ว 3.1 เขาใจสมบตของสารความสมพนธระหวางสมบตของสารกบโครงสรางและแรงยดเหนยว

ระหวางอนภาค มกระบวนการสบเสาะหาความรและจตวทยาศาสตร สอสารสงทเรยนรและน า

ความรไปใชประโยชน

สบคนขอมลและอธบายความสมพนธระหวางจดเดอด จดหลอมเหลวและสถานะของสาร

กบแรงยดเหนยวระหวางอนภาคของสาร

จดเดอด จดหลอมเหลว และสถานะของสาร มความเกยวของกบแรงยดเหนยวระหวางอนภาค

ของสารนน สารทอนภาคยดเหนยวกนดวยแรงยดเหนยวหรอพนธะเคมทแขงแรงจะมจดเดอด

จดหลอมเหลวสง สารในสถานะของแขงอนภาคยดเหนยวกนดวยแรงทแขงแรงกวาสารในสถานะ

ของเหลวกบแกสตามล าดบ

1. บอกสภาพขวของโมเลกลโคเวเลนตได

2. บอกชนดของแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลโคเวเลนตแตละชนด พรอมทงเปรยบเทยบ

จดเดอดจดหลอมเหลวได

ตวชวด

จดประสงคการเรยนร

สาระการเรยนรแกนกลาง

มาตรฐาน

เรอง สภาพขวของสารประกอบโคเวเลนตและแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล

พนธะมขวและพนธะไมมขว

พนธะมขว คอ พนธะทเกดขนระหวางอะตอมของธาตทมคาอเลกโตรเนกาตวตตางกน (อะตอมของ

ธาตตางกน ) อะตอมของธาตทมคาอเลกโตรเนกาตวตสงกวาสามารถดงดดอเลกตรอน ครวมพนธะไดดกวา

อเลกตรอนครวมพนธะจงเขาใกลอะตอมของธาตนมากกวา ท าใหอะตอมน แสดงอ านาจไฟฟาเปนลบ สวน

อะตอมของธาตทมคาอเลกโตรเนกาตวตต ากวาจะแสดงอ านาจไฟฟาบวก กรณทพนธะมขว การแสดงขว

ของพนธะโคเวเลนตใหใชสญลกษณ + และ - ( อานวา เดลตาบวกและเดลตาลบ ตามล าดบ ) เขยนไว

เหนอสญลกษณของอะตอม ทแสดงอ านาจไฟฟาบวกและลบ ตามล าดบ เชน ไฮโดรเจนคลอไรด (HCl)

คลอรน มคาอเลกโตรเนกาตวตสงกวาาไฮโดรเจน แสดงดงน

ขวของพนธะไดเปน H Cl

ตวอยางอน ๆ

O มคา EN สงกวา H Cl มคา EN สงกวา C และ C มคา EN สงกวา H

ใบความร

+ -

O

H H

+ +

-

-

+

+

+

-

-

-

-

Cl

H

C

Cl

Cl

+

H Cl เขยนทศทางของแรงลพธเปนดงน

พนธะไมมขว คอ พนธะทเกดขนระหวางอะตอมของธาตชนดเดยวกนหรออะตอมของธาต

ทมคาอเลกโตรเนกาตวตเทากน เพราะอะตอมทมคาอเลกโตรเนกาตวตเทากนเมอเกดพนธะกน อเลกตรอน

ครวมพนธะจะอยบรเวณกงกลางระหวางอะตอมทงสองพอด เนองจากอเลกตรอนครวมพนธะถกนวเคลยส

ทงสองดงดดดวยแรงเทา ๆ กน ตวอยางเชน H-H, Cl-Cl เปนตน

โมเลกลมขวและโมเลกลไมมขว

จากความรเรองพนธะโเวเลนตมขวและพนธะโคเวเลนตไมมขวสามารถน ามาแบงประเภทของโมเลกลโคเวเลนตไดเปนโมเลกลมขว และโมเลกลไมมขว แตโมเลกลโคเวเลนตใดจะเปนโมเลกลมขว หรอ ไมมขวนนสามารถพจารณาไดดงน

