คู่มือครูวิชาเคมี เรื่อง พันธะเคมี

บทที่ 3 | พนั ธะเคมี เคมี เล่ม 1190 สูตร ชื่อสาร สูตร ชื่อสาร N2O5 ไดไนโตรเจนเพนตะออกไซด์ ClF3 คลอรีนไตรฟลูออไรด์ Cl2O (dinitrogen pentaoxide) (chlorine trifluoride) Cl2O7 โบรมีนเพนตะฟลูออไรด์ ไดคลอรีนมอนอกไซด์ BrF5 (bromine pentafluoride) P4O10 (dichlorine monoxide) ซนี อนมอนอออกซเิ จนเตตระ SiCl4 ไดคลอรีนเฮปตะออกไซด์ XeOF4 ฟลูออไรด์ (xenon SF6 (dichlorine heptaoxide) monooxygen tetrafluoride) TeF6 PCl5 เตตระฟอสฟอรสั เดคะออกไซด์ IF5 ไอโอดีนเพนตะฟลูออไรด์ (tetraphosphorus (iodine pentafluoride) decaoxide) แอนทิโมนีเพนตะคลอไรด์ ซิลิคอนเตตระคลอไรด์ SbCl5 (antimony pentachloride) (silicon tetrachloride) NCl3 ไนโตรเจนไตรคลอไรด์ OF2 (nitrogen trichloride) ซัลเฟอร์เฮกซะฟลูออไรด์ ออกซิเจนไดฟลูออไรด์ (sulfur hexafluoride) (oxygen difluoride) ไดฟอสฟอรัสเพนตะออกไซด์ เทลลูเลียมเฮกซะฟลูออไรด์ (diphosphorus (tellurium hexafluoride) pentaoxide) ฟอสฟอรัสเพนตะคลอไรด์ P2O5 (phosphorus pentachloride) HgCl2 เมอร์คิวรีไดคลอไรด์ SbH3 แอนทิโมนีไตรไฮไดรด์ BCl3 (mercury dichloride) AsCl3 (antimony trihydride) โบรอนไตรคลอไรด์ อาร์เซนิกไตรคลอไรด์ (boron trichloride) (arsenic trichloride) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 1 บทท่ี 3 | พันธะเคมี 1912. ครูนำ�สูตรโมเลกุลติดด้วยเทปกาวแล้วนำ�ไปติดไว้บนกระดานหน้าชั้นเรียน3. ครูแจกชื่อสารให้นักเรียน แล้วให้นักเรียนนำ�ชื่อสารที่ได้รับไปติดใกล้กับสูตรโมเลกุล ของสารนั้น กจิ กรรมเสนอแนะส�ำ หรบั ครู ตวั อยา่ งกจิ กรรม 4 เรอ่ื ง เกมสตู รโมเลกลุ และชอ่ื ของสารโคเวเลนต์วสั ดแุ ละอปุ กรณ์1. กระดาษแขง็2. ปากกาเมจกิ3. กรรไกรวธิ ที �ำ กจิ กรรม1. พิมพ์แบบลูกบาศก์ลงบนกระดาษแข็งและใช้ปากกาเมจิกเขียนสัญลักษณ์ธาตุดังรูป HHN Cl F C F Cl Br N O O สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พันธะเคมี เคมี เลม่ 1192 2. ตัดกระดาษตามแบบแล้วสร้างเป็น ลูกบาศก์เพื่อแจกนักเรียนกลุ่มละ 1 ชุด (2 ลูกบาศก์ ตามข้อ 1) 3. ให้นักเรียนโยนลูกบาศก์ 2 ลูก พร้อมกัน แล้วเขียนสูตรและชื่อของสารโคเวเลนต์ ให้ได้มากที่สุด ภายในเวลา 1 นาที ตวั อยา่ งผลการท�ำ กจิ กรรม ธาตุ สูตร ชื่อสาร ลูกบาศก์ 1 ลูกบาศก์ 2 โมเลกุล H H H2 แกส๊ ไฮโดรเจน (hydrogen gas) Cl Cl Cl2 แกส๊ คลอรนี (chlorine gas) O O O2 แกส๊ ออกซเิ จน (oxygen gas) O C CO2 คารบ์ อนไดออกไซด์ (carbon dioxide) Cl C CCl4 คารบ์ อนเตตระคลอไรด์ (carbon tetrachloride) F C CF4 คารบ์ อนเตตระฟลอู อไรด์ (carbon tetrafluoride) Br C CBr4 คารบ์ อนเตตระโบรไมด์ (carbon tetrabromide) Cl F ClF คลอรนี มอนอฟลอู อไรด์ (chlorine monofluoride) N F NF3 ไนโตรเจนไตรฟลอู อไรด์ (nitrogen trifluoride) O F OF2 ออกซเิ จนไดฟลอู อไรด์ (oxygen difluoride) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 1 บทที่ 3 | พันธะเคมี 193 12. ครูและนักเรียนอภิปรายร่วมกันเพื่อสรุปความรู้เกี่ยวกับการเกิดพันธะโคเวเลนต์ สูตรโมเลกลุ และช่ือของสารโคเวเลนต์ ดงั น้ี - ธาตอุ โลหะมคี า่ อเิ ลก็ โทรเนกาติวติ ีสูง ดงั น้ันเมือ่ รวมตวั กนั จะไม่มีอะตอมใดยอมเสยีอิเล็กตรอน อะตอมจงึ ยึดเหน่ียวกันโดยใช้เวเลนซ์อเิ ล็กตรอนร่วมกนั เรยี กการยดึ เหนี่ยวนี้ว่า พันธะโคเวเลนต์ และเรียกสารที่อะตอมยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโคเวเลนต์วา่ สารโคเวเลนต์ - พนั ธะโคเวเลนตท์ เ่ี กดิ จากการใช้เวเลนซ์อเิ ล็กตรอนรว่ มกัน 1 คู่ 2 คู่ หรอื 3 คู่ จะเกดิ เปน็ พันธะเดยี่ ว พนั ธะคู่ หรอื พันธะสาม ตามลำ�ดบั ซ่ึงสว่ นใหญ่เป็นไปตามกฎออกเตต เขยี นแสดงไดด้ ว้ ยโครงสรา้ งลวิ อสิ ทง้ั นก้ี ารเกดิ พนั ธะโคเวเลนตใ์ นโมเลกลุ โคเวเลนตบ์ างชนดิ อาจไมเ่ ปน็ ไปตามกฎออกเตต - สูตรโมเลกุลของสารโคเวเลนต์แสดงสัญลักษณ์ของธาตุเรียงลำ�ดับตามค่าอิเล็กโทร-เนกาตวิ ติ จี ากนอ้ ยไปมาก โดยระบุจำ�นวนอะตอมของธาตุท่ีมจี ำ�นวนอะตอมมากกวา่ 1 อะตอม - ช่ือของสารโคเวเลนตจ์ ะเรียกชอื่ ธาตุตามลำ�ดบั จากซ้ายไปขวา ถา้ มีสารโคเวเลนต์ทเ่ี กดิ จากธาตอุ งคป์ ระกอบเดยี วกันมากกวา่ 1 ชนิด ต้องระบจุ �ำ นวนอะตอมธาตุองคป์ ระกอบดว้ ยคำ�ระบจุ ำ�นวนในภาษากรีก 13. ครใู หน้ ักเรยี นทำ�แบบฝึกหดั 3.7 เพื่อทบทวนความรู้แนวทางการวัดและประเมินผล 1. ความรเู้ ก่ยี วกับการเกดิ พนั ธะโคเวเลนตแ์ บบพันธะเดย่ี ว พันธะคู่ และพันธะสาม การเขยี นแสดงการเกิดพันธะโคเวเลนต์ด้วยโครงสร้างลิวอิส และวิธีการเขียนสูตรโมเลกุลและการเรียกชื่อสารโคเวเลนต์ จากการอภปิ ราย การทำ�แบบฝึกหดั และการทดสอบ 2. จิตวิทยาศาสตร์ด้านความใจกว้างและการใช้วิจารณญาณ​​​​จ​ ากการสังเกตพฤติกรรมในการอภปิ ราย สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 3 | พนั ธะเคมี เคมี เลม่ 1194 แบบฝึกหัด 3.6 1. เขยี นโครงสร้างลวิ อิสตามกฎออกเตต พรอ้ มทั้งระบุจำ�นวนอิเล็กตรอนคู่รว่ มพันธะ และ จำ�นวนอเิ ล็กตรอนคโู่ ดดเดีย่ วในโมเลกุลตอ่ ไปนี้ 1.1 I2 1.4 HCN 1.2 NF3 1.5 H2O2 1.3 CS2 ข้อ สาร โครงสร้างลิวอิส อิเล็กตรอน อิเล็กตรอน 1.1 I2 II ครู่ ่วมพันธะ (ค)ู่ คู่โดดเดี่ยว (คู่) 16 1.2 NF3 FN F 3 10 1.3 CS2 F 44 S CS 1.4 HCN HCN 4 1 1.5 H2O2 HO OH 3 4 2. เขียนโครงสร้างลิวอิสแสดงการเกิดพันธะในโมเลกุลที่เป็นไปตามกฎออกเตตจากธาตุท่ี ก�ำ หนดใหต้ ่อไปนี้ 2.1 ไฮโดรเจนกบั ฟลูออรีน H+ F HF สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 1 บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี 195 2.2 กำ�มะถนั กับไฮโดรเจน HS H H +S +H 2.3 ซิลคิ อนกับคลอรีน Cl Cl + Cl Si Cl Cl + Si + Cl Cl + Cl 2.4 ฟอสฟอรสั กับไฮโดรเจนH +P +H H PH + HH 3. เขยี นโครงสรา้ งลวิ อสิ ของโมเลกลุ หรอื ไอออนตอ่ ไปน้ี พรอ้ มทง้ั ระบวุ า่ เปน็ ไปตามกฎออกเตต หรือไม่เป็นไปตามกฎออกเตต​​​​(​​ในกรณีที่ไม่เป็นไปตามกฎออกเตตให้ระบุจำ�นวน อิเลก็ ตรอนรอบอะตอมกลาง) 3.1 BeH2 H − Be − H ไม่เป็นไปตามกฎออกเตต อะตอมกลางมี 4 อเิ ลก็ ตรอน 3.2 ClF3 F C l F ไมเ่ ป็นไปตามกฎออกเตต อะตอมกลางมี 10 อิเล็กตรอน F สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 3 | พนั ธะเคมี เคมี เลม่ 1196 3.3 CH2O O H C H เป็นไปตามกฎออกเตต 3.4 CH3OH H H C O H เปน็ ไปตามกฎออกเตต H สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 1 บทท่ี 3 | พันธะเคมี 197แบบฝกึ หดั 3.71. เรียกชื่อสารประกอบออกไซด์ของไนโตรเจนต่อไปนี้ NO N2O N2O3 และ N2O5 NO ไนโตรเจนมอนอออกไซด์ (nitrogen monooxide) หรือ ไนโตรเจนมอนอกไซด์ (nitrogen monoxide) N2O ไดไนโตรเจนมอนอออกไซด์ (dinitrogen monooxide) หรอื ไดไนโตรเจนมอนอกไซด์ (dinitrogen monoxide) N2O3 ไดไนโตรเจนไตรออกไซด์ (dinitrogen trioxide) N2O5 ไดไนโตรเจนเพนตะออกไซด์ (dinitrogen pentaoxide) หรอื ไดไนโตรเจนเพนตอกไซด์ (dinitrogen pentoxide)2. เขียนสูตรและช่ือของสารโคเวเลนตใ์ นตารางให้ถกู ต้องข้อ สูตร ชื่อสาร2.1 CCl4 คาร์บอนเตตระคลอไรด์ (carbon tetrachloride)2.2 XeF4 ซนี อนเตตระฟลอู อไรด์ (xenon tetrafluoride)2.3 BrF5 โบรมีนเพนตะฟลูออไรด์ (bromine pentafluoride)2.4 PH3 ฟอสฟอรสั ไตรไฮไดรด์ (phosphorus trihydride)2.5 SbBr3 แอนทิโมนไี ตรโบรไมด์ (antimony tribromide)2.6 SeF6 ซีลเี นยี มเฮกซะฟลูออไรด์ (selenium hexafluoride)2.7 Si2Br6 ไดซลิ คิ อนเฮกซะโบรไมด์ (disilicon hexabromide)2.8 P2O5 ไดฟอสฟอรัสเพนตะออกไซด์ (diphosphorus pentaoxide) ไดฟอสฟอรสั เพนตอกไซด์ (diphosphorus pentoxide)2.9 P2S3 ไดฟอสฟอรสั ไตรซัลไฟด์ (diphosphorus trisulfide)2.10 N2S5 ไดไนโตรเจนเพนตะซัลไฟด์ (dinitrogen pentasulfide) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี เคมี เล่ม 