI2 (s) + 2NO3- (aq) + 2Na+(aq) สมการไอออนกิ สทุ ธิ คือ Pb2+ (aq) + 2I – (aq)  PbI2 (s)