1. โมเลกลทมเพยง 2 อะตอม ถาโมเลกลโคเวเลนตใดมเพยง 2 อะตอม และเปนอะตอมของธาตชนดเดยวกน พนธะทเกดขนใน

โมเลกลเปนพนธะโคเวเลนตไมมขว ดงนน โมเลกลกจะเปนโมเลกลไมมขวดวย เชน H2 , O2 , N2 ถาโมเลกลโคเวเลนตใดมเพยง 2 อะตอม และเปนอะตอมของธาตตางชนดกน พนธะทเกดขนใน

โมเลกลเปนพนธะโคเวเลนตมขว ดงนนโมเลกลกจะเปนโมเลกลมขวดวย เชน HCl , ClF , HI

หมายเหต : เครองหมาย เขยนแทนทศทางของแรงดงดดอเลกตรอน เรยกวา dipole moment

2. โมเลกลทม 3 อะตอมหรอมากกวา

ถาโมเลกลทเกดจากพนธะมขว และมรปรางของโมเลกลสมมาตร โมเลกลนนจะเปนโมเลกลไมม

ขว เพราะมผลรวมของทศทางของแรงดงดดอเลกตรอนทงหมดในโมเลกลเปนศนย เชน

BeCl2 Cl Be Cl

เขยนทศทางของแรงเปนดงน Be

Cเขยนทศทางของแรงเปนดงน

O C OCO2

BF3

B

F

F F

เขยนทศทางของแรงเปนดงนโมเลกลมรปรางสมมาตรแรงทงสามจงหกลางกนหมดดงนนโมเลกลจงเปนโมเลกลไมมขว

B

OO O

โมเลกลทมรปรางสมมาตร จะตองเปนโมเลกลทอะตอมกลางไมมเวเลนตอเลกตรอนคโดดเดยว

และอะตอมกลางในโมเลกลตองสรางพนธะชนดเดยวกนหมด นอกจากนโมเลกลทมพนธะชนดเดยวกน 4

พนธะแตอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ 2 ค กจดเปนโมเลกลทมรปรางสมมาตรชนดหนง เชน

มเทน (CH4) อะตอมกลางคอ C ไมมอเลกตรอนคโดดเดยว และอะตอม C สรางพนธะกบอะตอม H ชนด

เดยวกนทง 4 พนธะ คอ C - H ดงนน โมเลกล CH4 จงเปนโมเลกลทมรปรางสมมาตร

หมายเหต : ส าหรบโมเลกลทมพนธะโคเวเลนตไมมขว และมพนธะรอบอะตอมตงแต 2 พนธะขนไป และอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอยอยางนอย 1 ค โมเลกลเหลาน จดเปนโมเลกลมขว เลกนอย และสงทแสดงขวของโมเลกลกคอ อเลกตรอนคโดดเดยวทอะตอมกลาง เชน O3

โมเลกลทมรปรางไมสมมาตร จะตองเปนโมเลกลทอะตอมกลางมเวเลนตอเลกตรอนคโดดเดยว เชน โมเลกลแอมโมเนย (NH3) มอะตอม N เปนอะตอมกลางใชอเลกตรอนสรางพนธะกบอะตอม H 3 พนธะ แลวยงเหลอเวเลนตอเลกตรอนคโดดเดยว 1 ค ดงนนโมเลกลของแอมโมเนยเปนโมเลกลทมรปรางไมสมมาตร นอกจากนโมเลกลทมรปรางไมสมมาตรอาจจะ หมายถง โมเลกลทอะตอมกลางใช เวเลนตอเลกตรอน สรางพนธะทงหมด แตพนธะรอบอะตอมกลางเปนพนธะตางชนดกน เชน โมเลกลคลอโรมเทน (CH3Cl) มอะตอมกลางใชเวเลนตอเลกตรอนสรางพนธะกบอะตอม H 3 พนธะ และกบอะตอมของ Cl 1 พนธะ อะตอม C มพนธะทงหมด 4 พนธะเปนพนธะตางชนดกน ดงนนโมเลกลของคลอโรมเทนเปนโมเลกลมรปรางไมสมมาตร