1198 3. เขยี นสูตรโมเลกลุ ตามกฎออกเตตและช่อื ของสารโคเวเลนต์ทีเ่ กิดระหว่างธาตตุ ่อไปน้ี 3.1 สารหนกู ับคลอรีน AsCl3 อารเ์ ซนิกไตรคลอไรด์ (arsenic trichloride) 3.2 ซิลิคอนกับฟลูออรีน SiF4 ซลิ ิคอนเตตระฟลอู อไรด์ (silicon tetrafluoride) 3.3.3 ความยาวพนั ธะและพลงั งานพนั ธะของสารโคเวเลนต์ จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. วิเคราะห์และเปรียบเทยี บความยาวพันธะและพลังงานพนั ธะในสารโคเวเลนต์ 2. ค�ำ นวณพลงั งานทีเ่ กีย่ วข้องกบั ปฏิกริ ิยาของสารโคเวเลนตจ์ ากพลงั งานพนั ธะ สอ่ื การเรียนร้แู ละแหล่งการเรียนรู้ วีดิทศั น์หรอื กราฟแสดงการเปลยี่ นแปลงพลังงานในการเกดิ โมเลกุลแก๊สไฮโดรเจน แนวการจดั การเรียนรู้ 1. ครูให้นักเรียนดูวีดิทัศน์หรือกราฟแสดงการเปลี่ยนแปลงพลังงานในการเกิดโมเลกุลแก๊ส ไฮโดรเจน ในรูป 3.9 แล้วอภิปรายรว่ มกนั เพ่ือใหไ้ ดข้ อ้ สรุปว่า ความยาวพันธะเป็นระยะหา่ งระหวา่ ง นวิ เคลยี สที่ท�ำ ให้พลงั งานศักยร์ วมต�่ำ ทสี่ ุด 2. ครใู หน้ ักเรียนพิจารณาความยาวพันธะ O−H ในโมเลกลุ ของสารต่างชนดิ กัน เช่น H2O CH3OH HNO2 ในตาราง 3.11 ซง่ึ พบว่าพนั ธะชนดิ เดยี วกนั ในโมเลกลุ ต่างชนดิ กันอาจมีความยาว พันธะไม่เทา่ กนั ในการประมาณความยาวพนั ธะระหวา่ งอะตอมคหู่ นง่ึ ๆ โดยทัว่ ไปนยิ มใช้ความยาว พนั ธะเฉล่ีย ดังตาราง 3.12 3. ครูให้นักเรียนเขียนโครงสร้างลิวอิสของโมเลกุลโอโซน (O3) ซึ่งพบว่าสามารถเขียน โครงสร้างลิวอิสได้ 2 โครงสรา้ ง จากน้นั ครูตง้ั คำ�ถามวา่ พันธะระหวา่ งออกซิเจนท้ัง 2 พันธะ ใน โครงสร้างลวิ อสิ แต่ละโครงสรา้ ง มีความยาวพนั ธะเทา่ กันหรือไม่ ซึ่งน่าจะได้คำ�ตอบวา่ ไม่เท่ากัน จากนน้ั ครอู ธบิ ายผลการศกึ ษาโดยใชร้ ปู 3.10 ประกอบการอธบิ ายวา่ พนั ธะทง้ั สองมคี วามยาวพนั ธะ เทา่ กนั นักวทิ ยาศาสตรจ์ งึ เสนอว่าโครงสร้างท้งั สองไมใ่ ช่โครงสร้างโมเลกลุ ที่แท้จริงของ O3 แตเ่ รยี ก สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 1 บทท่ี 3 | พันธะเคมี 199เป็นโครงสร้างเรโซแนนซ์ และใช้ลกู ศรสองหัวแสดงการเกิดเรโซแนนซร์ ะหว่าง 2 โครงสร้าง โดยโครงสร้างที่สอดคล้องกับค่าความยาวพันธะท่ีเท่ากันสามารถเขียนแทนด้วยโครงสร้างเรโซแนนซ์ผสม 4. ครใู ห้นกั เรยี นพจิ ารณากราฟรูป 3.9 แล้วตัง้ คำ�ถามว่า ถ้าตอ้ งการสลายพนั ธะในโมเลกลุแก๊สไฮโดรเจนตอ้ งใช้พลังงานอยา่ งน้อยเทา่ ใด ซึ่งควรไดค้ �ำ ตอบวา่ เทา่ กบั 436 กิโลจลู ตอ่ โมล ซึ่งคา่ พลังงานดงั กลา่ วเป็นพลงั งานพนั ธะ H−H จากน้ันครูใหค้ วามร้วู า่ พลังงานพนั ธะเปน็ พลังงานปรมิ าณนอ้ ยทส่ี ดุ ทใ่ี ชส้ ลายพนั ธะระหวา่ งอะตอมครู่ ว่ มพนั ธะในโมเลกลุ สถานะแกส๊ ใหเ้ ปน็ อะตอมเดย่ี วในสถานะแก๊ส 5. ครูตงั้ คำ�ถามนำ�วา่ โมเลกลุ ทม่ี ีพนั ธะชนิดเดยี วกนั มากกวา่ 1 พนั ธะ นกั เรียนคิดว่าพลงั งานที่ใช้ในการสลายพันธะแต่ละพันธะเทา่ กันหรอื ไม่ อย่างไร จากนน้ั อธิบายพลงั งานที่ใช้ในการสลายพนั ธะ O−H ของนำ�้ ทัง้ 2 พันธะ ซ่ึงมคี า่ ไมเ่ ท่ากนั และพลังงานทใ่ี ช้ในการสลายพนั ธะ O−H ในสารชนดิ อน่ื กม็ ีค่าไมเ่ ท่ากัน ดงั น้นั การประมาณพลงั งานพันธะระหว่างอะตอมคู่หน่ึง ๆ โดยทั่วไปนยิ มใช้พลังงานพนั ธะเฉลยี่ ดงั ตาราง 3.12 ซ่งึ เฉล่ยี จากพันธะทั้งท่อี ยู่ในโมเลกลุ ชนดิ เดียวกนั และตา่ งชนิดกัน 6. ครใู หน้ กั เรียนพจิ ารณาคา่ ในตาราง 3.12 แลว้ ตง้ั คำ�ถามว่า ค่าความยาวพนั ธะและพลังงานพนั ธะระหว่างอะตอมคู่ร่วมพันธะเดียวกนั มคี วามสมั พันธก์ นั อยา่ งไร ซ่งึ ควรไดค้ ำ�ตอบว่า ส�ำ หรบัอะตอมครู่ ว่ มพนั ธะเดยี วกนั พันธะทม่ี คี า่ พลงั งานพันธะนอ้ ยจะมคี า่ ความยาวพนั ธะมาก 7. ครใู หน้ ักเรียนตอบคำ�ถามเพือ่ ตรวจสอบความเข้าใจและตอบค�ำ ถามชวนคดิ ตรวจสอบความเขา้ ใจ เรยี งล�ำ ดบั ความยาวพนั ธะและพลงั งานพนั ธะในโมเลกลุ Cl2 Br2 และ I2 ความยาวพนั ธะเรยี งล�ำ ดบั ไดเ้ ปน็ Cl2 < Br2 < I2 พลงั งานพนั ธะเรยี งล�ำ ดบั ไดเ้ ปน็ Cl2 > Br2 > I2 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 3 | พันธะเคมี เคมี เล่ม 1200 ชวนคิด เพราะเหตุใดพันธะ F−F มีพลังงานพันธะน้อยกว่าพันธะ Cl−Cl ซึ่งไม่เป็นไปตาม แนวโน้มเดียวกันกับธาตุหมู่ VIIA ชนิดอื่น เนื่องจากธาตุฟลูออรีนมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงและมีขนาดอะตอมเล็กมาก เมื่อเกิดพันธะโคเวเลนต์ อะตอมฟลูออรีน 2 อะตอม ต้องเข้ามาอยู่ใกล้กันมากเพื่อใช้ อิเล็กตรอนร่วมกัน โดยที่มีอิเล็กตรอนล้อมรอบจำ�นวนมาก ทำ�ให้มีความหนาแน่นของ อเิ ลก็ ตรอนภายในโมเลกลุ สงู และเกดิ การผลกั กนั ระหวา่ งอเิ ลก็ ตรอนภายในโมเลกลุ สง่ ผล ให้พลังงานพันธะ F−F มีค่าต่ำ�และไม่เป็นไปตามแนวโน้มเดียวกันกับธาตุหมู่ VIIA ชนิดอื่น 8. ครูให้ความรู้เก่ียวกับการคำ�นวณพลังงานของปฏิกิริยาของสารโคเวเลนต์จากพลังงาน พนั ธะ ซึ่งไดจ้ ากผลตา่ งของพลังงานพันธะรวมของสารตั้งตน้ กบั ผลิตภณั ฑ์ จากนั้นแสดงการค�ำ นวณ ตามตัวอยา่ ง 1 และ 2 9. ครูและนักเรียนอภิปรายร่วมกันเพื่อสรุปความรู้เก่ียวกับความยาวพันธะและพลังงาน พนั ธะ ดงั นี้ - ความยาวพันธะคือระยะระหว่างนิวเคลียสของอะตอมคู่ร่วมพันธะที่ทำ�ให้พลังงานศักย์ รวมต่ำ�ท่ีสดุ ซ่งึ ข้ึนอยู่กับขนาดอะตอมค่รู ่วมพันธะและชนิดของพันธะ โดยความยาวพนั ธะระหวา่ ง อะตอมค่หู น่งึ ๆ ในโมเลกลุ ของสารตา่ งชนิดกันอาจไม่เท่ากันจึงนิยมใชเ้ ปน็ ความยาวพันธะเฉลย่ี - พลังงานพันธะคือพลังงานปริมาณน้อยท่ีสุดท่ีใช้สลายพันธะระหว่างอะตอมคู่ร่วม พันธะในโมเลกลุ สถานะแก๊สใหเ้ ป็นอะตอมเดี่ยวในสถานะแก๊ส ซ่ึงมีความสัมพนั ธก์ บั ความยาวพนั ธะ โดยพลงั งานพนั ธะระหว่างอะตอมคู่หน่งึ ๆ ในโมเลกลุ ชนิดเดยี วกนั และตา่ งชนดิ กนั อาจไม่เทา่ กนั จงึ นิยมใชเ้ ปน็ พลังงานพนั ธะเฉลยี่ - พลังงานพันธะนำ�มาใช้ในการคำ�นวณพลังงานของปฏิกิริยาซึ่งได้จากผลต่างของ พลังงานพนั ธะรวมของสารต้ังตน้ กับผลิตภัณฑ์ 10. ครใู หน้ กั เรียนท�ำ แบบฝึกหัด 3.8 เพ่อื ทบทวนความรู้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 1 บทที่ 3 | พันธะเคมี 201แนวทางการวดั และประเมนิ ผล 1. ความรูเ้ กีย่ วกับความยาวพนั ธะและพลังงานพนั ธะในสารโคเวเลนต์ จากการอภิปราย การท�ำ แบบฝึกหดั และการทดสอบ 2. ทักษะการใชจ้ �ำ นวน จากการท�ำ แบบฝกึ หัด 3. ทักษะการตีความหมายขอ้ มลู และลงข้อสรปุ จากการอภิปราย 4. จิตวิทยาศาสตร์ด้านความใจกว้างและการใช้วิจารณญาณ จากการสังเกตพฤติกรรมในการอภปิ ราย แบบฝึกหัด 3.8 1. เปรียบเทียบความยาวพันธะและพลังงานพันธะระหว่างอะตอมในโมเลกุลหรือไอออนที่ ก�ำ หนดใหต้ ่อไปน้ี พรอ้ มอธบิ ายเหตผุ ล 1.1 พนั ธะระหวา่ ง C กบั O ของ CO และ CO2 ความยาวพนั ธะของ CO < CO2 และพลังงานพนั ธะของ CO > CO2 เน่อื งจากพันธะระหวา่ ง C กบั O ของ CO เปน็ พันธะสาม สว่ น CO2 เป็นพนั ธะคู่ 1.2 พันธะระหวา่ ง O กับ O ของ O2 และ H2O2 ความยาวพนั ธะของ O2 < H2O2 และพลงั งานพันธะของ O2 > H2O2 เน่ืองจากพันธะระหวา่ ง O กับ O ของ O2 เป็นพนั ธะคู่ สว่ น H2O2 เป็นพนั ธะเดี่ยว 1.3 พนั ธะระหวา่ ง N กับ N ของ N2 และ N2H4 ความยาวพันธะของ N2 < N2H4 และพลังงานพันธะของ N2 > N2H4 เนอ่ื งจากพนั ธะระหวา่ ง N กบั N ของ N2 เปน็ พนั ธะสาม สว่ น N2H4 เปน็ พนั ธะเดย่ี ว 1.4 พันธะระหว่าง C กับ C ของ C2H2 และ C2H4 ความยาวพนั ธะของ C2H2 < C2H4 และพลังงานพันธะของ C2H2 > C2H4 เนือ่ งจากพนั ธะระหวา่ ง C กับ C ของ C2H2 เปน็ พนั ธะสาม สว่ น C2H4 เปน็ พนั ธะคู่ 1.5 พันธะระหว่าง C กับ O ของ CO32- และ COCl2 ความยาวพนั ธะของ CO32- > COCl2 และพลงั งานพนั ธะของ CO32- < COCl2 เนอื่ งจากพนั ธะระหวา่ ง C กับ O ของ CO32- เปน็ พนั ธะเด่ียวกบั พันธะค่เู กิด เรโซแนนซ์ สว่ น COCl2 เปน็ พนั ธะคู่ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี เคมี เล่ม 1202 2. ค�ำ นวณพลงั งานของปฏกิ ริ ิยาการเผาไหม้ของแกส๊ เอทลิ นี (C2H4) ดังสมการ C2H4(g) + 3O2(g) 2CO2(g) + 2H2O(g) พลังงานทใี่ ชส้ ลายพันธะของ C2H4 1 โมล และ O2 3 โมล = E1 kJ E1 = [(1 mol C=C × 614 kJ/mol C=C) + (4 mol C−H × 414 kJ/mol C−H)] + [(3 mol O=O × 498 kJ/mol O=O)] = 614 kJ + 1656 kJ + 1494 kJ = 3764 kJ การสรา้ งพนั ธะของ CO2 2 โมล และ H2O 2 โมล = E2 kJ E2 = [(4 mol C=O) × (-804 kJ/mol C=O)] + [(4 mol H−O) × (-463 kJ/mol H−O)] = (-3216 kJ) + (-1852 kJ) = -5068 kJ ΔH = E1 + E2 = -1304 kJ = 3764 kJ + (-5068 kJ) ดังนัน้ การเผาไหมข้ องแกส๊ เอทลิ ีนคายพลงั งานเท่ากบั 1304 กโิ ลจูลตอ่ โมล 3. ก�ำ หนดคา่ พลงั งานพันธะดงั น้ี พนั ธะ H−F H−Cl Cl−Cl พลังงาน (kJ/mol) 567 431 242 จากปฏกิ ริ ยิ า HF(g) + Cl2(g) HCl(g) + ClF(g) เปน็ ปฏิกริ ิยาดดู พลงั งาน 120 กโิ ลจลู ต่อโมล คำ�นวณพลงั งานพันธะของ Cl−F จาก ΔH = E1 + E2 120 kJ = [(1 mol H−F × 567 kJ/mol H−F) + (1 mol Cl−Cl × 242 kJ/mol Cl−Cl)] + [(1 mol H−Cl) × (-431 kJ/mol H−Cl) + (1 mol Cl−F × (- kJ/mol Cl−F))] 120 kJ = 567 kJ + 242 kJ – 431 kJ – [(Cl−F) kJ] (Cl−F) kJ = 258 kJ ดงั น้นั พลงั งานพันธะของ Cl−F มีคา่ เท่ากับ 258 กโิ ลจลู ตอ่ โมล สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 1 บทท่ี 3 | พันธะเคมี 203 3.3.4 รปู รา่ งโมเลกลุ โคเวเลนต์ 3.3.5 สภาพข้วั ของโมเลกุลโคเวเลนต์จุดประสงค์การเรยี นรู้ 1. คาดคะเนรปู รา่ งโมเลกลุ โคเวเลนตโ์ ดยใชท้ ฤษฎกี ารผลกั ระหวา่ งคอู่ เิ ลก็ ตรอนในวงเวเลนซ์ 2. เขียนแสดงทิศทางขั้วพันธะและทิศทางขั้วของโมเลกุล รวมทั้งระบุสภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์ความเขา้ ใจคลาดเคล่ือนทอ่ี าจเกิดขน้ึ ความเข้าใจที่ถูกต้อง ความเข้าใจคลาดเคลื่อนโมเลกุลที่อะตอมกลางมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว โมเลกุลที่อะตอมกลางมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวจะเป็นโมเลกุลมีขั้วทั้งหมด ส่วนใหญ่มีขั้ว แต่บางชนิดไม่มีขั้ว เช่น XeF4 XeF2การพิจารณาสภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์ การพิจารณาสภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์ใช้พิจารณากับสารโคเวเลนต์ทั้งที่เป็นโมเลกุล ใช้พิจารณากับโมเลกุลที่เป็นกลางทางไฟฟ้าและไอออน เท่านั้น ส่วนกลุ่มไอออน เช่น NH4+ จะไม่ พิจารณาสภาพขั้วของกลุ่มไอออน จากผลรวม สภาพขั้วของพันธะ เนื่องจากทั้งกลุ่มไอออน เป็นประจุบวกโมเลกุลโคเวเลนต์ที่สมมาตรจะเป็นโมเลกุล โมเลกุลโคเวเลนต์ที่สมมาตรอาจเป็นโมเลกุลไม่มีขั้วทั้งหมด ไม่มีขั้วหรือมีขั้วก็ได้ โดยพิจารณาจากผลรวม ของเวกเตอร์แต่ละพันธะ เช่น COCl2 เป็น โมเลกุลที่สมมาตร แต่เป็นโมเลกุลมีขั้วสอ่ื การเรยี นร้แู ละแหลง่ การเรียนรู้ แบบจ�ำ ลองโครงสรา้ งสามมติ หิ รอื โปรแกรมส�ำ เรจ็ รปู ทใ่ี ชใ้ นการศกึ ษารปู รา่ งโมเลกลุ ของโมเลกลุโคเวเลนตท์ ม่ี รี ปู รา่ งโมเลกลุ ตา่ งกนั เชน่ โมเลกลุ น�ำ้ (H2O) คารบ์ อนไดออกไซด์ (CO2) แอมโมเนยี(NH3) โบรอนไตรฟลอู อไรด์ (BF3) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 3 | พนั ธะเคมี เคมี เลม่ 1204 แนวการจัดการเรยี นรู้ 1. ครูให้นักเรียนพิจารณาแบบจำ�ลองโครงสร้างสามมิติหรือโปรแกรมสำ�เร็จรูปท่ีใช้ใน การศึกษารูปร่างโมเลกุลของโมเลกลุ โคเวเลนต์ท่มี รี ปู ร่างโมเลกลุ ต่างกัน เชน่ โมเลกลุ น�ำ้ (H2O) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) แอมโมเนีย (NH3) โบรอนไตรฟลอู อไรด์ (BF3) แล้วตั้งค�ำ ถามว่า รปู ร่าง โมเลกลุ ของสารเหลา่ นเี้ หมอื นหรอื ต่างกนั หรือไม่ เพราะเหตุใด ซ่ึงควรไดค้ �ำ ตอบว่า รปู ร่างโมเลกลุ ของสารตา่ งกนั ขึน้ อย่กู ับจ�ำ นวนอะตอมและจำ�นวนอิเล็กตรอนคโู่ ดดเดีย่ วรอบอะตอมกลาง 2. ครใู หน้ ักเรียนแตล่ ะกลมุ่ ท�ำ กจิ กรรม 3.2 การจดั ตัวของลกู โปง่ กบั รปู ร่างโมเลกุลโคเวเลนต์ ตอนท่ี 1 และตอนท่ี 2 เพอ่ื ศกึ ษารูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์ทอ่ี ะตอมกลางไมม่ ีอิเลก็ ตรอนคูโ่ ดดเดี่ยว และทีม่ ีอเิ ล็กตรอนคโู่ ดดเดี่ยว โดยใชล้ ูกโป่งแทนแบบจำ�ลองโมเลกุล สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 1 บทที่ 3 | พนั ธะเคมี 205กจิ กรรม 3.2 การจดั ตวั ของลกู โปง่ กบั รปู รา่ งโมเลกุลโคเวเลนต์จดุ ประสงค์ของกิจกรรม1. อธบิ ายและเขยี นแสดงรูปทรงเรขาคณิตของลูกโปง่ ทีผ่ ูกข้วั ตดิ กัน2. บอกรปู รา่ งโมเลกลุ โคเวเลนตจ์ ากการเปรยี บเทียบกบั รูปร่างของลกู โป่งที่ผกู ข้วั ติดกันเวลาท่ีใช ้ อภิปรายกอ่ นทำ�กจิ กรรม 10 นาที ท�ำ กิจกรรม 20 นาที อภปิ รายหลงั ท�ำ กจิ กรรม 30 นาที รวม 60 นาทีวสั ดุและอุปกรณ์ ปริมาณต่อกลุ่ม รายการ 8 ลูก 2 ลูก ลูกโป่งสีที่หนึ่ง 1 อัน ลูกโป่งสีที่สอง เครื่องสูบลมลูกโป่งการเตรียมลว่ งหนา้ เพ่ือให้นักเรยี นมองเหน็ รูปร่างของลกู โปง่ เปรียบเทียบกับรูปทรงเรขาคณิตไดช้ ัดเจนครูอาจนำ�แบบจำ�ลองหรือภาพรูปทรงเรขาคณติ แบบต่าง ๆ ให้นักเรียนได้ศกึ ษาก่อน เช่นพีระมดิ ฐานสามเหลี่ยม พรี ะมดิ ฐานส่เี หล่ียม พีระมิดคูฐ่ านสามเหลี่ยม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 3 | พนั ธะเคมี เคมี เลม่ 1206 ตัวอย่างผลการท�ำ กจิ กรรม ตอนที่ 1 จำ�นวนลกู โป่ง (ลูก) วาดภาพลกู โป่งเพอื่ เปรียบเทยี บกับรปู ทรงเรขาคณิต 2 3 4 5 6 ตอนที่ 2 วาดภาพลูกโป่งเพื่อเปรียบเทียบกับรูปทรงเรขาคณิต จำ�นวนลูกโป่ง สีที่หนึ่ง 2 ลูก สีที่สอง 2 ลูก สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 1 บทที่ 3 | พันธะเคมี 207อภิปรายผลการท�ำ กจิ กรรม1. จากกจิ กรรมตอนท่ี 1 ลกู โปง่ ใชแ้ ทนกลมุ่ หมอกอเิ ลก็ ตรอนครู่ ว่ มพนั ธะระหวา่ งอะตอมกลาง กับอะตอมที่ล้อมรอบ เมื่อนำ�มาผูกขั้วติดกัน พบว่าลูกโป่งแต่ละลูกผลักกันเกิดการ จดั ตัวเป็นรูปรา่ งตา่ ง ๆ ท่ีมีสมมาตร โดยจ�ำ นวนลกู โป่งมผี ลต่อรปู ร่าง แสดงว่าเม่ือ จำ�นวนอะตอมล้อมรอบมากขึ้นจะมีจำ�นวนพันธะมากขึ้น ซึ่งอิเล็กตรอนในพันธะจะ ผลกั กนั ท�ำ ใหร้ ปู รา่ งโมเลกลุ มีทิศทางของพนั ธะอยู่หา่ งกนั มากท่ีสดุ เมอื่ เปรียบเทยี บกบั รูปทรงเรขาคณิต สรุปไดว้ า่ ลกู โปง่ ทพี่ นั ติดกนั 2 3 4 5 และ 6 ลกู มรี ปู ร่างเปน็ เสน้ ตรง สามเหลีย่ มแบนราบ ทรงสีห่ น้า พรี ะมดิ คฐู่ านสามเหล่ยี ม และทรงแปดหน้า ตามลำ�ดบั2. จากกิจกรรมตอนท่ี 2 ลกู โป่งตา่ งสีใช้แทนอเิ ลก็ ตรอนคโู่ ดดเดี่ยวและอเิ ลก็ ตรอนค่รู ว่ ม พันธะ ซงึ่ รปู ร่างโมเลกลุ พิจารณาจากตำ�แหนง่ ของอะตอมท้งั หมด และไม่นำ�ตำ�แหน่ง ของอเิ ล็กตรอนค่โู ดดเด่ียวมาพิจารณา โดยแรงผลักทเ่ี กิดจากอิเล็กตรอนคูโ่ ดดเดยี่ วจะ สง่ ผลตอ่ มมุ ระหวา่ งพนั ธะและรปู รา่ งโมเลกลุ ซง่ึ โมเลกลุ ทป่ี ระกอบดว้ ยอะตอมลอ้ มรอบ 2 อะตอม และอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว 2 คู่ รูปร่างโมเลกุลไม่เป็นแบบเส้นตรงแต่ เปน็ มมุ งอ (มมุ พนั ธะนอ้ ยกวา่ 180°) เพราะมแี รงผลักจากลูกโปง่ ทใ่ี ช้แทนอิเลก็ ตรอน คู่โดดเด่ยี วสรุปผลการท�ำ กจิ กรรม เมอ่ื ใชล้ กู โปง่ แทนอเิ ลก็ ตรอนคโู่ ดดเดย่ี วและอเิ ลก็ ตรอนครู่ ว่ มพนั ธะ เมอ่ื น�ำ มาผกู ขว้ัติดกัน พบว่าลูกโป่งแต่ละลูกผลักกันเกิดการจัดตัวเป็นรูปร่างต่าง ๆ ที่มีสมมาตร โดยเมื่อจำ�นวนอะตอมล้อมรอบหรือจำ�นวนอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวมากขึ้น จะมีจำ�นวนพันธะมากขึน้ ซงึ่ อิเล็กตรอนในพนั ธะจะผลักกนั ทำ�ให้รูปร่างโมเลกุลมีทศิ ทางของพนั ธะอยหู่ ่างกนั มากทสี่ ุด ดังนนั้ รปู ร่างโมเลกลุ ข้ึนอยกู่ บั จำ�นวนพนั ธะและจ�ำ นวนอเิ ลก็ ตรอนคู่โดดเด่ียวรอบอะตอมกลาง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี เคมี เล่ม 1208 ขอ้ เสนอแนะสำ�หรับครู ครใู ห้นกั เรยี นพิจารณาลูกโป่งท่ีพันขวั้ ตดิ กนั โดยใช้ลูกโป่งสีท่ี หนึ่ง 3 ลูก และสที ่ีสอง 1 ลูก แล้วตงั้ คำ�ถามวา่ ถา้ โมเลกุลประกอบ ด้วยอะตอมลอ้ มรอบ 3 อะตอม และอเิ ล็กตรอนคโู่ ดดเดี่ยว 1 คู่ ควร มรี ปู ร่างโมเลกลุ เปน็ อย่างไร พรอ้ มทง้ั ให้ยกตัวอยา่ งโมเลกลุ รปู รา่ งโมเลกุลเป็นแบบพีระมิดฐานสามเหลยี่ ม ตัวอย่างโมเลกุล เช่น NH3 PH3 3. ครอู ธบิ ายเกย่ี วกับทฤษฎกี ารผลักระหวา่ งค่อู เิ ลก็ ตรอนในวงเวเลนซ์ (VSEPR theory) เพือ่ เชื่อมโยงไปสู่การคาดคะเนรูปร่างโมเลกุล ซึ่งมีหลักการว่า อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวอยู่ใกล้นิวเคลียส มากกวา่ อเิ ลก็ ตรอนคูร่ ว่ มพนั ธะ ดงั นัน้ แรงผลักระหวา่ งอิเลก็ ตรอนคู่โดดเด่ยี วด้วยกันจงึ มคี ่ามากกว่า แรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะกับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว และมากกว่าแรงผลักระหว่าง อิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพันธะดว้ ยกัน 4. ครอู ธบิ ายเกย่ี วกบั รปู รา่ งโมเลกลุ และมมุ ระหวา่ งพนั ธะของโมเลกลุ โคเวเลนตท์ อ่ี ะตอมกลาง ไม่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวและที่อะตอมกลางมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว โดยให้นักเรียนพิจารณา ตัวอยา่ งรูปรา่ งโมเลกุลโคเวเลนต์ในตาราง 3.13 ประกอบการอธบิ าย 5. ครูใหน้ กั เรยี นทำ�แบบฝึกหัด 3.9 เพอ่ื ทบทวนความรู้ 6. ครูนำ�เข้าสู่การศึกษาเรื่องสภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์ โดยอธิบายว่าพันธะโคเวเลนต์ ไม่มีข้ัวเป็นพันธะที่เกิดจากอะตอมชนิดเดียวกันมีการกระจายของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ ระหว่างอะตอมท้ังสองเทา่ กนั เช่น แก๊สไฮโดรเจน (H2) และพนั ธะโคเวเลนตม์ ีขวั้ เปน็ พนั ธะท่เี กิดจาก อะตอมต่างชนิดกันและมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่างกันจะมีการกระจายของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอน ครู่ ่วมพนั ธะระหวา่ งอะตอมไม่เท่ากนั เช่น ไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) 7. ครูใหน้ กั เรียนพิจารณารูป 3.11 และอธบิ ายเกยี่ วกบั การแสดงขว้ั ของพนั ธะของอะตอม ที่แสดงประจุไฟฟ้าค่อนข้างบวกและอะตอมที่แสดงประจุไฟฟ้าค่อนข้างลบ และการเขียนแสดง สัญลกั ษณ์และทศิ ทางของขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์ 8. ครูให้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโมเลกุลอะตอมคู่ที่ประกอบด้วยธาตุชนิดเดียวกัน พันธะที่ เกิดข้นึ เป็นพันธะโคเวเลนต์ไมม่ ีขั้ว เชน่ O2 Cl2 และเปน็ โมเลกุลไมม่ ีข้วั แต่ถา้ โมเลกลุ อะตอมคู่ท่ี ประกอบดว้ ยธาตุตา่ งชนดิ กัน พนั ธะท่เี กดิ ขึ้นเปน็ พนั ธะโคเวเลนตม์ ขี ้วั เชน่ HF CO และเป็นโมเลกุล มีขัว้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 1 บทที่ 3 | พนั ธะเคมี 209 9. ครูต้งั ค�ำ ถามน�ำ ว่า โมเลกุลโคเวเลนตท์ ่ปี ระกอบด้วยอะตอมมากกว่า 2 อะตอม และพันธะระหวา่ งค่อู ะตอมเป็นพนั ธะมีขว้ั จะเปน็ โมเลกุลมขี ว้ั หรอื ไม่ จากนนั้ ครูอธบิ ายว่า สภาพข้วั ของพันธะเปน็ ปริมาณเวกเตอร์ การรวมกนั ของเวกเตอร์ของแต่ละพันธะจะได้เปน็ สภาพขั้วของโมเลกุล ดังนนั้ถ้าเวกเตอร์หักล้างกันหมดจะเป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว แต่ถ้าหักล้างกันไม่หมดจะเป็นโมเลกุลมีขั้ว และโมเลกุลที่อะตอมกลางไม่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเด่ียวและอะตอมล้อมรอบเหมือนกันทุกอะตอมจะเป็นโมเลกลุ ไม่มขี ว้ั แม้วา่ พันธะภายในโมเลกุลจะเปน็ พนั ธะท่มี ขี ้ัว เนอื่ งจากรูปร่างโมเลกลุ มีสมมาตรท่ีท�ำ ใหเ้ วกเตอร์สภาพข้วั ของพนั ธะหกั ลา้ งกนั หมด 10. ครูให้นักเรียนพิจารณาตาราง 3.14 และรปู 3.12 เพอื่ ศึกษาการเขยี นทิศทางของขว้ั ของพนั ธะ และการรวมเวกเตอรส์ ภาพขัว้ ของโมเลกลุ โคเวเลนต์ไม่มีขัว้ และโมเลกลุ มีขั้ว 11. ครูให้ความร้เู พ่มิ เติมว่าสภาพข้วั ของโมเลกุลสามารถใช้ทำ�นายการละลายเป็นเน้อื เดียวกันระหว่างสารโคเวเลนต์ 2 ชนดิ ได้ สารทม่ี ีสภาพขว้ั ใกล้เคียงกันจะละลายเป็นเนอ้ื เดยี วกนั ส่วนสารทีม่ ีสภาพข้วั ตา่ งกันมากจะไม่ละลายเป็นเนอื้ เดยี วกัน 12. ครูและนักเรียนอภิปรายร่วมกันเพ่ือสรุปความรู้เก่ียวกับรูปร่างโมเลกุลและสภาพข้ัวของโมเลกุลโคเวเลนต์ ดังน้ี - รูปร่างโมเลกุลสามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีการผลักระหว่างคู่อิเล็กตรอนในวงเวเลนซ์(VSEPR) ซ่ึงพจิ ารณาจากจำ�นวนพันธะและจ�ำ นวนอิเลก็ ตรอนคูโ่ ดดเดีย่ วรอบอะตอมกลาง - สภาพขั้วของโมเลกุลเป็นการรวมเวกเตอร์สภาพขั้วของแต่ละพันธะในรูปร่างโมเลกุลซ่ึงทำ�ใหโ้ มเลกลุ โคเวเลนตม์ ีท้งั โมเลกุลมขี ัว้ และโมเลกุลไม่มีข้วั 13. ครูใหน้ ักเรียนทำ�แบบฝึกหัด 3.10 เพ่อื ทบทวนความรู้แนวทางการวดั และประเมนิ ผล 1. ความรู้เกี่ยวกับรูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์จากการใช้ทฤษฎีการผลักระหว่างคู่อิเล็กตรอนในวงเวเลนซ์ สภาพขัว้ ของพนั ธะโคเวเลนต์ และสภาพข้ัวของโมเลกุลโคเวเลนต์ จากการอภปิ รายการท�ำ กิจกรรม การท�ำ แบบฝกึ หดั และการทดสอบ 2. ทกั ษะการสังเกตและการสรา้ งแบบจ�ำ ลอง จากการทำ�กจิ กรรม 3. ทักษะความรว่ มมือ การทำ�งานเป็นทีมและภาวะผู้น�ำ จากการสงั เกตพฤติกรรมในการท�ำกจิ กรรม 4. จิตวิทยาศาสตร์ด้านความใจกว้างและการใช้วิจารณญาณ​​​​จ​​ ากการสังเกตพฤติกรรมในการอภิปราย สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี เคมี เล่ม 1210 แบบฝกึ หัด 3.9 1. ระบจุ �ำ นวนอะตอมลอ้ มรอบ จ�ำ นวนอเิ ลก็ ตรอนคโู่ ดดเดย่ี ว สตู รทว่ั ไป และรปู รา่ งโมเลกลุ ของสารทีม่ สี ูตรโมเลกุลต่อไปนี้ N₂O NO₃- CH₃Cl I₃- IO₃- สูตร อะตอมล้อมรอบ อิเล็กตรอน สูตร รูปร่างโมเลกุล โมเลกุล (อะตอม) คโู่ ดดเดย่ี ว (ค)ู่ ทั่วไป N2O 2 0 AB2 เส้นตรง (linear) NO3- 3 0 AB3 สามเหลีย่ มแบนราบ (trigonal planar) CH3Cl 4 0 AB4 ทรงสหี่ น้า (tetrahedral) I3- 2 IO3- 3 3 AB2E3 เส้นตรง (linear) 1 AB3E พีระมดิ ฐานสามเหลย่ี ม (trigonal pyramidal) 2. เปรยี บเทียบมุมพนั ธะในโมเลกุลแตล่ ะคู่ตอ่ ไปน้ี 2.1 SiH4 กับ BH3 SiH4 < BH3 2.2 H3O+ กับ H2O H3O+ > H2O 2.3 NH3 กับ H2S NH3 > H2S สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 1 บทที่ 3 | พันธะเคมี 211แบบฝึกหัด 3.101. ระบรุ ปู รา่ งโมเลกลุ และแสดงทศิ ทางขว้ั ของพนั ธะและทศิ ทางขว้ั ของโมเลกลุ พรอ้ มระบวุ า่ เป็นโมเลกุลโคเวเลนตม์ ีข้วั หรือไม่ ลงในตารางให้ถกู ต้องข้อ สาร รูปร่างโมเลกุล ทิศทางขั้วของพันธะและ สภาพขั้ว ทิศทางขั้วของโมเลกุล ของโมเลกุล ตัว มุมงอ O มขี ั้วอย่าง H2O (bent) HH มีขั้ว 1.1 OF2 มุมงอ มีขว้ั 1.2 CBrN (bent) O FF เส้นตรง (linear) Br C N1.3 PH3 พีระมิดฐานสามเหลี่ยม P มีขว้ั (trigonal pyramidal) HH ไมม่ ีข้วั1.4 CBr4 ทรงสี่หน้า H (tetrahedral) Br Br C Br Br2. กำ�หนดให้ธาตุ X และ Y มเี ลขอะตอม 32 และ 51 ตามล�ำ ดบั ถา้ X และ Y เกิด สารประกอบกับคลอรีนตามกฎออกเตต จะมีสตู รโมเลกุล รปู ร่างโมเลกุล และสภาพขั้ว ของโมเลกุลเป็นอย่างไร X มกี ารจัดเรยี งอเิ ลก็ ตรอนเป็น 2 8 18 4 จัดเป็นธาตหุ มู่ IVA Y มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเป็น 2 8 18 18 5 จดั เปน็ ธาตหุ มู่ VA ดงั นน้ั X และ Y เกิดสารประกอบกบั คลอรีน มสี ตู รโมเลกลุ เปน็ XCl4 มรี ปู รา่ งโมเลกลุ เปน็ ทรงสีห่ น้า (tetrahedral) เปน็ โมเลกุลไม่มีข้วั และ YCl3 มีรปู ร่างโมเลกุลเป็น พรี ะมิดฐานสามเหลี่ยม (trigonal pyramidal) เปน็ โมเลกุลมขี ้วั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี เคมี เล่ม 1212 3.3.6 แรงยึดเหนีย่ วระหว่างโมเลกลุ และสมบตั ิของสารโคเวเลนต์ จดุ ประสงค์การเรยี นรู้ ระบุชนิดของแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลโคเวเลนต์ และเปรียบเทียบจุดหลอมเหลว จุดเดือด และการละลายน้ำ�ของสารโคเวเลนต์ ความเขา้ ใจคลาดเคลือ่ นท่อี าจเกิดข้นึ ความเข้าใจคลาดเคลื่อน ความเข้าใจที่ถูกต้อง โมเลกลุ ท่ีมแี รงระหว่างข้ัวหรอื พนั ธะไฮโดรเจน แรงแผ่กระจายลอนดอนมีอยู่ในทุกโมเลกุล จะไม่มีแรงแผ่กระจายลอนดอน โคเวเลนต์​​แ​​ ต่เมื่อโมเลกุลใดมีแรงระหว่างข้ัว หรือพันธะไฮโดรเจน แรงเหล่านี้จะส่งผลต่อ ส ม บั ติ ข อ ง ส า ร ม า ก ก ว่ า แ ร ง แ ผ่ ก ร ะ จ า ย ลอนดอน พนั ธะไฮโดรเจนเกดิ กบั โมเลกลุ ทม่ี พี นั ธะระหวา่ ง พันธะไฮโดรเจนเกิดจากอะตอมไฮโดรเจน H กับ F O และ N เท่านั้น ของโมเลกุลหนึ่งกับอิเล็กตรอนคู่โดดเด่ียว บ น อ ะ ต อ ม ข อ ง ธ า ตุ ท่ี มี ข น า ด เ ล็ ก แ ล ะ มี อิ เ ล็ ก โ ท ร เ น ก า ติ วิ ตี สู ง ข อ ง อี ก โ ม เ ล กุ ล หนึ่ง เช่น พันธะไฮโดรเจนระหว่าง H2O กับ CH2O โดยอะตอมไฮโดรเจนของ H2O เกิด พันธะไฮโดรเจนกับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบน อะตอมออกซิเจนของ CH2O ได้ ทั้งที่โมเลกุล ของ CH2O ไม่มีพันธะ O−H แนวการจัดการเรียนรู้ 1. ครตู ง้ั ค�ำ ถามวา่ สารแตล่ ะชนดิ มจี ดุ หลอมเหลวและจดุ เดอื ดตา่ งกนั หรอื มสี ถานะทอ่ี ณุ หภมู หิ อ้ ง ต่างกนั ข้ึนอยูก่ ับปจั จัยใดบ้าง ซง่ึ ควรไดค้ ำ�ตอบวา่ ขนึ้ อยู่กับแรงยึดเหนยี่ วระหว่างโมเลกุล 2. ครูให้นักเรียนพิจารณาจุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสารโคเวเลนต์บางชนิดในตาราง 3.15 และอภปิ รายรว่ มกันเกย่ี วกบั ความสัมพนั ธ์ระหวา่ งจดุ หลอมเหลวและจุดเดือดกบั สภาพข้วั และ ขนาดของโมเลกลุ ซง่ึ สรปุ ไดว้ า่ สารโคเวเลนตไ์ มม่ ขี ว้ั มจี ดุ หลอมเหลวและจดุ เดอื ดต�ำ่ กวา่ สารโคเวเลนต์ มขี ว้ั และจดุ เดอื ดของสารจะเพม่ิ ข้ึนตามขนาดโมเลกุล สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 1 บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี 213 3. ครอู ธบิ ายเกยี่ วกับแรงยดึ เหนยี่ วระหวา่ งโมเลกุลชนิดต่าง ๆ โดยเริม่ จากแรงแผก่ ระจายลอนดอนซึ่งเป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกลุ ไมม่ ขี ั้วหรอื อะตอมแก๊สมีสกลุ ซ่ึงเปน็ แรงอยา่ งออ่ น ๆจากนั้นครูอธิบายแรงระหว่างขั้วโดยใช้รูป 3.13 ประกอบการอธิบายว่าเป็นแรงดึงดูดที่เกิดจากสภาพขั้วของโมเลกุล โดยโมเลกุลที่อยู่ใกล้กันจะหันส่วนของโมเลกุลที่มีขั้วตรงข้ามกันเข้าหากันเกิดเปน็ แรงดงึ ดูดทางไฟฟ้าจากสภาพขัว้ น้ี 4. ครใู หน้ ักเรียนพจิ ารณารปู 3.14 แล้วต้งั คำ�ถามวา่ แนวโนม้ จดุ เดอื ดของสารประกอบของไฮโดรเจนกับธาตหุ มู่ IVA VA VIA และ VIIA เป็นอยา่ งไร ซงึ่ ควรได้ค�ำ ตอบว่า แนวโน้มจุดเดือดจะเพ่ิมข้ึนตามขนาดโมเลกุล เน่ืองจากแรงแผก่ ระจายลอนดอน ยกเว้น NH3 HF และ H2O ทไ่ี ม่เป็นไปตามแนวโน้ม 5. ครอู ธิบายวา่ การที่ NH3 HF และ H2O ไม่เป็นไปตามแนวโนม้ เน่อื งจากสารเหลา่ นี้เกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล โดยพันธะไฮโดรเจนเป็นแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่เกิดจากอะตอมไฮโดรเจนของโมเลกุลหน่ึงกับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบนอะตอมของธาตุที่มีขนาดเล็กและมีอิเล็กโทรเนกาตวิ ิตีสูงของอกี โมเลกุลหนง่ึ 6. ครูให้นกั เรียนพจิ ารณารปู 3.15 แลว้ ต้ังคำ�ถามว่า เพราะเหตใุ ด H2O จึงมจี ุดเดือดสงู กวา่HF และ NH3 ทเ่ี กดิ พนั ธะไฮโดรเจนเหมอื นกนั ซง่ึ ควรไดค้ �ำ ตอบวา่ โมเลกลุ H2O มอี เิ ลก็ ตรอนคโู่ ดดเดย่ี ว 2 คู่ บน O ทำ�ให้ H2O แตล่ ะโมเลกุลสามารถเกดิ พันธะไฮโดรเจนกบั โมเลกลุ ขา้ งเคยี ง 4 โมเลกลุอยา่ งต่อเนื่องเป็นโครงรา่ งตาขา่ ย หรือคิดเปน็ 2 พันธะไฮโดรเจนต่อ H2O 1 โมเลกุล จึงทำ�ให้น้ำ�มีจดุ เดอื ดสงู กวา่ HF ซง่ึ มพี นั ธะไฮโดรเจน 1 พันธะตอ่ HF 1 โมเลกุล ทง้ั ทีพ่ นั ธะ H−O มีสภาพขั้วนอ้ ยกวา่ พันธะ H−F จงึ ทำ�ให้น�ำ้ มีจุดเดอื ดสูงกว่า HF และ NH3 ความรูเ้ พิม่ เตมิ ส�ำ หรับครู พันธะไฮโดรเจนนอกจากเป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล (intermolecular H-bond) แล้ว ยงั สามารถเกิดภายในโมเลกลุ เดียวกันได้ (intramolecular H-bond) เช่น โมเลกลุ ของ salicylaldehyde (2-hydroxybenzaldehyde) ซ่งึ ส่งผลตอ่ สมบัติของสาร 7. ครูต้ังค�ำ ถามว่า แรงยึดเหน่ยี วระหว่างโมเลกลุ นอกจากมีผลต่อจดุ หลอมเหลวและจุดเดือดแลว้ ยังมผี ลต่อการละลายน�้ำ ของสารโคเวเลนตห์ รือไม่ อยา่ งไร ซ่งึ ควรได้คำ�ตอบวา่ แรงยึดเหนีย่ วระหว่างโมเลกุลมีผลต่อการละลายน้ำ�ของสาร โดยสารโคเวเลนต์ที่ไม่มีขั้วส่วนใหญ่ไม่ละลายหรือละลายนำ้�ไดน้ ้อย ส่วนสารโคเวเลนตท์ มี่ ีข้ัวบางชนิดอาจละลายนำ้�ได้ ขึน้ อยกู่ ับสภาพข้ัวและการเกดิพนั ธะไฮโดรเจนกบั น้�ำ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 3 | พนั ธะเคมี เคมี เล่ม 1214 8. ครูให้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสมบัติความเป็นกรด-เบสของสารละลายท่ีเกิดจากสาร โคเวเลนต์ประเภทคลอไรด์และออกไซด์ ซึ่งสารโคเวเลนต์บางชนิดเมื่อเกิดปฏิกิริยากับน้ำ�จะได้ สารละลายทเ่ี ป็นกรด เชน่ CO2 SO2 PCl5 9. ครูและนักเรียนอภิปรายร่วมกันเกี่ยวกับสมบัติของสารโคเวเลนต์ ซึ่งควรสรุปได้ว่า สาร โคเวเลนต์สว่ นใหญ่มจี ดุ หลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ�กวา่ สารประกอบไอออนิก เนอื่ งจากแรงยึดเหนีย่ ว ระหว่างโมเลกุลมีค่าน้อยกว่าพันธะไอออนิก และสารละลายของสารโคเวเลนต์ในน้ำ�ส่วนใหญ่มี สมบตั เิ ป็นกรด 10. ครูและนักเรียนอภิปรายร่วมกันเพื่อสรุปความรู้เกี่ยวกับแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ของสารโคเวเลนต์ ดงั น้ี แรงยดึ เหนย่ี วระหวา่ งโมเลกลุ โคเวเลนตม์ หี ลายชนดิ ซง่ึ อาจเปน็ แรงแผก่ ระจาย ลอนดอน แรงระหวา่ งขั้ว หรอื พันธะไฮโดรเจน ซ่งึ มีผลต่อจุดหลอมเหลว จดุ เดอื ด และการละลายนำ้� ของสาร 11. ครูใหน้ ักเรยี นทำ�แบบฝกึ หดั 3.11 เพอื่ ทบทวนความรู้ แนวทางการวดั และประเมนิ ผล 1. ความรเู้ กย่ี วกบั ชนดิ ของแรงยดึ เหนย่ี วระหวา่ งโมเลกลุ โคเวเลนต์ และความสมั พนั ธร์ ะหวา่ ง ชนิดของแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลโคเวเลนต์กับจุดหลอมเหลว จุดเดือด และการละลายน้ำ� ของสาร จากการอภปิ ราย การทำ�แบบฝกึ หัด และการทดสอบ 2. ทกั ษะการตคี วามหมายข้อมลู และลงข้อสรุป จากการอภปิ ราย 3. จิตวิทยาศาสตร์ด้านความใจกว้างและการใช้วิจารณญาณ จากการสังเกตพฤติกรรมใน การอภิปราย สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 1 บทที่ 3 | พนั ธะเคมี 215 แบบฝกึ หัด 3.111. ระบชุ นดิ ของแรงยดึ เหนยี่ วระหวา่ งโมเลกุลท่กี ำ�หนดใหต้ ่อไปนี้ 1.1 มเี ทน (CH4) แรงแผ่กระจายลอนดอน 1.2 ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) แรงระหว่างขัว้ และแรงแผก่ ระจายลอนดอน 1.3 กรดไฮโดรคลอรกิ (HCl) แรงระหวา่ งขว้ั และแรงแผ่กระจายลอนดอน 1.4 กรดแอซีติก (CH3COOH) พันธะไฮโดรเจน แรงระหว่างข้วั และแรงแผก่ ระจายลอนดอน 1.5 คาร์บอนไดออกไซดใ์ นสถานะของแข็งหรือนำ้�แขง็ แหง้ (CO2) แรงแผก่ ระจายลอนดอน2. เปรียบเทียบจดุ เดือดระหวา่ งสารท่ีกำ�หนดให้ พรอ้ มอธบิ ายเหตุผล 2.1 H2 กับ Br2 H2 มีจุดเดือดต่ำ�กว่า Br2 เนื่องจากสารทั้งสองเป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว จึงมี เฉพาะแรงแผ่กระจายลอนดอน ดังนนั้ จดุ เดือดจะข้ึนกับขนาดโมเลกุล โดย Br2 มขี นาดใหญ่กวา่ H2 2.2 HF กับ HI HF มีจุดเดือดสูงกว่า HI เนื่องจาก HF มีพันธะไฮโดรเจน ส่วน HI มี แรงระหวา่ งขั้ว 2.3 NH3 กบั NF3 NH3 มีจุดเดือดสูงกว่า NF3 เนื่องจาก NH3 มีพันธะไฮโดรเจน ส่วน NF3 มี แรงระหว่างขวั้ 2.4 SiH4 กบั SnH4 SiH4 มีจุดเดือดต่ำ�กว่า SnH4 เนื่องจากสารทั้งสองเป็นโมเลกุลไม่มี ขวั้ จึงมีเฉพาะแรงแผ่กระจายลอนดอน ดังน้ันจดุ เดอื ดจะข้นึ กบั ขนาดโมเลกลุ โดย SiH4 มีขนาดเลก็ กวา่ SnH4 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี เคมี เล่ม 1216 2.5 CH3Cl กบั CH3OH