CH4H

C

H

H

H

เขยนทศทางของแรงเปนดงนโมเลกลมรปรางสมมาตรแรงทงสจงหกลางกนหมดดงนนโมเลกลจงเปนโมเลกลไมมขว

C

ถาโมเลกลทเกดจากพนธะมขว และมรปรางของโมเลกลไมสมมาตร โมเลกลนนจะเปนโมเลกลมขว

เพราะมผลรวมของทศทางของแรงดงดดอเลกตรอนทงหมดในโมเลกลไมเทากบศนยหรอมแรงลพธเกดขน

เชน

ความแรงของสภาพขว

สภาพขวของพนธะจะมคามากนอย ขนอยกบผลตางของคาอเลกโตรเนกาตวตของอะตอมทงสองท

เกดพนธะ ถาผลตางของคา EN เพมขน สภาพขวของพนธะกจะเพมขน มผลท าใหสภาพขวของโมเลกล

เพมขนดวย เพราะสภาพขวของโมเลกลขนอยกบสภาพขวของพนธะ และสารใดทมสภาพขวของโมเลกลสง

กจะท าใหแรงดงดดระหวางโมเลกลแขงแรงดวย ท าใหจดเดอดสงดวยเชนกน

H H

O

HH

HN

H2Oเขยนทศทางของแรงและแรงลพธเปนดงน O

HH

HC

Cl

NH3 เขยนทศทางของแรงและแรงลพธเปนดงนO

CH3Cl เขยนทศทางของแรงและแรงลพธเปนดงน

O

แทนทศทางของแรงดงดดอเลกตรอนเปนแรงยอยแทนทศทางของแรงลพธของแรงดงดดอเลกตรอนทงหมดในโมเลกล

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลโคเวเลนต

แรงดงดดระหวางโมเลกลของสารประกอบโคเวเลนต แบงยอยออกไดเปนหลายชนด เชน

1. แรงลอนดอน ซงมอยในสารทว ๆ ไป อนเกดมาจากการเคลอนทของอเลกตรอนในโมเลกล

ทไมสม าเสมอ ท าใหเกดประจไฟฟาขน

2. แรงดงดดระหวางขว ซงเปนการดงดดทางไฟฟาของโมเลกลทมขว

3. พนธะไฮโดรเจน ซงเกดเมอมไฮโดรเจนทมสภาพความเปนบวกสง และมอะตอมขนาดเลก

ทมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลออย ท าใหเกดการดงดดกนไดอยางแขงแรง เปนตน ซงพนธะไฮโดรเจนจะม