เนื่องจาก CH3Cl มีแรงระหว่างขั้ว CH3Cl มีจุดเดือดต่ำ�กว่า CH3OH สว่ น CH3OH มีพันธะไฮโดรเจน 3. เมทานอล (CH3OH) กับไตรคลอโรมเี ทน (CHCl3) สารหนึง่ ละลายน�้ำ ส่วนอีกสารหนึ่ง ไมล่ ะลายน�้ำ เพราะเหตุใด เพราะเมทานอล (CH3OH) เกดิ พันธะไฮโดรเจนกบั นำ้�ได้ จงึ ละลายน้ำ� สว่ นไตรคลอโร- มเี ทน (CHCl3) ไมล่ ะลายน�ำ้ เพราะไมเ่ กดิ พันธะไฮโดรเจน 3.3.7 สารโคเวเลนตโ์ ครงร่างตาขา่ ย จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ สบื คน้ ขอ้ มลู อธบิ ายสมบตั ิ และน�ำ เสนอตวั อยา่ งของสารโคเวเลนตโ์ ครงรา่ งตาขา่ ยชนดิ ตา่ ง ๆ สือ่ การเรียนรูแ้ ละแหลง่ การเรยี นรู้ แบบจ�ำ ลองสามมติ หิ รอื ภาพประกอบตวั อยา่ งโครงสรา้ งของสารโคเวเลนตโ์ ครงรา่ งตาขา่ ย แนวการจัดการเรียนรู้ 1. ครอู ธบิ ายเกย่ี วกบั สารโคเวเลนตโ์ ครงรา่ งตาขา่ ยวา่ เปน็ สารทม่ี พี นั ธะโคเวเลนตเ์ ชอ่ื มตอ่ กนั เป็นโครงร่างตาข่าย โดยให้นักเรียนพิจารณาตัวอย่างโครงสร้างของสารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่าย โดยใชแ้ บบจ�ำ ลองสามมติ หิ รอื ภาพประกอบ ดงั รปู 3.16 2. ครใู หน้ กั เรยี นแตล่ ะกลมุ่ ท�ำ กจิ กรรม 3.3 สบื คน้ ขอ้ มลู เกย่ี วกบั สารโคเวเลนตโ์ ครงรา่ งตาขา่ ย ในประเด็นเกีย่ วกบั โครงสร้าง สมบตั ิ และการนำ�ไปใชป้ ระโยชนข์ องสารโคเวเลนตโ์ ครงร่างตาขา่ ย แลว้ น�ำ เสนอขอ้ มลู ในรปู แบบตา่ ง ๆ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 1 บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี 217 กจิ กรรม 3.3 สบื คน้ ข้อมูลเก่ียวกบั สารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่าย จุดประสงคข์ องกจิ กรรม สืบค้นข้อมูลและนำ�เสนอตวั อย่างโครงสร้าง สมบัติ และการน�ำ ไปใชป้ ระโยชนข์ อง สารโคเวเลนต์โครงรา่ งตาข่าย เวลาทีใ่ ช ้ อภิปรายกอ่ นทำ�กิจกรรม 10 นาที ท�ำ กจิ กรรม 30 นาที อภปิ รายหลังทำ�กิจกรรม 20 นาที รวม 60 นาที ขอ้ เสนอแนะส�ำ หรบั ครู ครูอาจให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลล่วงหน้า และนำ�เสนอสิ่งที่นักเรียนสืบค้นข้อมูลใน ชั้นเรียน 3. ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มนำ�เสนอข้อมูลที่ได้จากการสืบค้นข้อมูลในรูปแบบต่าง ๆ แล้วอภิปรายร่วมกันเพ่ือให้ได้ข้อสรปุ เกย่ี วกบั สมบัติของสารโคเวเลนต์โครงรา่ งตาข่าย และการนำ�ไปใช้ประโยชน์ รวมทงั้ สารโคเวเลนตโ์ ครงร่างตาขา่ ยท่มี ีธาตุองคป์ ระกอบเหมือนกนั แต่มีอญั รปู ต่างกันจะมสี มบตั ิตา่ งกันแนวทางการวดั และประเมนิ ผล 1. ความรู้เกี่ยวกับสมบัติของสารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่าย จากการอภิปรายและผลการสืบค้นข้อมูล 2. ทักษะการสื่อสารสารสนเทศและการรู้เท่าทันสื่อ จากผลการสืบค้นข้อมูล การอภิปรายและการน�ำ เสนอ 3. ทกั ษะความร่วมมอื การทำ�งานเปน็ ทีมและภาวะผู้น�ำ จากการสืบค้นข้อมูล 4. จิตวิทยาศาสตร์ด้านความใจกว้างและการใช้วิจารณญาณ​​​​​จ​​ ากการสังเกตพฤติกรรมในการอภปิ ราย 5. จติ วทิ ยาศาสตรด์ ้านการเห็นคณุ ค่าทางวทิ ยาศาสตร์ จากผลการสบื ค้นข้อมลู สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 3 | พนั ธะเคมี เคมี เลม่ 1218 3.4 พนั ธะโลหะ 3.4.1 การเกิดพนั ธะโลหะ 3.4.2 สมบัติของโลหะ จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ อธบิ ายการเกดิ พนั ธะโลหะและสมบตั ขิ องโลหะ ส่ือการเรยี นรู้และแหล่งการเรยี นรู้ วดี ทิ ศั นห์ รอื ภาพประกอบเกย่ี วกบั การเกดิ พนั ธะโลหะและแบบจ�ำ ลองทะเลอเิ ลก็ ตรอน แนวการจัดการเรยี นรู้ 1. ครใู หน้ ักเรยี นยกตัวอยา่ งโลหะและการนำ�ไปใชป้ ระโยชนใ์ นชีวิตประจ�ำ วัน และใช้คำ�ถาม ว่า โลหะที่ยกตัวอย่างนั้นมีสมบัติใดที่เหมาะสมกับการนำ�ไปใช้ประโยชน์ดังกล่าว ซึ่งนักเรียนอาจ ยกตวั อยา่ ง เหลก็ น�ำ มาใชเ้ ปน็ โครงสรา้ งของอาคารบา้ นเรอื นเนอ่ื งจากมคี วามแขง็ ทองแดงน�ำ มาใชท้ �ำ สายไฟฟา้ เนือ่ งจากสามารถนำ�ไฟฟ้าได้ จากนัน้ อภปิ รายรว่ มกนั เพือ่ ให้สรปุ ได้วา่ โลหะส่วนใหญ่เปน็ ของแข็ง มีจุดเดอื ดและจุดหลอมเหลวสูง ผิวมนั วาว สามารถน�ำ ไฟฟ้าและนำ�ความรอ้ นได้ 2. ครตู ง้ั ค�ำ ถามน�ำ วา่ อะตอมธาตโุ ลหะสรา้ งพนั ธะเคมรี ะหวา่ งกนั อยา่ งไร เหมอื นหรอื ตา่ งจาก พันธะไอออนิกและพันธะโคเวเลนต์หรือไม่ เพอ่ื นำ�เขา้ สกู่ ารเกดิ พนั ธะโลหะ 3. ครใู ห้นกั เรยี นดวู ีดิทศั นห์ รอื ภาพประกอบ ดงั รปู 3.17 เก่ยี วกบั การเกิดพนั ธะโลหะและ แบบจ�ำ ลองทะเลอิเล็กตรอน จากนนั้ อธิบายว่า พันธะโลหะเกิดจากการยึดเหนี่ยวระหวา่ งโปรตอนใน นิวเคลียสของอะตอมธาตุโลหะกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปทั่วทั้งชิ้นโลหะ ซึ่งการเกิดพันธะ โลหะสามารถแสดงได้ด้วยแบบจ�ำ ลองทะเลอิเลก็ ตรอน 4. ครูและนกั เรยี นอภปิ รายและลงขอ้ สรุปร่วมกันเก่ียวกับพนั ธะโลหะทสี่ ง่ ผลตอ่ สมบัติตา่ ง ๆ ของโลหะ ไดแ้ ก่ จดุ เดอื ดและจดุ หลอมเหลวสงู ผวิ มนั วาวและสะทอ้ นแสงได้ น�ำ ไฟฟา้ และน�ำ ความรอ้ น ได้ดี รวมทั้งการตีให้แผ่ออกเป็นแผ่นหรือดึงเป็นเส้นได้ที่เกิดจากการเลื่อนไถลของอะตอมโลหะเมื่อ ถูกแรงกระท�ำ โดยใช้รูป 3.18 ประกอบการอภิปราย แนวทางการวดั และประเมนิ ผล 1. ความรเู้ กย่ี วกบั การเกดิ พนั ธะโลหะและสมบตั ขิ องโลหะ จากการอภปิ ราย การท�ำ แบบฝกึ หดั และการทดสอบ 2. จติ วทิ ยาศาสตรด์ า้ นความใจกวา้ งและการใชว้ จิ ารณญาณ จากการสงั เกตพฤตกิ รรมในการอภปิ ราย สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 1 บทที่ 3 | พนั ธะเคมี 2193.5 การใช้ประโยชน์ของสารประกอบไอออนกิ สารโคเวเลนต์ และโลหะจดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. เปรียบเทียบสมบตั ิบางประการของสารประกอบไอออนกิ สารโคเวเลนต์ และโลหะ 2. สืบค้นข้อมูลและนำ�เสนอตัวอย่างการใช้ประโยชน์ของสารประกอบไอออนิกสารโคเวเลนต์ และโลหะ ได้อย่างเหมาะสมแนวการจดั การเรยี นรู้ 1. ครูให้นกั เรียนพิจารณาตาราง 3.16 เพือ่ ทบทวนความรูเ้ กี่ยวกบั ชนิดของพนั ธะและสมบัติของสาร ซ่งึ ควรสรปุ ไดว้ ่า - พันธะไอออนิกเกิดจากการยึดเหนี่ยวระหว่างประจุไฟฟ้าของไอออนบวกกับไอออนลบซึ่งส่วนใหญ่ไอออนบวกเกิดจากโลหะเสียอิเล็กตรอนและไอออนลบเกิดจากอโลหะรับอิเล็กตรอนเกิดเป็นสารประกอบไอออนิกที่ส่วนใหญ่เป็นผลึกของแข็ง เปราะ มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงละลายนำ�้ ได้ ไม่น�ำ ไฟฟ้าเม่อื เปน็ ของแข็ง แตน่ ำ�ไฟฟ้าไดเ้ มอื่ หลอมเหลวหรอื ละลายในนำ�้ - พนั ธะโคเวเลนตเ์ กดิ จากการยึดเหนยี่ วระหว่างอะตอมธาตุ 2 อะตอม ซึ่งส่วนใหญเ่ ปน็ธาตุอโลหะโดยใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกัน เกิดเป็นสารโคเวเลนต์ที่ส่วนใหญ่มีจุดหลอมเหลวและจดุ เดอื ดต่ำ� ไมล่ ะลายนำ�้ และไม่น�ำ ไฟฟ้า สว่ นสารทม่ี พี ันธะโคเวเลนต์ต่อเนอื่ งกันไปในสามมิติเปน็สารโคเวเลนตโ์ ครงรา่ งตาขา่ ยที่มจี ดุ หลอมเหลวและจุดเดอื ดสูง - พันธะโลหะเกิดจากการยึดเหน่ียวระหว่างโปรตอนในนิวเคลียสกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนทเี่ คลอื่ นทไี่ ปทัว่ ทั้งช้ินโลหะ โดยโลหะส่วนใหญเ่ ปน็ ของแข็ง มีผิวมนั วาว ตีเป็นแผน่ หรือดึงเปน็ เสน้ได้ น�ำ ความรอ้ นและน�ำ ไฟฟ้าไดด้ ี มีจุดหลอมเหลวและจดุ เดือดสงู 2. ครอู าจให้นกั เรียนทำ�กิจกรรมเพื่อสรปุ ความคดิ รวบยอด เรอ่ื ง พันธะเคมี โดยให้นกั เรยี นเขยี นแผนภาพเวนนห์ รอื ผังมโนทศั น์ ดังตัวอย่างกิจกรรม 5 ซ่ึงเป็นกจิ กรรมเสนอแนะส�ำ หรบั ครดู ังนี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี เคมี เล่ม 1220 กิจกรรมเสนอแนะสำ�หรบั ครู ตัวอยา่ งกิจกรรม 5 สรุปความคิดรวบยอด เรอื่ ง พนั ธะเคมี แผนภาพเวนน์ เรื่อง พันธะเคมี พนั ธะไอออนกิ พันธะโคเวเลนต์ - เกดิ จากการยดึ เหนย่ี ว สามารถพบในรปู - เกดิ จากการยดึ เหนย่ี ว ระหวา่ งประจไุ ฟฟา้ สารประกอบ ภายในโมเลกลุ - เกดิ จากการใหแ้ ละรบั