ความแขงแรงมากทสด และแรงลอนดอนจะมความแขงแรงนอยทสด

สมบตของสารประกอบโคเวเลนต

โมเลกลโคเวเลนตหรอสารประกอบโคเวเลนต มสมบตดงน

1. มจดเดอด จดหลอมเหลวต า

2. ไมน าไฟฟาทงในสถานะของแขง ของเหลวและกาซ หรอเมอละลายน าอยในสภาพ สารละลาย

สวนใหญกไมน าไฟฟา

3. โมเลกลโคเวเลนตทมขวจะละลายในโมเลกลโคเวเลนตทมขว สวนโมเลกลโคเวเลนต ทไมมขวก

จะละลายในโมเลกลโคเวเลนตทไมมขวเหมอนกน

4. โมเลกลโคเวเลนตทมขวเมออยในสนามไฟฟา โมเลกลจะมการจดเรยงตวใหมอยางเปนระเบยบ

โดยแตละโมเลกลจะหนดานทมอ านาจไฟฟาบวกเขาหาขวลบของสนามไฟฟา และหนดานทมอ านาจไฟฟา

ลบเขาหาขวบวกของสนามไฟฟา

สารโครงผลกรางตาขาย

สมบตของสารโครงผลกรางตาขาย

1. ในภาวะปกตมสถานะเปนของแขงทแขงมาก ยกเวนแกรไฟต

2. บางชนดไมน าไฟฟา เชน เพชร บางชนดน าไฟฟาไดด เชน แกรไฟต และบางชนด

น าไฟฟาไดบาง เชน ซลคอน

3. มจดเดอด จดหลอมเหลวสง เชน เพชร มจดหลอมเหลว 2550 องศาเซลเซยส แกรไฟต

มจดหลอมเหลว 3652 องศาเซลเซยส ซลคอน มจดหลอมเหลว 1410 องศาเซลเซยส ซลคอนคารไบด

หรอคารโบรนดม ( SiC ) ใชท ากระดาษทราย เครองบด เครองโม มจดหลอมเหลว 2700 องศาเซลเซยส

ซลคอนออกไซด หรอซลกา ( SiO2 ) ใชท าแกว ใยแกวน าแสง ท าสวนประกอบของนาฬกาควอตซ

มจดหลอมเหลว 1723 องศาเซลเซยส

4. ไมละลายน า

5. ไมมสตรโมเลกล มแตสตรเอมพรคล ( สตรอยางงาย )

ตวอยางของสารโครงผลกรางตาขาย

เพชร คารบอน 1 อะตอมมเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 4 จงสามารถเกดพนธะโคเวเลนต กบคารบอน

อะตอมอนไดอก 4 อะตอม ดงนนอะตอมของคารบอนแตละอะตอมจะเชอมโยง กบคารบอนใกลเคยงอก 4

อะตอมดวยพนธะโคเวเลนตชนดพนธะเดยว ซงมความยาวพนธะเทากบ 154 พโกเมตร ไดโครงสรางรปทรง

สหนา และอะตอมคารบอนจะเชอมโยงกนทงสามมตคลายตาขาย ดงนนคารบอนแตละอะตอมจะถกยดไว

แนน เคลอนทไมได เพชรจงมความแขงมาก และเนองจากคารบอนแตละอะตอมในผลกของเพชรไดใช

เวเลนซอเลกตรอนในการสรางพนธะหมด ไมมเวเลนซอเลกตรอนทเคลอนทไดอยางอสระ จงท าใหเพชรไม

น าไฟฟา

รปท 5.1 แบบจ าลองโครงสรางของเพชร (ทมา : http://kanchanapisek.or.th/kp6/sub/book/book.php)

แกรไฟต มโครงสรางเปนชน ๆ ในชนเดยวกนคารบอนแตละอะตอมสรางพนธะโคเวเลนต

กบคารบอนอะตอมอน 3 อะตอมซงอยใกลเคยงดวยพนธะทมลกษณะก ากงระหวางพนธะเดยวกบพนธะค

(เพราะพนธะ C-C มความยาว เทากบ 140 พโกเมตรสวนพนธะคระหวางคารบอนมความยาว 134 พโกเมตร)

และอะตอมของคารบอนในชนเดยวกนจะเชอมโยงกนแบบโครงสราง สามมตคลายตาขาย เนองจาก

คารบอนแตละอะตอมเกดพนธะโคเวเลนตกบคารบอนอะตอมอนอก 3 อะตอมทอยใกลเคยงภายในชน

เดยวกน ดงนนแตละอะตอมจงมเวเลนซอเลกตรอนเหลออก 1 อเลกตรอนทสามารถเคลอนทอสระไดทวไป

ภายในชนเดยวกน ดวยเหตนเองท าใหแกรไฟตน าไฟฟาไดดในทศทางทขนานกบชน สวนระหวางชนของ

แกรไฟตยดกนดวยแรงแวนเดอรวาลส ระยะระหวางชนเทากบ 340 พโกเมตร ซงเปนระยะทยาวกวาความ

ยาวพนธะระหวางคารบอน กบคารบอนในชนเดยวกน ดวยเหตนท าใหแกรไฟตมความออน สกกรอนไดงาย

สามารถใชท าไสดนสอและเปนสารหลอลนได

รปท 5.2 แบบจ าลองโครงสรางของแกรไฟต (ทมา : http://kanchanapisek.or.th/kp6/sub/book/book.php)

ฟลเลอรน ( Fullerenes ) ประกอบดวยคารบอน 60 อะตอม ( C60 ) โมเลกลของ C60 ประกอบดวยรป

หาเหลยม 12 รป และรปหกเหลยม 20 รป โดยอะตอมคารบอนจะปรากฏทมมของรปเหลยมเหลานน

เนองจาก C60 มลกษณะเหมอนลกฟตบอล จงมชอเรยกอกชอหนงวา บกกบอล ( Buckyball ) ประโยชนของ

C60 คอ C60 สามารถรบอเลกตรอนกลายเปนไอออนลบเมอรวมตวกบโลหะแอลคาไลน เชน โพแทสเซยม

เกดสารประกอบ 3

3 60K C มลกษณะเปนผลก และมสมบตเปนตวน ายงยวดทอณหภม 19 องศาเคลวน C60

เหมาะส าหรบท าหนาทเปนตวเรงในปฏกรยาเคมเพราะสามารถรบหรอใหอเลกตรอนไดงาย ถาน าอะตอม

ของธาตกมมนตรงสใสเขาไปในชองตรงกลางของ C60 จะไดสารทมประสทธภาพสงในการรกษาโรคมะเรง

นอกจากนน C60 ยงใชในอตสาหกรรมท าแบตเตอร ใชเปนเชอเพลงจรวด เพราะการเผาไหมของ C60 จะให

พลงงานมากกวาน ามนเชอเพลงทใชในปจจบน

รปท 5.3 แบบจ าลองโครงสรางของฟลเลอรน (ทมา : http://www.vcharkarn.com/vcafe/58226)

ซลคอนไดออกไซด (SiO2) หรอซลกา ซลคอนไดออกไซดเปนผลกโคเวเลนตมโครงสรางเปนผลก

รางตาขาย อะตอมของซลคอนจดเรยงตวเหมอนกบคารบอนในผลกเพชร แตมออกซเจนคนอยระหวาง

อะตอมของซลคอนแตละค ผลกซลคอนไดออกไซดจงมจดหลอมเหลวสงถง 1730 oC และมความแขงสง

ในธรรมชาตพบซลคอนไดออกไซดไดหลายรป เชน ควอตซ ไตรดไมตและครสโตบาไลต ใชเปนวตถดบ

ในการท าแกว ท าสวนประกอบของนาฬกาควอตซ ใยแกวน าแสง (optical fiber) แบบจ าลองโครงสรางของ

SiO2 แสดงไดดงรป

รปท 5.4 แบบจ าลองโครงสรางของซลกอนไดออกไซด(ทมา : หนงสอ สสวท.)

กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร รายวชาเคมเพมเตม ว 30221 ชนมธยมศกษาปท 4

ค าชแจง

1. แบบทดสอบหลงเรยน ชดท 5 ใชทดสอบความรของนกเรยนหลงเรยน

เรอง สภาพขวของสารประกอบโคเวเลนตและแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล

จ านวน 10 ขอ ขอละ 1 คะแนน คะแนนเตม 10 คะแนน ใชเวลา 10 นาท

2. ใหนกเรยนเลอกค าตอบทถกทสดและท าเครองหมาย X ลงในกระดาษค าตอบ

1. สารประกอบในขอใดทมโมเลกลมขวทงหมด ก. CH4 , NH3 ข. CCl4 , H2S ค. NH3 , BF3 ง. CH3Cl , PH3

2. ขอใดเปนโมเลกลไมมขว ก. CO2, CCl4, CH3Cl ข. CO2, SF6, BCl3 ค. BCl3, NCl3, CCl4 ง. HCN, NCl3, CO2

3. โมเลกลของสารตอไปนH2 , O2 , Cl2 , CO2 , H2S , PCl5 , HBr, SiH4และ SF6 สารในขอใดมพนธะ แบบมขวแตโมเลกลไมมขว ก. CO2, SiH4, PCl5, SF6 ข. H2S, HBr, CO2, SF6 ค. H2, O2, HBr, PCl5 ง. H2, O2, Cl2, SiH4

4. โมเลกลในขอใดมรปรางเหมอนกนและเปนโมเลกล มขวทงสองโมเลกล ก. BeCl2, Cl2O ข. PBr3, NI3 ค. SiF4, GeH4 ง. OF2, CO2

5. ขอใดมการเรยงสภาพมขวของโมเลกลจากนอย ไปมาก ก. CO2, NH3, CCl4 ข. HF, CH4, BCl3 ค. H2O, BeCl2, H2S ง. BeCl2, PBr3, PCl3

6. A , B , C และ D เปนสารทมมวลโมเลกลใกลเคยง กนจดหลอมเหลวและจดเดอดของ A , B , C ใกลเคยงกนแต D มคาสงกวาทกตว D ควรจะเปน สารตวใด ก. CH4 ข. HF ค. N2 ง. Ne

แบบทดสอบหลงเรยน

7. ก าหนดสมบตของสารประกอบ A B C และ D ดงน 1. A C และ D ละลายน า 2. B C และ D เปนสารประกอบโคเวเลนต 3. B เปนโมเลกลไมมขว 4. D เกดพนธะไฮโดรเจนกบน า การเรยงล าดบจดเดอดขอใดถกตอง ก. A > B > C > D ข. A > C > B > D ค. A > D > C > B ง. D > A > C > B

8. สารประกอบของคารบอนตอไปนสารใดมจดเดอด ต าสด ก. HCOOH ข. CH3CH2OH ค. CH3CH2COOH ง. CH3CH2CH3

9. เพราะเหตใดเพชรจงมจดเดอด จดหลอมเหลว สงกวาสารโคเวเลนตทวไป ก. เพราะในผลกของเพชรมพนธะโลหะดวย ข. C อะตอมเกดพนธะโคเวเลนต กบอะตอม ขางเคยง 4 อะตอมเปนโครงผลกรางตาขาย ค. การเปลยนแปลงสถานะของเพชร ตองท าลายแรงยดเหนยวระหวางอะตอม ง. ขอ ข. และ ขอ ค. ถก 10. ขอใดไมใชแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล ก. แรงแวนเดอรวาลส ข. แรงดงดดระหวางขว ค. พนธะไฮโดรเจน ง. พนธะโคเวเลนต

ชดท 5 เรอง สภาพขวของสารประกอบโคเวเลนตและแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล

ตวเลอก

หวขอ

ก ข ค ง

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ชอ ................................. นามสกล .................................... ชน ............ เลขท ..........

คะแนนเตม 10

คะแนนทสอบได

ลงชอ ………………………………………. ผตรวจ

(.............................................................)

วนท ............. เดอน .............................. พ.ศ.

..............

กระดาษค าตอบแบบทดสอบหลงเรยน

ชดท 5 เรอง สภาพขวของสารประกอบโคเวเลนตและแรงยดเหนยวระหวางโมเลกล

เฉลยแบบทดสอบหลงเรยน

1) ง.

2) ข.

3) ก.

4) ข.

5) ง.

6) ข.

7) ค.

8) ง.

9) ง.

10) ง.

เฉลยแบบทดสอบหลงเรยน

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย. คมอครรายวชาเพมเตม เคม เลม 1 ชนมธยมศกษาปท 4-6 กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร ตามหลกสตรแกนกลาง

การศกษาขนพนฐาน พทธศกราช 2551. กรงเทพมหานคร: โรงพมพ สกสค. ลาดพราว, 2553

หนงสอเรยนรายวชาเพมเตม เคม เลม 1 ชนมธยมศกษาปท 4-6 กลมสาระการเรยนร วทยาศาสตร ตามหลกสตรแกนกลาง การศกษาขนพนฐาน พทธศกราช 2551. กรงเทพมหานคร: โรงพมพ สกสค. ลาดพราว, 2553

สทศน ไตรสถตวร. เคม ม.4 เลม 1. กรงเทพมหานคร: ไทเนรมตกจ อนเตอร โปรเกสซฟ จ ากด 2553.

บรรณานกรม