พันธะเคมี - เกดิ จากการใช้ อเิ ลก็ ตรอน เวเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอนรว่ มกนั - ไมน่ �ำ ไฟฟา้ ใน - พบในธาตแุ ละ สถานะของแขง็ สารประกอบ นำ�ไฟฟ้าไดเ้ มื่อ สามารถพบในรปู หลอมเหลว ธาตุ - เกดิ จากการยดึ เหนย่ี วระหวา่ ง - จดุ หลอมเหลว โปรตรอนในนวิ เคลยี วกบั เวเลนซ์ และจดุ เดอื ดสงู อเิ ลก็ ตรอนทเ่ี คลอ่ื นทอ่ี สิ ระ - น�ำ ความรอ้ นและ น�ำ ไฟฟา้ ไดด้ ี พันธะโลหะ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 1 บทที่ 3 | พันธะเคมี 221ผงั มโนทัศน์ เร่อื ง พนั ธะเคมีสญั ลกั ษณแ์ บบจดุ เขยี นแสดงไดด้ ว้ ย เวเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอน กฎออกเตต ของอลิ อสิ เกย่ี วขอ้ งกบั สว่ นใหญเ่ ปน็ ไปตามสมการไอออนกิ และ พนั ธะเคมี แบบจ�ำ ลองสมการไอออนกิ สทุ ธิ ทะเลอเิ ลก็ ตตรอนเขยี นแสดงปฏกิ ริ ยิ าดว้ ย แบง่ เปน็ อธบิ ายการเกดิ ดว้ ย พนั ธะไอออนกิ พนั ธะโลหะ เกดิ เปน็ โลหะ เกดิ เปน็ พนั ธะโคเวเลนต์ มสี มบตั ิสารประกอบไอออนกิ เกดิ เปน็ • ผวิ มนั วาวเขยี นแทนดว้ ย อธบิ าย สารโคเวเลนต์ • ตเี ปน็ แผน่ หรอื ดงึ เปน็ เสน้ ได้ สตู รของ ขน้ั ตอน • จดุ หลอมเหลวและจดุ เดอื ดสงู การเกดิ ดว้ ย • น�ำ ความรอ้ นและน�ำ ไฟฟา้ ไดด้ ีสารประกอบ วฏั จกั ร เขยี นแทน ยดึ เหนย่ี วกนั ดว้ ย แรงยดึ เหนย่ี ว มสี มบตั ิ บอรน์ -ฮาเบอร์ ดว้ ย ระหวา่ งโมเลกลุ สตู ร อาจเปน็ โมเลกลุ• ผลกึ เปน็ ของแขง็ เปราะ มสี มบตั ิ • แรงแผก่ ระจายลอนดอน• จดุ หลอมเหลวและจดุ เดอื ดสงู • แรงระหวา่ งขว้ั• ละลายน�ำ้ ได้ แบง่ ตาม • พนั ธะไฮโดรเจน• ไมน่ �ำ ไฟฟา้ เมอ่ื เปน็ ของแขง็ สภาพขว้ัแตน่ �ำ ไฟฟา้ ไดเ้ มอ่ื หลอมเหลวหรอื ละลายในน�ำ้ โมเลกลุ โมเลกลุ • จดุ หลอมเหลวและจดุ เดอื ดต�ำ่ ไมม่ ขี ว้ั มขี ว้ั • ไมล่ ะลายน�ำ้ • ไมน่ �ำ ไฟฟา้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พันธะเคมี เคมี เล่ม 1222 3. ครูต้งั ค�ำ ถามว่า จากสมบัตทิ ่ตี า่ งกันของแตล่ ะพนั ธะ สง่ ผลต่อการนำ�ไปใชป้ ระโยชน์หรอื ไม่ ซง่ึ ควรไดค้ �ำ ตอบวา่ สารแตล่ ะชนดิ มสี มบตั ติ า่ งกนั จงึ สามารถน�ำ ไปใชป้ ระโยชนไ์ ดต้ ามความเหมาะสม 4. ครใู หน้ ักเรยี นทำ�กิจกรรม 3.4 สบื คน้ ขอ้ มูลเกี่ยวกับประโยชนข์ องสารประกอบไอออนกิ สารโคเวเลนต์ และโลหะ จากนัน้ ให้นกั เรียนน�ำ เสนอขอ้ มูลท่ีไดจ้ ากการสบื ค้นข้อมลู ในรปู แบบตา่ ง ๆ กจิ กรรม 3.4 สบื คน้ ข้อมลู เก่ยี วกับประโยชน์ของสารประกอบไอออนิก สารโคเวเลนต์ และโลหะ จุดประสงคข์ องกจิ กรรม สืบค้นขอ้ มลู และนำ�เสนอตัวอยา่ งการน�ำ สารประกอบไอออนกิ สารโคเวเลนต์ และ โลหะ ไปใช้ประโยชน์ ตามสมบัติของพนั ธะไอออนกิ พันธะโคเวเลนต์ และพันธะโลหะ เวลาท่ีใช ้ อภปิ รายกอ่ นทำ�กิจกรรม 10 นาที ท�ำ กจิ กรรม 30 นาที อภปิ รายหลังท�ำ กิจกรรม 20 นาที รวม 60 นาที ขอ้ เสนอแนะสำ�หรบั ครู ครูอาจให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลล่วงหน้า และนำ�เสนอสิ่งที่นักเรียนสืบค้นข้อมูลใน ชน้ั เรยี น 5. ครใู ห้นักเรยี นทำ�แบบฝึกหดั ทา้ ยบทเพื่อทบทวนความรู้ แนวทางการวดั และประเมินผล 1. ความรเู้ ก่ียวกบั สมบตั บิ างประการและประโยชนข์ องสารประกอบไอออนิก สารโคเวเลนต์ และโลหะ จากการอภปิ ราย ผลการสบื คน้ ข้อมลู การทำ�แบบฝึกหดั และการทดสอบ 2. ทักษะการสื่อสารสารสนเทศและการรู้เท่าทันสื่อ จากผลการสืบค้นข้อมูล การอภิปราย และการน�ำ เสนอ 3. ทักษะความร่วมมอื การท�ำ งานเปน็ ทมี และภาวะผนู้ ำ� จากการสบื ค้นขอ้ มูล 4. จติ วทิ ยาศาสตรด์ า้ นความใจกวา้ งและการใชว้ จิ ารณญาณ จากการสงั เกตพฤตกิ รรมในการอภปิ ราย 5. จิตวิทยาศาสตร์ด้านการเหน็ คณุ คา่ ทางวทิ ยาศาสตร์ จากผลการสบื ค้นขอ้ มลู สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 1 บทท่ี 3 | พันธะเคมี 223แบบฝกึ หดั ทา้ ยบท1. พิจารณาสมบตั ขิ องสาร A B C และ D ตอ่ ไปนี้สาร จุดเดือด จดุ หลอมเหลว การละลายน�ำ้ การนำ�ไฟฟ้า(°C) (°C) เมื่อเป็นของแข็ง เมื่อหลอมเหลวA 1330 681 ละลาย ไม่น�ำ นำ�B 2562 1085 ไม่ละลาย น�ำ น�ำC -100 -127 ไม่ละลาย ไม่นำ� ไมน่ ำ�D 2230 1713 ไม่ละลาย ไมน่ ำ� ไมน่ ำ� สาร A B C และ D เปน็ สารประเภทใด เพราะเหตุใด สาร A เปน็ สารประกอบไอออนกิ เนื่องจากมจี ดุ เดอื ดและจดุ หลอมเหลวสงู ไมน่ ำ�ไฟฟ้า เมอื่ เป็นของแขง็ แต่เม่ือหลอมเหลวน�ำ ไฟฟ้าได้ สาร B เปน็ โลหะ เนือ่ งจากมีจุดเดอื ดและจุดหลอมเหลวสูง น�ำ ไฟฟ้าได้ สาร C เปน็ สารโคเวเลนต์ เนอ่ื งจากมจี ดุ เดือดและจุดหลอมเหลวต่�ำ ไม่นำ�ไฟฟา้ สาร D เป็นสารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่าย เนื่องจากมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง แตไ่ ม่น�ำ ไฟฟ้า สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พันธะเคมี เคมี เลม่ 1224 2. กำ�หนดธาตุสมมติในตารางธาตุดังนี้ IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA AB CD EF GH ตอบค�ำ ถามต่อไปนี ้ 2.1 เขียนไอออนทีเ่ สถียรของธาตุทงั้ หมด A+ B3+ C2- D- E+ F2+ G3- ส่วน H เปน็ แกส๊ มีสกุลไมเ่ กิดเป็นไอออน 2.2 ธาตุไนโตรเจนรวมตวั กับธาตุใดบ้างเกดิ พันธะโคเวเลนต์ C D และ G 2.3 ธาตุ A กบั C และธาตุ B กับ D เมือ่ เกดิ สารประกอบจะมสี ตู รเคมเี ปน็ อยา่ งไร A2C และ BD3 2.4 X และ Y เกดิ สารประกอบออกไซดท์ ่มี ีสูตรเป็น X2O และ Y2O3 ดังนนั้ X และ Y เปน็ ธาตุใดไดบ้ ้างในตาราง ธาตุ X คอื ธาตุ A กบั E เกิดสารประกอบออกไซดท์ ม่ี สี ตู รเคมีเป็น X2O ธาตุ Y คือ ธาตุ B กบั G เกดิ สารประกอบออกไซด์ท่ีมสี ตู รเคมเี ป็น Y2O3 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 1 บทที่ 3 | พันธะเคมี 2253. เขียนสูตรและชอื่ สาร พรอ้ มท้งั ใสเ่ ครอ่ื งหมาย เพอื่ ระบปุ ระเภทของสารต่อไปน้ี ใหถ้ กู ต้อง ธาตุ สูตร ชื่อสาร ประเภทของสาร สาร สารประกอบF กับ O OF2 ออกซิเจนไดฟลูออไรด์ โคเวเลนต์ ไอออนิกLi กับ F LiF (oxygen difluoride)Be กับ Cl BeCl2Ca กับ O CaO ลิเทียมฟลูออไรด์Cl กับ Cs CsCl (lithium fluoride) เบริลเลียมไดคลอไรด์ (beryllium dichloride) แคลเซียมออกไซด์ (calcium oxide) ซีเซียมคลอไรด์ (caesium chloride)4. เขยี นสูตรและชือ่ สาร พร้อมทงั้ ระบุชนิดของสารประกอบทเี่ กดิ จากการรวมตวั ของธาตุ คลอรีนกบั ธาตตุ อ่ ไปนี้ 4.1 ธาตลุ ิเทียม LiCl ลิเทยี มคลอไรด์ (lithium chloride) เป็นสารประกอบไอออนิก 4.2 ธาตุโบรอน BCl3 โบรอนไตรคลอไรด์ (boron trichloride) เป็นสารโคเวเลนต์ 4.3 ธาตไุ นโตรเจน NCl3 ไนโตรเจนไตรคลอไรด์ (nitrogen trichloride) เป็นสารโคเวเลนต์ 4.4 ธาตุแมกนีเซียม MgCl2 แมกนเี ซียมคลอไรด์ (magnesium chloride) เปน็ สารประกอบไอออนิก สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 3 | พันธะเคมี เคมี เล่ม 1226 4.5 ธาตอุ ะลูมเิ นยี ม AlCl3 อะลูมเิ นียมไตรคลอไรด์ (aluminium trichloride) เปน็ สารโคเวเลนต์ 5. เปรยี บเทยี บสมบตั ขิ องสารประกอบที่เกดิ จากธาตหุ มู่ IIA กบั หมู่ VIA และสารประกอบ ที่เกดิ จากไฮโดรเจนกับธาตุหมู่ VIA ในประเด็นตอ่ ไปนี้ 5.1 อัตราสว่ นจ�ำ นวนอะตอมของธาตทุ ร่ี วมกนั เปน็ สารประกอบ อตั ราสว่ นจ�ำ นวนอะตอมของธาตุหมู่ IIA กับหมู่ VIA เท่ากับ 1:1 อัตราสว่ นจำ�นวนอะตอมของธาตหุ มู่ VIA กับไฮโดรเจน เทา่ กับ 1:2 5.2 จุดหลอมเหลวและจดุ เดือด สารประกอบทีเ่ กิดจากธาตหุ มู่ IIA กบั หมู่ VIA เป็นสารประกอบไอออนกิ จงึ ควรมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงกว่าสารประกอบที่เกิดจากธาตุหมู่ VIA กับ ไฮโดรเจน ซึง่ เปน็ สารโคเวเลนต์ 5.3 การน�ำ ไฟฟา้ ของสารเม่ือมสี ถานะเป็นของเหลว เมอื่ มสี ถานะเปน็ ของเหลว สารประกอบทเ่ี กดิ จากธาตหุ มู่ IIA กบั หมู่ VIA จะ นำ�ไฟฟา้ ได้ ส่วนสารประกอบทเ่ี กดิ จากธาตุหมู่ VIA กับไฮโดรเจน จะไม่นำ�ไฟฟ้า สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เลม่ 1 บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี 2276. เขียนสมการแสดงการคำ�นวณพลังงานของการเกิดสารประกอบลิเทียมอะลูมิเนียม ไฮไดรด์ (LiAlH4) และค�ำ นวณพลังงานแลตทซิ ของ LiAlH4 จากค่าพลังงานท่ีกำ�หนดให้ ต่อไปน้ีชนิดของพลังงาน ค่าของพลังงาน (kJ/mol)พลังงานการระเหิดของ Al 330พลังงานไอออไนเซชันลำ�ดับที่ 1 ของ Al 557พลังงานไอออไนเซชันลำ�ดับที่ 2 ของ Al 1823พลังงานไอออไนเซชันลำ�ดับที่ 3 ของ Al 2751 พลังงานการระเหิดของ Li 159พลังงานไอออไนเซชันลำ�ดับที่ 1 ของ Li 520พลังงานพันธะของ H2 436สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนลำ�ดับที่ 1 ของ H 73พลังงานรวมของการเกิดปฏิกิริยา -6436 พลงั งานรวม = พลงั งานการระเหดิ + พลงั งานไอออไนเซชนั + พลงั งานพนั ธะ + (-สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน) + (-พลงั งานแลตทซิ ) พลงั งานแลตทซิ = (330 + 159) + (557 + 1823 + 2751 + 520) + (2 × 436) + [4 × (-73)] + (-6436) = 284 kJ ดงั นน้ั พลงั งานแลตทซิ ของการเกดิ สารประกอบลเิ ทยี มอะลูมเิ นียมไฮไดรด์มีค่า เทา่ กับ 284 กิโลจูลตอ่ โมล สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี เคมี เล่ม 1228 7. เมื่อให้พลังงานแกแ่ ก๊สไฮโดรเจนจนกลายเป็นอะตอมไฮโดรเจนดังสมการ H2(g) + 436 kJ/mol 2H(g) พิจารณาว่าข้อใดผดิ ขอ้ ใดถกู พรอ้ มทัง้ อธบิ ายเหตผุ ลประกอบ 7.1 เมอื่ อะตอมไฮโดรเจนรวมตวั กนั เกิดเป็นโมเลกลุ แกส๊ ไฮโดรเจน จะมกี ารดดู พลงั งาน ผิด เน่ืองจากเมือ่ อะตอมไฮโดรเจนรวมตวั กนั เป็นโมเลกลุ จะมกี ารสร้างพันธะ จึง คายพลังงานเพอ่ื ให้ระบบอยู่ในภาวะที่เสถยี ร 7.2 โมเลกลุ แกส๊ ไฮโดรเจนมเี สถียรภาพต�่ำ กว่าอะตอมไฮโดรเจน ผิด เนื่องจากโมเลกุลแก๊สไฮโดรเจนมีพลังงานต่ำ�กว่าอะตอมไฮโดรเจน จึงมี เสถียรภาพสูงกว่าอะตอมไฮโดรเจน 7.3 เมอ่ื อะตอมไฮโดรเจน 1 โมล รวมกนั เปน็ โมเลกลุ แกส๊ ไฮโดรเจน จะมกี ารคายพลงั งาน 436 กโิ ลจลู ผิด เนื่องจากอะตอมไฮโดรเจน 1 โมล รวมกันเป็นโมเลกุลแก๊สไฮโดรเจน มี การสร้างพนั ธะตอ้ งคายพลังงานออกมาเทา่ กับ 218 กิโลจลู 7.4 ไฮโดรเจน 2 อะตอมมีพลังงานสงู กว่าไฮโดรเจน 1 โมเลกลุ ถูก เนือ่ งจากการสลายพนั ธะในแก๊สไฮโดรเจน 1 โมเลกุล เปน็ อะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอม ต้องใช้พลงั งานคอื มกี ารดูดพลังงานเขา้ ไป ดังนั้นพลงั งานของอะตอม ไฮโดรเจน 2 อะตอม จงึ สงู กว่าพลังงานของไฮโดรเจน 1 โมเลกลุ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 1 บทท่ี 3 | พันธะเคมี 2298. ค�ำ นวณพลงั งานตอ่ โมลของแก๊สอะเซทลิ ีน (C2H2) ของปฏกิ ิรยิ าการเผาไหม้ ดงั สมการ 2C2H2(g) + 5O2(g) 4CO2(g) + 2H2O(g) พลงั งานทใี่ ช้สลายพนั ธะของ C2H2 2 โมล และ O2 5 โมล = E1 kJ E1 = [(2 mol C≡C × 839 kJ/mol C≡C) + (4 mol C−H × 414 kJ/mol C−H)] + [(5 mol O=O × 498 kJ/mol O=O)] = 1678 kJ + 1656 kJ + 2490 kJ = 5824 kJ การสร้างพันธะของ CO2 4 โมล และ H2O 2 โมล = E2 kJ E2 = [(8 mol C=O) × (-804 kJ/mol C=O)] + [(4 mol H−O × (-463 kJ/mol H−O)] = (-6432 kJ) + (-1852 kJ) = -8284 kJ จาก ΔH = E1 + E2 = 5824 kJ + (-8284 kJ) = -2460 kJ การเผาไหม้ของแก๊สอะเซทิลีนคายพลงั งานเทา่ กับ 2460 กโิ ลจลู ดังนนั้ พลังงาน ตอ่ โมลของแก๊สอะเซทลิ ีนของปฏิกิริยาการเผาไหม้มคี ่าเทา่ กบั 1230 กโิ ลจลู ต่อโมล สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี เคมี เลม่ 1230 9. เขยี นโครงสร้างลิวอิส สภาพข้ัวของพนั ธะ สภาพขว้ั ของโมเลกุล และบอกรูปรา่ งโมเลกลุ ของสารตอ่ ไปน้ี BCl3 AsCl5 SiCl4 CH2Cl2 Cl2O สูตร โครงสรา้ งลวิ อิส รูปร่างโมเลกลุ BCl3 สามเหล่ียมแบนราบ (trigonal planar) AsCl5 พีระมดิ ค่ฐู านสามเหลยี่ ม (trigonal bipyramidal) SiCl4 ทรงสี่หน้า CH2Cl2 (tetrahedral) Cl2O ทรงสี่หนา้ (tetrahedral) มุมงอ (bent) 10. เรียงล�ำ ดบั สภาพขว้ั ของพันธะต่อไปนจี้ ากน้อยไปมาก N−H F−H B−H C−H O−H S−H เมื่อใช้ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของธาตุเป็นเกณฑ์ในการพิจารณา​​​​​ส​​ ภาพขั้วของ พันธะเรยี งล�ำ ดับจากน้อยไปมากไดด้ ังนี้ B−H < C−H < S−H < N−H < O−H < F−H สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

เคมี เล่ม 1 บทท่ี 3 | พนั ธะเคมี 23111. ระบชุ นดิ ของพนั ธะและแรงยดึ เหนย่ี วทส่ี �ำ คญั ระหวา่ งโมเลกลุ หรอื อนภุ าคของสารตอ่ ไปน้ี Fe HF CO2 H2O KCl NCl3 Fe เป็นพันธะโลหะ HF เปน็ พนั ธะโคเวเลนต์ มีแรงยดึ เหน่ียวระหวา่ งโมเลกุลเป็นพนั ธะไฮโดรเจน CO2 เปน็ พนั ธะโคเวเลนต์ มแี รงยดึ เหนย่ี วระหวา่ งโมเลกลุ เปน็ แรงแผก่ ระจายลอนดอน H2O เปน็ พันธะโคเวเลนต์ มแี รงยึดเหน่ยี วระหว่างโมเลกุลเป็นพันธะไฮโดรเจน KCl เป็นพนั ธะไอออนิก NCl3 เป็นพนั ธะโคเวเลนต์ มแี รงยดึ เหนีย่ วระหวา่ งโมเลกลุ เป็นแรงระหวา่ งขั้ว12. เพราะเหตุใดจงึ สามารถตีทองคำ�แท่งให้เปน็ เส้นทองค�ำ ได้ เนื่องจากทองคำ�เป็นโลหะ อะตอมของโลหะจัดเรียงตัวเป็นชั้น ๆ อย่างมีระเบียบ การทุบหรือตีแผ่นโลหะ เป็นการผลักให้ชั้นของอะตอมโลหะเลื่อนไถลออกไป จากตำ�แหน่งเดิม ทำ�ให้แผ่นโลหะยาวออกไปหรือบางลง แต่อะตอมของโลหะใน ตำ�แหน่งใหม่ไม่หลุดออกจากกันเพราะมีกลุ่มเวเลนซ์อิเล็กตรอนยึดอนุภาคเหล่านั้น ไว้ ดังนน้ั จงึ ตีทองค�ำ แทง่ ใหเ้ ป็นเส้นทองค�ำ ได้13. สารประกอบไอออนิกและโลหะเมื่อหลอมเหลวสามารถนำ�ไฟฟ้าได้แตกต่างกับเมื่อ เป็นของแข็งหรือไม่ อยา่ งไร สารประกอบไอออนิกเมื่อเป็นของแข็งจะไม่นำ�ไฟฟ้า เพราะไอออนบวกและไอออน ลบถูกยึดไว้แน่น แต่เมื่อหลอมเหลวไอออนบวกและไอออนลบสามารถเคลอ่ื นท่ีได้ จึงน�ำ ไฟฟ้าได้ โลหะเมื่อเป็นของแข็งจะนำ�ไฟฟ้าได้ดี เนื่องจากโลหะมีอิเล็กตรอนอิสระที่เคลื่อนที่ ได้ทั่วทั้งก้อน เมื่อหลอมเหลวความสามารถในการนำ�ไฟฟ้าจะลดลง เนื่องจาก อะตอมของโลหะอยหู่ า่ งกนั และไมเ่ ปน็ ระเบยี บ ท�ำ ใหอ้ เิ ลก็ ตรอนอสิ ระเคลอ่ื นทไ่ี มส่ ะดวก สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 3 | พนั ธะเคมี เคมี เล่ม 1232 14. สาร A มสี ถานะของแขง็ ในธรรมชาติ ทนความร้อนไดส้ งู กว่าสาร B และสาร C สาร A สถานะของแข็งสามารถนำ�ไฟฟา้ ได้ เม่ือให้อณุ หภมู ิสูงมาก ๆ จนถึงจุดหนงึ่ สามารถลกุ ตดิ ไฟได้ผลิตภณั ฑเ์ ป็นแกส๊ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ส่วนสาร B สามารถนำ�ไฟฟา้ ได้ในสถานะของเหลว สารละลายของสาร B มคี า่ pH เปน็ กลาง สาร C สามารถนำ�ไฟฟา้ ได้ทั้งสถานะของแข็งและของเหลว มีเพยี งสาร C ชนิดเดียว ที่ท�ำ ปฏกิ ริ ิยากับกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ได้ตะกอนสขี าว และแก๊สไฮโดรเจน (H2) สาร A B และ C เปน็ สารใดจากสารท่กี �ำ หนดให้ตอ่ ไปนี้ น�ำ้ ตาลทราย (C12H22O11) แกรไฟต์ (C) เกลอื แกง (NaCl) ตะกว่ั (Pb) แมกนเี ซยี ม (Mg) สาร A คือ แกรไฟต ์ สาร B คอื เกลอื แกง และ สาร C คือ ตะกั่ว จากขอ้ มลู สาร A สถานะของแขง็ สามารถน�ำ ไฟฟ้าได้ เมื่อใหอ้ ุณหภูมิสูงมาก ๆ จนถึงจุดหนึง่ ลกุ ติดไฟได้ผลติ ภัณฑ์เป็นแกส๊ คารบ์ อนไดออกไซด์ เมื่อพิจารณาสมบัติระหว่างแกรไฟต์และน้ำ�ตาลทราย แกรไฟต์สามารถนำ�ไฟฟ้าได้ สว่ นน้�ำ ตาลทรายไม่นำ�ไฟฟา้ ดังนน้ั สาร A คือ แกรไฟต์ (C) จากข้อมูล สาร B สามารถนำ�ไฟฟ้าได้ในสถานะของเหลว แสดงว่าสาร B ละลายน�ำ้ แล้วได้สารละลายอิเลก็ โทรไลต์ สาร B จงึ เป็นสารประกอบไอออนิก ดังนนั้ สาร B คอื เกลือแกง (NaCl) จากข้อมูล สาร C สามารถนำ�ไฟฟ้าได้ทั้งสถานะของแข็งและของเหลว ดังนั้น สาร C เปน็ โลหะ อาจจะเปน็ ไดท้ ง้ั ตะก่วั และแมกนีเซยี ม เม่อื ทำ�ปฏิกิริยากับกรด HCl ได้ตะกอนสขี าวและแก๊สไฮโดรเจน Pb(s) + 2HCl(aq) PbCl2(s) + H2(g) Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g) ดงั น้ัน สาร C คือ ตะกัว่ (Pb) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี