ใบความรท 11เรอง การเกดพนธะไอออนก / โครงสรางของ

สารประกอบไอออนก***************************************************

***** ครศกดอนนต อนนตสขพนธะไอออนก (Ionic bond) คอ แรงยดเหนยวทเกดใน

สาร โดยทอะตอมของธาตทมคาพลงงานไอออไนเซชนตำา ใหเวเลนตอเลกตรอนแกอะตอมของธาตทมคาพลงงานไอออนไนเซชนสง กลายเปนไอออนทมประจบวกและประจลบ เมอไอออนทงสองเขามาอยใกลกนจะเกดแรงดงดดทางไฟฟาทแขงแรงระหวางประจไฟฟาตรงขามเหลานน ทำาใหไอออนทงสองยดเหนยวกนดวย พนธะเคมทเรยกวา พนธะไอออนก“ ”

ตวอยางเชน โครงสรางของผลก โซเด ยมคลอไรดเป นของแขง รปลกบาศก ใสไมมสในผลก มโซเดยมไอออนสลบกบคลอไรดไอออน เปนแถว ๆ ทงสามมต มลกษณะคลายตาขาย โดยทแตละไอออนจะมไอออนตางชนดลอมรอบอย 6 ไอออน ดงรป 2 รป ขางลางดงน

รปท 1 โครงผลกของสารประกอบโซเดยมคลอไรด

รปท 2 แสดงไอออนในผลก NaCl แตละไอออนถกลอมรอบดวยไอออนตรงขาม 6 ไอออน

เนองจากโลหะมคาพลงงานไอออไนเซชนตำา และอโลหะมคาพลงงานไอออไนเซชนสง ดงนนพนธะไอออนกจงเกดระหวางธาตโลหะ และอโลหะได ด กล าวค อ อะตอมของโลหะใหเวเลนตอเลกตรอนกบอะตอมของอโลหะ แลวเกดไอออนบวกของโลหะ และไอออนลบของอโลหะ ไอออนทงสองจะสงแรงดงดดระหวางประจบวกและลบ เกดเปนพนธะไอออนก และการทโลหะใหเวเลนตอเลกตรอนแกอโลหะ เพอปรบใหมเวเลนตอเลกตรอนเปนแปด แบบกาซเฉอย สวนอโลหะรบเวเลนตอเลกตรอนมานนกเพอปรบตวเองใหเสถยรแบบกาซเฉอยเชนกน ไอออนบวกกบไอออนลบจงดงดดกนดวยแรงดงดดระหวางประจไฟฟาเกดเปนสารประกอบไอออนก (Ionic compound) ดงน

ก า ร เ ก ด ส า ร ป ร ะ ก อ บ โ ซ เ ด ย ม ค ล อ ไ ร ด (NaCl) จ า กโซเดยม(Na) และ คลอรน(Cl)

การเกด Na+

การเกด Cl-

การเกดสารประกอบ NaCl

เขยนสตรโครงสรางแบบลวอส ดงน

Na + Cl Na Cl+ -2, 8, 12, 8, 7 2, 82, 8, 8

การเกดสารประกอบแมกนเซยมคลอไรด (MgCl2) จาก Mg อะตอมและ Cl อะตอม

เขยนสตรโครงสรางแบบลวอส ดงน

Mg + ClCl

-2+ClMgCl -

2, 8, 82, 82, 8, 72, 8, 2 2, 8, 8แมกนเซยมอะตอม คลอรนอะตอม แมกนเซยมคลอไรด

ตวอยางการเกดพนธะไอออนกในสารประกอบตาง ๆ

Ba + O Ba O2+ 2-

2 , 8 , 18 , 18 , 8 , 2 2 , 6 2, 8 , 18 , 18 , 8 2 , 8 แบเรยมอะตอม ออกซเจนอะตอม แบเรยมออกไซด Ba O Ba2+ O2-

ลกษณะสำาคญของสารประกอบไอออนก1. พนธะไอออนก เปนพนธะเคมทเกดจาก ไอออนของโลหะ

+ ไอออนของอโลหะ เชน NaCl , MgO , KI แตอะตอมของโลหะบางชนด เชน Al , Be , Hg สามารถสรางพนธะโคเวเลนตกบอะตอมของโลหะได เชน Al2Cl6 , BeF2 , BeCl2 , HgCl2 เปนสารประกอบโคเวเลนตแต Al2O3 , Hg2Cl2 เปนสารประกอบไอออนก

2. พนธะไอออนก อาจเปนพนธะเคมทเกดจากธาตทมพลงงานไอออไนเซชนตำารวมกบธาตทมพลงงานไอออไนเซชนสง

3. พนธะไออนก อาจเปนพนธะเคมทเกดจากไอออนบวกทเปนกลมอะตอมของอโลหะ เชน NH4

+ กบไอออนลบของอโลหะ เชน

H N HH

HCl

-+

แอมโมเนยมคลอไรด

NH4Cl

+

H

HH P H

(PH4)2SO4

H P HH

H

+O S O

O

O

2-

ฟอสฟอเนยมซลเฟต4. สารประกอบไอออนกไมมสตรโมเลกล มแตสตรเอมพรกล5. สารประกอบไอออนกมจดเดอด จดหลอมเหลวสง เชน

NaCl จดหลอมเหลว 801 0C6. สารประกอบไอออนกในภาวะปกตเปนของแขง ประกอบ

ดวยไอออนบวก และไอออนลบ ไอออนเหลานไมเคลอนท ดงนนจงไมนำาไฟฟา แตเมอหลอมเหลวหรอละลายนำา จะแตกตวเปนไอออนเคลอนทได เกดเปนสารอเลกโทรไลตจงสามารถนำาไฟฟาได

7. สารประกอบไอออนกชนดทละลายน ำาได จะตองมการเปลยนแปลงพลงงานเก ดข นเสมอ อาจเป นแบบคายหรอดดพลงงาน เชน KCl 1 โมล ละลายน ำา ดดพลงงาน = 17 kJ/mol

8. สารประกอบไอออนกทเกดจากอะตอมโลหะกบอะตอมอโลหะ สรางเฉพาะพนธะไอออนกอยางเดยว เชน NaCl , MgCl2 , K2S , CaO

9. สารประกอบไอออนกทเกดจากโลหะหรอกลมอะตอมอโลหะทเกดไอออนบวกกบอโลหะ หรอกลมอะตอมอะโลหะทเปนไอออนลบ สารพวกนจะมทงพนธะไอออนก และพนธะโคเวเลนต เชน CaCO3

, NH4Cl , CaCO3 มพนธะไอออนกระหวางไอออนบวกคอ

Ca2+ กบไอออนลบคอ [CO3]2- และมพนธะโคเวเลนตในสวนทเปนไอออนลบคอ [CO3]2- ดงน

CO

O O

2-

NH4Cl มพนธะไอออนกระหวางไอออนบวกคอ NH4+ กบ

ไอออนลบคอ Cl- และมพนธะโคเวเลนตในสวนทเปนไอออนบวกคอ [NH4]+

ดงน

H - N - HH

H

+

โครงสรางของสารประกอบไอออนกผลกสารประกอบไอออนกมรปทรงเปนรปลกบาศกประกอบ

ดวยไอออนบวกและไอออนลบเรยงสลบกนเปนสามมตแบบตาง ๆ ไมสามารถแยกเปนโมเลกลเดยว ๆ ได ดงนนจงไมสามารถทราบขอบเขตของไอออนของธาตตาง ๆ ใน 1 โมเลกลได แตสามารถหาออกมาไดในรปอตราสวนอยางตำาของไอออนทเปนองคประกอบเทานน จงมแตสตรอยางงาย(สตรเอมพรกล) ไมมสตรโมเลกล จงใชสตรอยางงายแทนสตรเคมของสารประกอบไอออนก

โครงสรางผลกสารประกอบไอออนกจะเปนแบบใด ขนอยกบประจทปรากฏอยบนไอออนบวก และลบ อตราสวนระหวางรศมไอออนบวกและลบ

ตวอยางโครงสรางของสารประกอบไอออนกอน ๆ ทเกดจากไอออนบวก และไอออนลบในลกษณะเดยวกบผลกโซเดยมคลอไรด แตมการจดตวแตกตางกน ดงรป

รป แสดงผลกของสารประกอบไอออนกแบบตาง ๆ

ลกษณะสำาคญของโครงผลกของสารประกอบไอออนก1. โครงสรางของสารประกอบไอออนกมลกษณะคลายตาขาย

ไมมสตรโมเลกล มแตสตรอยางงาย2. โครงผลกของสารประกอบไอออนกของธาตหมเดยว อาจจะ

เหมอนกนหรอไมเหมอนกนกได เชน โครงผลกของ NaCl ตางจากโครงผลกของ CSCl ซงทงคตางกเปนคลอไรดของธาตหมเดยวกน

สารประกอบไอออนกโลหะรวมกบอโลหะดวยพนธะไอออนก เกดเปนสารประกอบไอ

ออนกโดยอะตอมโลหะใหอเลกตรอนเกดเปนไอออนบวก และอะตอมของอโลหะรบอเลกตรอนเกดเปนไอออนลบ ดงตารางขางลางน

หมท โลหะ จำานวน ไอออน หม โลหะ จำานวน ไอออนท

อเลกตรอนทให

ทเกด ท อเลกตรอนทให

เกด

1

2

3

NaK

MgCaAl

11223

Na+

K+

Mg2+

Ca2+

Al3+

5

6

7

NPOSClI

332211

N3-

P3-

O2-

S2-

Cl-I-

***************************************************************************

ใบความรท 12 เรองการเขยนสตรและการเรยกชอของสารประกอบไอ

ออนกพลงงานกบการเกดสารประกอบไอออนก

******************************************************** ครศกดอนนต อนนตสข

1. การเขยนสตรสารประกอบไอออนกการเขยนสตรของสารประกอบไอออนกใชหลกดงน1. เขยนไอออนบวกของโลหะหรอกลมไอออนบวกไวขางหนา

ตามดวยไอออนลบของอโลหะ หรอกลมไอออนลบ ยกเวนสารประกอบไอออนกทเปนเกลออะซเตต (CH3COO-) จะเขยนกลมไอออนลบไวกอนแลวตามดวยไอออนบวกของโลหะ เชน CH3COONa , (CH3COO)2Ca

2. ไอออนบวกและไอออนลบ จะรวมกนในอตราสวนททำาใหผลรวมของประจเปนศนย ดงนนจงตองหาตวเลขมาคณกบจำานวนประจบนไอออนบวก และไอออนลบใหมจำานวนประจเทากน แลวใสตวเลขเหลานนไวมมขวาลางของแตละไอออน ซงทำาไดโดยใชจำานวนประจบนไอออนบวกและไอออนลบคณไขวกน

3. ถากลมไอออนบวกหรอกลมไอออนลบมมากกวา 1 กลม ใหใสวงเลบ ( ) และใสจำานวนกลมไวทมมลางขวา

ตารางท 1 ไอออนบวกบางชนดทควรทราบไอออน +1 ไอออน +2 ไอออน +3 ไอออน +4

ลเทยมโซเดยมโพแทสเซยม

Li+Na+

K+

Ag+

H+

Cu+

แมกน เซ ยมแคลเซยม

Mg2+

Ca2+

Ba2+

อลมเนยมโครเมยม(III)ไ อ ร ออน(III)

Al3+

Cr3+

Fe3+

เลด (IV)ทน (IV)แมงกานส(IV)

Pb4+

Sn4+

Mn4+

ซลเวอรไฮโดรเจนคอปเปอรแอมโมเนยเมอรควร (I)

NH3+

Hg+/Hg2

2+

แบเรยมส ต ร อ นเทยมซงคเลด (II)คอปเปอร(II)โคบอลต (II)ไ อ ร ออน(II)ทน (II)แมงกาน ส(II)เม อ ค ว ร (II)

Sr2+

Zn2+

Pb2+

Cu2+

Co2+

Fe2+

Sn2+

Mn2+

Hg2+

ตารางท 2 ไอออนลบบางชนดทควรทราบไอออนลบ 1 ไอออนลบ 2 ไอออนลบ 3

ฟลออไรดคลอไรดโบรไมดไอโอไดดไฮดรอกไซดไนเตรตไนไตรตไ ฮ โ ด ร เ จ นคารบอเนตไ ฮ โ ด ร เ จ น

F-

Cl-Br-

I-OH-

NO3-

NO2-

HCO3

-

HSO4

-

HSO3

-

ออกไซดซลไฟดซลเฟตซลไฟตไธโอซลเฟตคารบอเนตโครเมตไดโครเมตแมงกาเนตไ ฮ โ ด ร เ จ น

O2-

S2-

SO42-

SO32-

S2O32-

CO32-

CrO42-

Cr2O72-

MnO42-

HPO42-

ไนไตรดฟอสไฟตฟอสเฟต

N3-

P3-

PO43-

ซลเฟตไฮโดรเจนซลไฟตคลอเรตคลอรสเปอรคลอเรตไฮโปคลอไรดเ ป อ ร แ ม ง ก าเนตไซยาไนตไฮโดรเจนซลไฟตไดไฮโดรเจนซลไฟต

ClO3-

ClO2-

ClO4-

ClO-

MnO4

-

CN-

HS-

H2PO4

-

ฟอสเฟต

2. การเรยกชอสารประกอบไอออนกการเรยกชอสารประกอบไอออนกมหลกเกณฑดงน1. ส า ร ป ร ะ ก อ บ ธ า ต ค (Binary compound) ถ า

สารประกอบเกดจาก ธาตโลหะทมไอออนไดชนดเดยวรวมตวกบอโลหะ ใหอานชอโลหะทเปนไอออนบวก แลวตามดวยชออโลหะทเปนไอออนลบโดยลงเสยงพยางคทายดวย ไอด (ide) เชน

ออกซเจน เปลยนเปน ออกไซด (oxide)ไฮโดรเจน เปลยนเปน ไฮไดรด (hydride)คลอรน เปลยนเปน คลอไรด (chloride)ไอโอดน เปลยนเปน ไอโอไดด (iodide)

ตวอยาง การอานชอสารประกอบไอออนกธาตคNaCl อานวา โซเดยมคลอไรด

CaI2 อานวา แคลเซยมไอโอไดดKBr อานวา โพแทสเซยมโบรไมดNH4Cl อานวา แอมโมเนยมคลอไรด

ถาสารประกอบทเกดจากธาตโลหะเดยวกนทมไอออนไดหลายชนด รวมตวกบอโลหะ ใหอานชอโลหะทเปนไอออนบวกแลวตามดวยคาประจของไอออนโลหะโดยวงเลบเปนเลขโรมน แลวตามดวยอโลหะทเปนไอออนลบโดยเปลยนเสยงพยางคทายเปนไอด (ide) เชน

Fe เกดไอออนได 2 ชนด คอ Fe2+ และ Fe3+

FeCl2 อานวา ไอรออน (II) คลอไรดFeCl3 อานวา ไอรออน (III) คลอไรด

Cu เกดไอออนได 2 ชนด คอ Cu+ และ Cu2+

Cu2S อานวา คอปเปอร (I) ซลไฟดCuS อานวา คอปเปอร (II) ซลไฟด

2. สารประกอบธาตสามหรอมากกวา ถาสารประกอบเกดจากไอออนบวกของโลหะ หรอกลมไอออนบวกรวมตวกบ กลมไอออนลบ ใหอานชอไอออนบวกของโลหะ (โลหะนนเกดไอออนบวกไดชนดเดยว) หรอกลมไอออนบวก แลวตามดวยชอกลมไอออนลบ เชน

Na2SO4 อานวา โซเดยมซลเฟตCaCO3 อานวา แคลเซยมคารบอเนตKNO3 อานวา โพแทสเซยมไนเตรตBa(OH)2 อานวา แบเรยมไฮดรอกไซด(NH4)3PO4 อานวา แอมโมเนยมฟอสเฟต

ถาสารประกอบเกดจากโลหะทเกดไอออนไดหลายชนดรวมตวกบกลมไอออนลบ ใหอานชอไอออนบวกของโลหะแลววงเลบคาประจของไอออนบวกนน แลวจงอานชอกลมไอออนลบตามหลง เชน

Cr เกดไอออนได 2 ชนด คอ Cr2+ กบ Cr3+

CrSO4 อานวา โครเมยม (II) ซลเฟต

Cr2 (SO4)3 อานวา โครเมยม (III) ซลเฟตHg เกดไอออนได 2 ชนดคอ Hg2

2+ (Hg+) และ Hg2+

Hg2(NO3)2 อานวา เมอควร (I) ไนเตรตHg(NO3)2 อานวา เมอควร (II) ไนเตรต

3. พลงงานกบการเกดสารประกอบไอออนกในการเกดสารประกอบไอออนก จะมการเปลยนแปลงหลายขน

ตอนยอย ๆ และแตละขนตอนยอยจะมการเปลยนแปลงพลงงาน เชน

การเกดโซเดยมคลอไรดจากโลหะ Na กบกาซ Cl2Na (s) +1/2 Cl2 (g) NaCl (s)

การเกด NaCl มขนตอนตาง ๆ และพลงงานเกยวของดงนขนท 1 (H1 = พลงงานการระเหด)

Na (s) Na (g) H1 = +109 kJ/mol

ขนท 2 (H2 = พลงงานสลายพนธะ)1/2 Cl2 (g) Cl (g) H2 = +121

kJ/molขนท 3 (H3 = พลงงานไอออไนเซชน)

Na (g) Na+ (g) + e- H3 = +494 kJ/mol

ขนท 4 (H4 = พลงงานสมพรรคภาพอเลกตรอน)Cl2 (g) + e- Cl- (g) H4 = -347

kJ/molขนท 5 (H5 = พลงงานแลตทช)

Na+ (g) + Cl- (g) NaCl (s) H5 = -787 kJ/mol

เมอรวมขนท 1 ถง 5 เขาดวยกนจะไดNa (s) + 1/2 Cl2 (g) NaCl (s)

H f = -410 kJ/mol

แสดงวาการเก ด NaCl เป นการเปลยนแปลงแบบคายพลงงาน

เขยนแผนภาพ แสดงขนตอนการเปลยนแปลงพลงงานตาง ๆ ในการเกดสารประกอบไอออนกไดดงน

Na (s) + 1/2Cl2(g) NaCl (s)Hf0

Na(g) Cl (g)H1 H2

Na+(g) + Cl- (g)H3 H4

H5

เรยกแผนภาพดงกลาววา Bonr - Haber cycleในการเกดสารประกอบไอออนกจากโลหะและอโลหะนน จะม

พลงงานเกยวของ 2 แบบ คอ ข นท 1 , 2 , 3 เปนแบบดดพลงงาน สวนขนตอนท 4 และ 5 เปนแบบคายพลงงาน ดงนน

พล งงานในการเก ด NaCl (H f ) = H1 + H2 +

H3 +H4 + H5 = (+109) + (+121) +

(+494) + (-347) + (-787) = -410 kJ/mol

การเกดสารประกอบไอออนกจากโลหะกบอโลหะนนโดยทวไปมพลงงานเปลยนแปลง 2 แบบคอ

* การเกดสารประกอบไอออนกแบบคายพลงงาน จะมพลงงานในขน 1 , 2 , 3 (H1 , H2 และ H3 ) ท ดดเขาไปทงหมดนอยกวา พลงงานทคายออกมาจากขนท 4 และ 5 (H4 และ H5 ) และ

* การเกดสารประกอบไอออนกแบบดดพลงงาน จะมพลงงานในขน 1 , 2 , 3 (H1 , H2 และ H3 ) ท

ดดเขาไปทงหมดมากกวา พลงงานทคายออกมาจากขนท 4 และ 5 (H4 และ H5 )

สวนมากการเกดสารประกอบไอออนกมกจะเปนแบบคายพลงงาน โดยเฉพาะการเกดสารประกอบไอออนกของธาตหม 7A

ใบความรท 12 เรอง สมบตของสารประกอบไอออนก

******************************************************** ครศกดอนนต อนนตสข

สารประกอบไอออนกทละลายในตวทำาละลายทเปนนำาแลว จะแตกตวเปนไอออน สามารถนำาไฟฟาไดพรอมกนนนกจะมพลงงานเปลยนแปลงคกนไปดวยเสมอ แตสารประกอบ ไอออนกจะแตกตวอยางไรในนำาเราจะศกษาตอไป1. กลไกของการละลายของสารประกอบไอออนกในนำ1า

ผลกไอออนกภายใน ประกอบดวยไอออนบวกยดเหนยวกบไอออนลบ ดวยพนธะไอออนกอยางเหนยวแนน เมอนำาสารประกอบไอออนกไปละลายนำา นำาซงเปนโมเลกลมขวกจะหนดานขวบวกเขาหาไอออนลบและหนดานขวลบเขาหาไอออนบวกทอยบรเวณผวของผลกไอออนก เกดแรงดงดดระหวางโมเลกลของนำากบไอออนของผลกไอออนกขน ถาแรงดงดดระหวางโมเลกลของนำากบไอออนทผวผลกไอออนกมากกวาแรงยดเหนยวระหวางไอออนบวกและไอออนลบภายในผลกไอออนก ผลกไอออนกนนกจะละลายนำาได โดยไอออนบวก และไอออนลบจะหลดออกจากผลกไอออนก แลวมน ำาลอมรอบเกดเปนไฮเดรตขน อยางไรกตามโมเลกลของนำาจะลอมรอบไอออนบวก และไอออนลบไดไมเทากนและไอออนแตละชนดจะมโมเลกลของนำาลอมรอบมากนอยแคไหนตองขนอยก บประจรศม และโครงสรางของไอออนนน เชน

ในกรณโซเดยมคลอไรด ละลายนำาจะแตกตวเปนไอออน Na+

และ Cl- จากนนกจะมนำาลอมรอบกลายเปนไฮเดรต (Hydrate) ซงแทนไดเปน Na+(H2O)X , Cl- (H2O)Y แตคา x และ y ไมทราบวามคาแนนอนเทาไร ดงนน จงเขยนแทนเปน Na+(aq) , Cl- ( aq ) aq ยอมาจาก aqueous แปลวา มนำาลอมรอบ

รปท 1 การเกดสารละลายโซเดยมคลอไรดในนำา โมเลกลมขวของนำา เขาดงไอออนทผวของสารประกอบโซเดยมคลอไรดออกเปน

ไอออนทมนำาลอมรอบ

รปท 2 ไอออนถกนำาลอมรอบ ไอออนของสารไอออนกละลายในนำา โมเลกลของนำาเขาดงไอออนดวยแรงดงดดระหวางไอออน/ขว ออกเปนไอออนบวก และลบ แลวนำาจงเขาลอมรอบโดยดงดดดวยแรงท

เกดจากประจของไอออนกบขวของนำา

โซเดยมคลอไรดละลายนำาสามารถเขยนเปนสมการแสดงการละลายนำาไดดงน

NaCl (s) + ( x + y ) H2O Na+ (H2O)x + Cl- (H2O)y

หรอ NaCl (s) OH2 Na+ (aq) + Cl- (aq)

สรปการละลายนำ1าของสารประกอบไอออนก

1. สารประกอบไอออนกทกชนดท ละลายน ำาได จะต องม พลงงานเปลยนแปลงควบคกนไปเสมอ อาจเปนแบบคายพลงงานหรอดดพลงงาน

2. สารประกอบไอออน กท ละลายน ำา ได เก ดในกรณท แรงดงดดระหวางโมเลกลของนำากบไอออนของผลกไอออนกมากกวาแรงยดเหนยวระหวางไอออนบวกและไอออนลบของผลกไอออนกนน

3. สารประกอบไอออนกทไมละลายนำาหรอละลายนำาไดนอยมาก เกดในกรณทแรงดงดดระหวางโมเลกลของนำาไมสามารถแยกไอออนจากผลกไดโดยไอออนบวก และไอออนลบของผลกไอออนกดงดดแรงมาก

4. สารประกอบไอออนกใดละลายนำาไดมาก จะอมตวชา และถาสารประกอบไอออนกใดทละลายนำาไดนอยจะอมตวเรว

5. ความสามารถในการละลายของสาร คอ ความสามารถของสารทละลายในตวทำาละลายจนอมตวแตความสามารถในการละลายของสารประกอบไอออนกจะมากแคไหนขนอยกบอณหภมและชนดของสาร สำาหรบการบอกความสามารถในการละลายโดยมากมกจะบอกหยาบ ๆ ดงน

ตวถกละลาย < 0.1 g / H2O 100 g ท 25 0C = แสดงวาไมละลาย

ตวถกละลาย 0.1 ถง 1 g / H2O 100 g ท 25 0C = แสดงวาไมละลาย

ต วถกละลาย > 1 g / H2O 100 g ท 25 0C = แสดงวาละลายไดบางสวนตารางท 1 ความสามารถในการละลายในนำาของสารประกอบไอออน

กทเกดจากไออนบวกและไอออนลบชนดตาง ๆ ไอออนบวก (Cations) ไอออนลบ

(Anions)ความสามารถในการ

ละลายในนำาของ

สารประกอบ1. ไอออนบวกของแอลคาไล (ธาตหม 1A) Li+ ,Na+ , K+ , Rb+ ,Cs+ , Fr+

ไอออนลบทกชนด ละลายได

2. ไฮโดรเจนไอออน (H+

(aq))ไอออนลบทกชนด ละลายได

3. แ อ ม โ ม เ น ย ม ไ อ อ อ น (NH4

+)ไอออนลบทกชนด ละลายได

4. ไอออนบวกทกชนด ไนเตรต (NO3- ) ละลายได

5. ไอออนบวกทกชนด อะซเตต (CH3COO- )

ละลายได

6. Ag+ , Pb2+ , Hg22+ ,

Cu+ ไอออนบวกชนดอน ๆ

คลอไรด Cl-โบรไมด Br-

ไอโอไดด I-

ละลายไดเลกนอยละลายได

7. Ag+ , Ca2+ , Sr2+ , Ba2+ , Pb2+ ไอออนบวกชนดอน

ซลเฟต (SO42- )

ซลเฟต (SO42- )

ละลายไดเลกนอยละลายไดเลกนอย

8. ไอออนแอลคาไล (ธาตหม 1A) H+ NH4

+ , Be2+ , Mg2+ , Sr2+ , Ba2+

ไอออนบวกชนดอน

ซลไฟด S2-

ซลไฟด S2-

ซลไฟด S2-

ละลายไดละลายได

ละลายไดเลกนอย

9.ไ อ อ อ น แ อ ล ค า ไ ล , H+, NH4

+, Sr2+, Ba2+

ไอออนบวกชนดอน

ไฮดรอกไซด (OH- )ไฮดรอกไซด (OH- )

ละลายไดละลายไดเลกนอย

10.ไอออนแอลคา ไล , H+, NH4

+

ไอออนบวกชนดอน

ฟอสเฟต (PO4

3- ) คารบอเนต

(CO32-)

ซลไฟต (SO32-

)

ละลายไดละลายไดเลกนอย

พลงงานกบการละลายสารประกอบไอออนกเมอนำาผลกสารประกอบไอออนกละลายนำา จะมพลงงานความ

รอนเปลยนแปลงควบค ก นไปเสมอ และการละลายของผลกสารประกอบไอออนกนมกระบวนการตาง ๆ เกดขนเปนขนยอย ๆ และแตละขนตอนมการเปลยนแปลงพลงงานดวย เชน

การละลายโซเดยมคลอไร (NaCl) ในนำ1า มขนตอนยอย ๆ เปลยนแปลงพลงงานดงน

ข1นท 1 ผลกสารประกอบไอออนกแตกตวเปนไอออนในสภาวะกาซ ซงมการดดพลงงานเพอสลายพนธะไอออนกระหวาง Na+ กบ Cl- ออกจากกนเปนไอออนในสภาวะกาซ พลงงานนมคาเทากบ พลงงานแลตทซ (Lattice energy) ใชสญลกษณยอวา

latt

NaCl (s) Na+ (g) + Cl- (g) ; latt = +776 kJ

ข1นท 2 ไอออนทเปนกาซจะถกนำาลอมรอบเกดไฮเดรตมการคายพลงงานออกมา เรยกพลงงานน ว า พล งงานไฮเดรชน ( Hydration energy) ใชสญลกษณยอวา hyd

Na+ (g) + Cl- (g) OH2 Na+ (aq) + Cl- (aq) ; hyd = -771 kJ

รวมขนท 1 และ 2 ขาดวยกนจะไดNaCl (s) OH2 Na+ (aq) + Cl- (aq ;

lnso = +5 kJถา lnso = พลงงานของการละลาย

รปท 3 ความสมพนธะระหวางพลงงานแลตทซ , พลงงานไฮเดรชน และพลงงานการละลาย

ขอสงเกตพลงงานแลตทซ (Lattice energy) คอ พลงงานท

คายออกมาเมอไอออนในสภาวะกาซทมประจตรงขามมารวมกนเปนของแขงไอออนก 1 โมล

พ ล ง ง า น ไ ฮ เ ด ร ช น (Hydration energy) ค อ พลงงานทคายออกมาเมอไอออนของกาซรวมกบนำา

พล งงานการละลาย (Heat of Solution) ค อ พลงงานทคายออกหรอดดเขาไป จากการละลายสาร 1 โมล ในตวทำาละลายตามจำานวนทกำาหนดให

2. สมการไอออนกเมอผสมสารละลายของสารประกอบไอออนกบางชนดเขาดวย

กน จะไดสารละลายทมไอออนของสารทงสองปนกนอย ปรากฏเปนสารละลายใส

เ ช น ผ ส ม NaCl (aq) ก บ KNO3 (aq) เ ข ย นสมการเคมทเกดขนไดดงน

NaCl (aq) + KNO3 (aq) NaNO3 (aq) + KCl (aq)

ห ร อ Na+ (aq) + Cl-(aq) + K+(aq) +NO3-(aq)

Na+ (aq) + NO3-(aq) + K+(aq) + Cl-(aq)

เมอผสมกน จะมไอออนอยในสารละลายทง 4 ชนด แสดงวา ไมเกดผลตภณฑทเปนของแขง จงอยในสภาพไอออน (มนำาลอมรอบ)

แตเมอผสมสารละลายของสารประกอบไอออนกบางชนดเขาดวยกน จะไดผลตภณฑเปนตะกอนเกดขน เชน

ผสม NaCl (aq) กบ AgNO3 (aq) เขยนสมการเคมทเกดขนไดดงน

NaCl (aq) + AgNO3 (aq) NaNO3 (aq) + AgCl (s)

หรอ Na+ (aq) + Cl-(aq) + Ag+(aq) +NO3-(aq)

Na+ (aq) + NO3-(aq) + AgCl(s)

เมอผสมกนจะเกดตะกอนของ AgCl(s)เขยนสมการแสดงการเกดตะกอน AgCl ดงน

Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl(s) เรยกสมการนวา สมการไอออนกส ม ก า ร ไ อ อ อ น ก (Ionic equation ) ค อ

สมการเคมทเขยนเฉพาะไอออนหรอโมเลกลของสารทมสวนในการเกดปฏกรยา สวนไอออนหรอโมลกลของสารใดไมมสวนในการเกดปฏกรยาไมตองเขยน สมการไอออนก จะตองเปนสมการทมสารใดสารหนงเปนไอออนรวมอยดวยในปฏกรยานน เชน

Zn (s) + 2H+ (aq) Zn2+ (aq) + H2 (g)H+ (aq) + OH- (aq) H2O (l) หลกการเขยนสมการไอออนก1. ใหเขยนเฉพาะสวนไอออนหรอโมเลกลของสารทำาปฏกรยา

กนเทานน

2. ถาสารทเกยวของในปฏกรยาเปนสารทไมละลายนำาหรอไมแตกตวเปนไอออนหรอเปนออกไซดหรอเปนกาซใหเขยนสตรโมเลกลของสารนนในสมการได ตวอยาง ออกไซด เชน CO2 , H2O กาซ เชน H2 , NH3 สารทไมละลายนำา เชน CaCO3 , AgCl

3. ดลสมการไอออนกโดยทำาจำานวนอะตอมและจำานวนไอออนของธาตทกธาต ทงทางซายและทางขวาของสมการใหเทากน พรอมทงดลประจรวมทงทางซายและขวาของสมการใหเทากน

ตวอยาง ท 1 จงเขยนสมการไอออนก เมอนำาสารเหลานละลายนำา KOH , BaCl2 , H2SO4 วธทำา

KOH ละลายนำาเขยนสมการไอออนกไดดงนKOH (s) OH2 K+ (aq) + OH- (aq)

@BaCl2 ละลายนำาเขยนสมการไอออนกไดดงนBaCl2 OH2 Ba2+ (aq) + 2Cl- (aq)

H2SO4 ละลายนำาเขยนสมการไอออนกไดดงนH2SO4(aq) OH2 2H+ (aq) + SO4

2- (aq)

ตวอยาง ท 2 จงเขยนสมการไอออนกทเกดจากการผสมสารละลายแตละคตอไปน

ก. AgNO3 (aq) กบ CaBr2 (aq)ข. CuSO4 (aq) กบ K2S (aq)

วธทำาก. ขนท 1

AgNO3 (aq) + CaBr2 (aq) 2AgBr (s) + Ca(NO3)2 (aq) ขนท 2

2Ag+ (aq) + NO3- (aq) + Ca2+(aq) + 2Br- (aq)

2AgBr (s) + Ca2+(aq) + 2NO3- (aq)

ขนท 3

2Ag+ (aq) + 2Br- (aq) 2AgBr (s) สมการไอออนกข. ขนท 1

CuSO4 (aq) + K2S (aq) CuS (s) + K2SO4 (aq) ขนท 2

Cu2+(aq) + SO42- (aq) + 2K+(aq) + S2- (aq)

CuS (s) + K+(aq) + SO42- (aq)

ขนท 3Cu2+(aq) + S2- (aq) CuS (s)

สมการไอออนก

****************************************************************************

ใบความรท 14เรอง การเกดและชนดของพนธะโคเวเลนต / การ

เรยกชอพนธะโคเวเลนต***************************************************

***** ครศกดอนนต อนนตสขพนธะโคเวเลนต (Covalent bond) มาจากคำาวา co

+ valence electron ซงหมายถง พนธะทเกดจากการใชเวเลนซอเลกตรอนรวมกน ดงเชน ในกรณของไฮโดรเจน ดงนนลกษณะทสำาคญของพนธะโคเวเลนตกคอการทอะตอมใชเวเลนตอเลกตรอนรวมกนเปนค ๆ -สารประกอบทอะตอมแตละคยดเหนยวกนดวยพนธะโคเวเลนต เรยกวา สารโคเวเลนต -โมเลกลของสารทอะตอมแตละคยดเหนยวกนดวยพนธะโคเวเลนตเรยกวาโมเลกลโคเวเลนต

1. การเกดพนธะโคเวเลนตเนองจาก พนธะโคเวเลนต เกดจากการใชเวเลนตอเลกตรอน

รวมกน ซงอาจจะใชรวมกนเพยง 1 ค หรอมากกวา 1 คกได- อ เ ล ก ต ร อ น ค ท อ ะ ต อ ม ท ง ส อ ง ใ ช ร ว ม ก น เ ร ย ก ว า

“อเลกตรอนครวมพนธะ”- อะตอมทใชอเลกตรอนรวมกนเรยกวา อะตอมครวมพนธะ* ถาอะตอมครวมพนธะใชอเลกตรอนรวมกน 1 คจะเกดเปน

พนธะโคเวเลนตทเรยกวา พนธะเดยว เชน ในโมเลกลของไฮโดรเจน

* ถาอะตอมครวมพนธะใชอเลกตรอนรวมกน 2 คจะเกดเปนพนธะโคเวเลนตทเรยกวา พนธะค เชน ในโมเลกลของออกซเจน

* ถาอะตอมครวมพนธะใชอเลกตรอนรวมกน 3 คจะเกดเปนพนธะโคเวเลนตทเรยกวา พนธะสาม เชน ในโมเลกลของไฮโดรเจน

จากการศกษาสารโคเวเลนตจะพบวา ธาตทจะสรางพนธะโคเวเลนตสวนมากเปนธาตอโลหะกบอโลหะ ท งน เน องจากโลหะม พลงงานไอออไนเซชนคอนขางสง จงเสยอเลกตรอนไดยาก เมออโลหะรวมกนเปนโมเลกลจงไมมอะตอมใดเสยอเลกตรอน มแตใชอเลกตรอนรวมกนเกดเปนพนธะโคเวเลนต อยางไรกตามโลหะบางชนดกสามารถเกดพนธะโคเวเลนตกบอโลหะได เชน Be เกดเปนสารโคเวเลนตคอ BeCl2 เปนตน

2. ชนดของพนธะโคเวเลนตชนดของพนธะโคเวเลนต พจารณาจากจำานวนอเลกตรอนทใช

รวมกนของอะตอมครวมพนธะ ดงนก. พนธะเดยว เปนพนธะโคเวเลนตทเกดจากอะตอมค

สรางพนธะทงสองใชอเลกตรอนรวมกน 1 ค ใชเสน ( - ) แทนพนธะเดยว เชน

Cl Cl Cl - Cl H P H

H HH P H

ข. พนธะค เปนพนธะโคเวเลนตทเกดจากอะตอมคสรางพนธะทงสองใชอเลกตรอนรวมกน 2 ค ใชเสน 2 เสน ( = ) แทน 1 พนธะค เชนพนธะระหวาง O ใน O2 , O กบ C ใน CO2 , C กบ H ใน C2H4

OO O = O

O C OO = C = OH C C H

H H HH H C C H

ค. พนธะสาม เปนพนธะโคเวเลนตทเกดจากอะตอมคสรางพนธะทงสองใชอเลกตรอนรวมกน 3 ค ใชเสน 3 เสน ( ) แทน 1 พนธะสาม เชน พนธะระหวาง N กบ N ใน N2 , N กบ C ใน HCN 3. การเขยนสตรโมเลกล และการเรยกชอสารประกอบโคเวเลนต

ก. การเขยนสตรสารประกอบโคเวเลนต1. ใหเรยงลำาดบธาตใหถกตองตามหลกสากล ดงนคอ Si ,

C , Sb , As , P , N , H , Te , Se , S , At , I , Br , Cl , O , F ตามลำาดบ 2. ในสารประกอบโคเวเลนต ถาอะตอมของธาตมจำานวนอะตอมมากกวาหนงใหเขยนจำานวนอะตอมดวยตวเลขแสดงไวมมลางทางขวา ในกรณทธาตในสารประกอบนนมเพยงอะตอมเดยวไมตองเขยนตวเลขแสดงจำานวนอะตอม

3. หลกการเขยนสตรสารประกอบโคเวเลนตทมอะตอมของธาตจดเวเลนตอเลกตรอน เปนไปตามกฎออกเตต ใชจำานวนอเลกตรอนครวมพนธะของแตละอะตอมของธาตคณไขว เชน

* สตรของสารประกอบของธาต H กบ S ; H และ S มเวเลนตอเลกตรอน 1 และ 6 ตามลำาดบ ดงนน H และ S ตองการอเลกตรอนครวมพนธะจำานวน 1 และ 2 ตามลำาดบ เพอใหแตละอะตอมของธาตมการจดอเลกตรอนแบบกาซเฉอย

21 H S = Hสตรของสารนเปน 2S1 Hหรอ 2S

* สตรของสารประกอบของธาต S กบ C ; S และ C มเวเลนตอเลกตรอน 6 และ 4 ตามลำาดบ ดงนน S และ C ตองการอเลกตรอนครวมพนธะจำานวน 2 และ 4 ตามลำาดบ เพอใหแตละอะตอมของธาตมการจดอเลกตรอนแบบกาซเฉอย

C S = Cสตรของสารนเปน 1S2 CSหรอ 24 22 1

* สตรของสารประกอบของธาต N กบ Cl ; N และ Cl มเวเลนตอเลกตรอน 5 และ 7 ตามลำาดบ ดงนน N และ Cl ตองการอเลกตรอนครวมพนธะจ ำานวน 3 และ 1 ตามลำาดบ เพอใหแตละอะตอมของธาตมการจดอเลกตรอนแบบกาซเฉอย

N Cl = Nสตรของสารนเปน 1Cl3 NClหรอ 33 1

ข. การเรยกชอสารประกอบโคเวเลนต1.สารประกอบของธาตค ใหอานชอธาตทอยขางหนากอนแลว

ตามดวยชอธาตทอยหลงโดยเปลยนเสยงพยางคทายเปน ไอด ( ide)

2. ใหระบจำานวนอะตอมของแตละธาตดวยเลขจำานวนในภาษากรกดงน

1 = mono- (มอนอ) 2 = di- (ได)

3 = tri- (ไตร) 4 = tetra- (เตตระ)

5 = penta- (เพนตะ) 6 = hexa- (เฮกซะ)

7 = hepta- (เฮปตะ) 8 = octa- (ออกตะ)

9 = mona- (โมนะ) 10 = deca- (เดคะ)

3. ถาสารประกอบนน อะตอมของธาตแรกมเพยงอะตอมเดยวไมตองระบจำานวนอะตอมของธาตนน แตถาธาตขางหลงในสารประกอบใด ถงแมมเพยงหนงอะตอมกตองระบจ ำานวนอะตอมดวยคำาวา “มอนอ ” เสมอ เชน

N2O3 อานวา ไดไนโตรเจนไตรออกไซดPCl5 อานวา ฟอสฟอรสเพนตะคลอไรดCO อานวา คารบอนมอนอกไซดP2O5 อานวา ไดฟอสฟอรสเพนตะออกไซด

4. การเขยนสตรเคมสตรเคม หมายถง สญลกษณทใชเพอแสดงวาสารประกอบ

นนมธาตอะไรบางเปนองคประกอบอยางละกอะตอม สตรเคมแบงออกเปน 3 ประเภทคอ

1. สตรโมเลกล เปนสตรเคมทแสดงใหทราบวาสารนนประกอบดวยธาตอะไรบางอยางละกอะตอม เชน สตรโมเลกลของนำาตาลกลโคส คอ C6H12O6 แสดงวากลโคสประกอบดวยธาต C , H และ O จำานวน 6 , 12 และ 6 อะตอมตามลำาดบ

สำาหรบสตรโมเลกล ของสารโคเวเลนตโดยทวไป จะเขยนสญลกษณของธาตในโมเลกล เรยงลำาดบคอ B , Si, C , P , H , S , I , Sr , Cl , O และ F เชน ClF OF2 , CO2 เปนตน

2. สตรอยางงาย เปนสตรเคมทแสดงใหทราบวาสารนนประกอบดวยธาตอะไรบาง มอตราสวนของจำานวนอะตอมเปนเทาใด เชน สตรอยางงายของกลโคสคอ CH2O ซงแสดงวากลโคส

ประกอบดวยธาต C, H และ O โดยมอตราสวนอะตอมของ C : H : O = 1: 2 : 1

3. สตรโครงสราง เปนสตรเคมทแสดงใหทราบวาสารนนประกอบดวยธาตอะไรบาง อยางละกอะตอมและแตละอะตอมยดเหนยวกนดวยพนธะเคมอยางไร จะเหนไดวาสตรโครงสรางของสารใหราบละเอยดเกยวกบองคประกอบของธาตตาง ๆ ในโมเลกลมากกวาสตรอยางงายและสตรโมเลกล

สตรโครงสรางสามารถเขยนได 2 แบบคอ สตรโครงสรางแบบจด (electron dot formula) หรอสตรโครงสรางแบบลวอส (Lwwis formula) และสตรโครงสรางแบบเสน (graphic formula) สตรโครงสรางทง 2 แบบจะแสดงเฉพาะเวเลนตอเลกตรอนของอะตอมครวมพนธะ

ก. สตรโครงสรางใชสญลกษณเปนจด ( . ) แทนเวเลนตอเลกตรอนโดย

เขยนไวรอบ ๆ สญลกษณของธาต หรออาจจะใชสญลกษณเปน x แทนเวเลนตอเล กตรอนกได เพ อใหเหนความแตกตางระหวางอเลกตรอนของธาตครวมพนธะตางชนดกน

โดยทว ๆ ไปการเขยนสตรแบบจดจะมขอกำาหนดดงน1. อะตอมของธาตกอนเขยน ใหเขยนแยกกน และเขยนจด (

. ) แสดงเวเลนตอเลกตรอนลอมรอบสญลกษณของธาต โดยมจำานวนจดเทากบจำานวนเวเลนตอเลกตรอน เชน

1H ม 1 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดเปน H

8O ม 6 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดเปน O

15P ม 5 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดเปน P

2. เมออะตอม 2 อะตอมสรางพนธะโคเวเลนต ใหเขยนสตรแบบจดของอะตอมทงสองไวดวยกน สำาหรบอเลกตรอนทใชรวมกน ใหเขยนจด ( . ) ไวในระหวางสญลกษณของอะตอมครวมพนธะ สวนอเลกตรอนทไมไดรวมกน หรออเลกตรอนทไมไดใชในการสรางพนธะ ใหเขยนดวยจดไวบนอะตอมเดม

จะเหนวาการเขยนสตรแบบจดจำาเปน ตองทราบจำานวนเวเลนตอเลกตรอนของธาตครวมพนธะกอนซงอาจจะทราบจากเลขอะตอมของธาต หลงจากนนจงจะนำามาเขยนเปนสตรแบบจด

ตวอยางเชน1. สตรแบบจดของไฮโดรเจน (H2)

1H ม 1 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดไดเปน เม อ 2 อะตอมรวมกนเป นโมเลกล จะมการใช เวเลนตอเลกตรอนรวมกน 1 ค จงเขยนสตรแบบจดไดดงน

H + H H Hกอนเกดปฏกรยา หลงเกดปฏกรยา

อเลกตรอนทใชรวมกน

2. สตรแบบจดของกาซไฮโดรเจนฟลออไรด (HF)9F มการจดเรยงอเลกตรอนเปน 2 , 7ดงนนม 7 เวเลนตอเลกตรอน สตรแบบจดคอ Fเมอ H รวมกบ F เปน HF เขยนเปนสตรแบบจดได

ดงน

FH + H Fอเลกตรอนทใชรวมกน

H และ F ใชอเลกตรอนรวมกนเพยง 1 คในโมเลกลของ HF จงมพนธะโคเวเลนตเพยง 1 พนธะ โดยเขยนอเลกตรอนทใช

รวมกนไวระหวางธาต H กบ F สำาหรบอเลกตรอนทเหลอของ F 6 อเลกตรอนกเขยนไวบนอะตอมของ F

3. สตรแบบจดของกาซไฮโดรเจนซลไฟด (H2S)กำามะถนมเลขอะตอมเทากบ 16 เพราะฉะนนมการจดเรยงอเลกตรอนเปน 2 , 8 , 6

16S จงม 6 เวเลนตอเลกตรอน สตรแบบจดคอ Sเมอ H รวมกบ S เปน H2S เขยนสตรแบบจดไดเปนดงน

2(H ) +S H S H

ในโมเลกลของ H2S มการใชอเลกตรอนรวมกนระหวาง H กบ S 2 ค ดงนนในโมเลกลของ H2S จงมพนธะโคเวเลนต 2 พนธะ อเลกตรอนทใชรวมกนทง 2 คเขยนไวระหวางอะตอมของ H กบ S สวนอเลกตรอนทเหลอของ S 4 อเลกตรอนใหเขยนไวบนอะตอมของ S

4. สตรแบบจดของกาซแอมโมเนย (NH3)ไนโตรเจนเปนธาตหมท 5 มเลขอะตอมเทากบ 7เพราะฉะนนมการจดเรยงอเลกตรอนเปน 2 , 57N จงม 5 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดไดดงน

Nเมอ N รวมกบ H เปน NH3 เขยนสตรแบบจดไดดงน

H N H3(H ) +NH

จะเหนไดวาในโมเลกลของ NH3 มการใชอเลกตรอนรวมกนระหวาง H กบ N 3 คจงพนธะโคเวเลนต 3 พนธะ

5. สตรแบบจดของฟอสฟอรสไตรคลอไรด (PCl3)P มเลขอะตอมเทากบ 15เพราะฉะนน P มการจดเรยงอเลกตรอนเปน 2 ,

8 , 5

15P จงม 5 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดไดเปน P

Cl มเลขอะตอมเทากบ 17เพราะฉะนน Cl มการจดเรยงอเลกตรอนเปน 2 , 8

, 7 17Cl จงม 7 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดไดเปน

Cl เมอ Cl 3 อะตอม รวมตวกบ P 1 อะตอม เกดเปนสาร

ประกอบโคเวเลนต PCl3 จะเขยนสตรแบบจดไดดงน

ClP3( Cl ) + Cl P Cl

ในโมเลกลของ PCl3 มการใชอเลกตรอนรวมกนระหวางธาต P กบ Cl รวม 3 คเกดเปนพนธะโคเวเลนต 3 พนธะ

ข. สตรโครงสรางแบบเสนเปนการเขยนสตรโครงสรางของโมเลกลโคเวเลนตอกแบบ

หนงซงแตกตางจากสตรแบบจดเลกนอย โดยกำาหนดใหใชเสนตรง ( - ) แทนอเลกตรอนครวมพนธะ 1 ค หรอแทนพนธะโคเวเลนต 1 พนธะ ทงนใหเขยนไวในระหวางสญลกษณของธาตครวมพนธะ สำาหรบอเลกตรอนทไมใชอเลกตรอนครวมพนธะจะเขยนไวหรอไมเขยนกได (ปกตจะไมเขยน) สตรแบบเสนจงเปนการกำาหนดขนมาเพอใหเขยนสตรโครงสรางไดสะดวก และงายขน ทงนเพราะไมจำาเปนตองแสดงเวเลนตอเลกตรอนทงหมดของธาตครวมพนธะ

* ใหใชเสนตรง 1 เสน ( - ) แทนอเลกตรอนทใชรวมกน 1 ค

* ใหใชเสนตรง 2 เสน ( = ) แทนอเลกตรอนทใชรวมกน 2 ค

* ใหใชเสนตรง 3 เสน ( ) แทนอเลกตรอนทใชรวมกน 3 ค

ตวอยางสตรแบบเสน1. สตรแบบเสนของกาซไฮโดรเจน (H2)สตรแบบจดของ H2 คอ H : Hจะเหนไดวา H ทงสองอะตอมใชอเลกตรอนรวมกน 1 คจง

ใชเสนตรง 1 เสนเขยนแทนอเลกตรอนครวมพนธะ โดยเขยนไวระหวาง H ทงสองอะตอมเพราะฉะนนสตรโครงสรางแบบเสนของ H2 จงเปน H - H

2. สตรโครงสรางแบบเสนของกาซไฮโดรเจนฟลออไรด (HF)

สตรแบบจดของ HF คอ FHจะเหนไดวาอะตอม H กบ F มการใชอเลกตรอนรวมกน

เพยง 1 ค จงใชเสนตรง 1 เสนแทนอเลกตรอนครวมพนธะเพราะฉะนนสตรแบบเสนของ HF จงเปน H - F3. สตรแบบเสนของกาซไฮโดรเจนซลไฟด (H2S)

สตรแบบจดของ H2S คอ H S Hจะเหนไดวา H และ S ใชอเลกตรอนรวมกน 1 คจงใชเสน

ตรง 1 เสนแทนอเลกตรอนครวมพนธะ 1 คในโมเลกลของ H2S จงม 2 พนธะโคเวเลนตเพราะฉะนน สตรแบบเสนของ H2S คอ H - S – H

4.สตรแบบเสนของกาซแอมโมเนย (NH3)

สตรแบบจดของ NH3 คอ HH N H

เพราะฉะนนสตรแบบเสน ของ NH3 จงเปน HH N H

5. สตรแบบเสนของฟอสฟอรสไตรคลอไรด (PCl3)

สตรแบบจดคอ

Cl P ClCl

เพราะฉะนนเขยนสตรแบบเสนไดเปน

Cl P ClCl

หมายเหต ก. การเขยนสตรโครงสรางแสดงพนธะโคเวเลนตทง 2

แบบนเปนเพยงสตรทเขยนขนเพอความสะดวกเทานนไมไดแสดงตำาแหนงทแนนอนของอเลกตรอน อเลกตรอนทใชรวมกนซงเขยนไวระหวางอะตอมครวมพนธะ กไมไดหมายความวาอเลกตรอนทงคจะตองอยระหวางนวเคลยสทงสองตลอดเวลา อเลกตรอนทงคอาจจะไปอยสวนอน ๆ ของอะตอมได แตอยางไรกตามโอกาสทจะพบอเลกตรอนทงคอย ระหวางนวเคลยสทงสองมมากกวาบรเวณอน ๆ

ข. การเขยนสตรโครงสรางทงสองแบบน จดหรอเสนเพยงแตแสดงจำานวนพนธะทแตละอะตอมสรางขน ไมไดแสดงตำาแหนงของพนธะหรอตำาแหนงทแนนอนของอเลกตรอน รวมทงไมไดแสดงโครงสรางของโมเลกล

ตารางท 1 ตวอยางสตรแบบจดและสตรแบบเสนของโมเลกลโคเวเลนตบางชนด

ชอสาร สตรโมเลกล

อะตอมองคประกอบ

สตรแบบจด สตรแบบเสน

คลอรน Cl2 Cl Cl Cl Cl Cl - Clออกซเจน O2 O O OO O = Oไนโตรเจน N2 N N N N N Nคารบอนไดออกไซด

CO2 C 2( O )O C OO = C =O

นำา H2O 2(H ) O H O HH - O - Hไฮโดรเจนไซยาไนด

HCN H C NH C NH - C N

เอธานอล C2H5OH

6(H )2( C )OH C C O H

H HH H HH

HHH C C O H

มเธน CH4 C 4(H )HH

H C H H C HH

Hกรดคารบอนก H2CO3 O C 2(H ) 3( )

OH O C O HH - O - C - O - H

Oกรดอะซตก CH3CO

OH2( )4(H )2( C )O

HH

H C C O HO

H C C O HH

H

O

โบรอนไตรคลอไรด

BCl3 B 3( Cl ) Cl B ClCl

Cl - B - ClCl

ฟอสฟน PH3 P 3(H ) H P HH H

H P H

เอธลน C2H4 2( C )4(H ) H C C HH H HH

H C C H

****************************************************************************

ใบความรท 15เรอง กฎออกเตต / ความยาวพนธะและพลงงาน

พนธะ***************************************************

***** ครศกดอนนต อนนตสข1. กฎออกเตต (Octet rule)

จากการศกษาธาตเฉอย เชน He, Ne,Ar,Kr พบวาเปนธาตทจดอยในประเภทโมเลกลอะตอมเดยวทกสถานะ คอใน 1 โมเลกลของธาตเฉอยจะมเพยง 1 อะตอมทงสถานะของแขง ของเหลว และกาซในธรรมชาตเกอบจะไมพบสารประกอบของธาตเฉอยเลย แสดงวาธาตเฉอยเปนธาตทเสถยรมาก เกดปฏกรยาเคมกบธาตอนไดยาก ทำาใหนกวทยาศาสตรสนใจคนควาถงเหตผลททำาใหธาตเฉอยมความเสถยร จากการศกษาโครงสรางอะตอมของธาตเฉอยพบวาธาตเฉอยมการจดเรยงอเลกตรอนวงนอกสดเหมอนกน คอ ม 8 เวเลนตอเลกตรอน (ยกเวนธาต He ม 2 ) เชน

2He = 210Ne = 2 , 818Ar = 2 , 8 , 836Kr = 2 , 8 , 18 , 8

เมอเปรยบเทยบกบโครงสรางอะตอมของธาตอน ๆ เชน H , O , N

1H = 18O = 2 , 67N = 2 , 5

ธาตเหลานมเวเลนตอเลกตรอนนอยกวา 8 ในธรรมชาตจะไมสามารถอยเป นอะตอมเดยว ได ซ งไมเสถยร ตองรวมกนเปนโมเลกลซงอาจจะม 2 อะตอมหรอมากกวา การทธาตเฉอยม 8 เวเลนตอ เล กตรอนแลวท ำาใหเสถ ยรกวาธาตอ นๆ ซ งมเวเลนต

อเลกตรอนไมเทากบ 8 ทำาใหนก วทยาศาสตรเชอวาโครงสรางของอะตอมทม 8 เวเลนตอเลกตรอนเปนสภาพทอะตอมเสถยรทสด ดงนนธาตตาง ๆ ทมเวเลนตอเลกตรอนนอยกวา 8 จงพยายามปรบตวใหมโครงสรางแบบธาตเฉอย เชน โดยการรวมตวกนเปนโมเลกลหรอใชอเลกตรอนรวมกนเพอทำาใหเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 8 สวนไฮโดรเจนจะพยายามปรบตวใหมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 2 เหมอนธาต He

การทอะตอมของธาตตาง ๆ รวมตวกนดวยสดสวนททำาใหมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 8 น นกวทยาศาสตรไดตงเปนกฎเรยกวา กฎออกเตต

ดงนนธาตตาง ๆ จงพยายามรวมตวกน เพอใหเปนไปตามกฎออกเตต ซงจะทำาใหไดสารประกอบหรอโมเลกลทอยในสภาพทเสถยร ส ำาหรบการรวมตวก นดวยพนธะโคเวเลนตจะมการใชเวเลนตอเลกตรอนรวมกนระหวางอะตอมครวมพนธะ อเลกตรอนทใชรวมกนถอวาเปนอเลกตรอนของอะตอมครวมพนธะทงสอง

เชน F2 มสตรแบบจดเปน F Fอะตอมของ F มเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 7เมอเกดพนธะโคเวเลนตมการใชอเลกตรอนรวมกน 1 ค ซง

อเลกตรอนทใชรวมกน 1 คน ถ อวาเป นของฟลออรนทง 2 อะตอม ทำาใหฟลออรนแตละอะตอมใน F2 มเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 8

จำานวนเวเลนตอเลกตรอนของธาตแตละชนดอาจจะแสดงใหเหนไดชดเจนขนโดยการเขยนวงกลมลอมรอบแตละลอะตอม จำานวนอเลกตรอนทอยในวงกลมของธาตใดกจดวาเปนของธาตนน เชน

F F

ตารางท 1 ตวอยางโครงสรางอะตอมของธาตในสารประกอบชนดซงเปนไปตามกฎออกเตต

He Ne Ar

H O HH2O

O C OCO2

H C NHCN

Cl P ClCl

PCl3

O H C H

CH2O NH3

H N HH

H H C H

CH4

H H O C O HO

H2CO3

H C C HH HC2H4

ขอยกเวนสำาหรบกฎออกเตตดงทไดกลาวมาแลววาอะตอมของธาตตาง ๆ มกจะรวมตวกน

เป นสารประกอบเพ อ ให เป น ไปตามกฎออกเตต ซ งจะท ำา ให สารประกอบนนอยในสภาพทเสถยร เชน H2O, PCl3, NH3, CO2

อยางไรก ตาม เม อมการศ กษาใหกว างขวางออกไปก พบวาสารประกอบบางชนดมการจดเรยงอเลกตรอนไมเปนไปตามกฎออกเตต บางชนดมเวเลนตอเลกตรอนนอยกวา 8 และบางชนดม เวเลนตอเลกตรอนมากกวา 8 ซงสารตาง ๆ เหลานแมวาจะไมเปนไป

ตามกฎออกเตต แตกอยในภาวะทไมเสถยร จดวาเปนขอยกเวนสำาหรบกฎออกเตต ซงสรปไดดงน

ก. พวกทไมครบออกเตตไดแกสารประกอบของธาตในคาบท 2 ของตารางธาต ทมเว

เลนตอเลกตรอนนอยกวา 4 เชน 4Be และ 5B 4Be = 2 , 2 เวเลนตอเลกตรอนเทากบ 25B = 2 , 3 เวเลนตอเลกตรอนเทากบ 3

ธาต Be และ B เมอเกดเปนสารประกอบโคเวเลนตทว ๆ ไปจะไมครบออกเตตตวอยางเชน BF3 , BCl3 , BeCl2 และ BeF2 เปนตน* ใน BF3 ธาต B จะมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 6 ซงไมครบออกเตต ในขณะทธาต F ครบออกเตต

F B FF

* ใน BeCl2 ธาต Be จะมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 4 ซงไมครบออกเตต ในขณะทธาต Cl ครบออกเตต

Cl Be Clแตถาธาตเหลานเกดเปนสารประกอบเชงซอน บางชนดจะเปนไปตามกฎออกเตต เชน BF4

-, BCl3.NH3

ใน BF4- ทง B และ F ตางกมเวเลนตอเลกตรอน

เทากบ 8 เปนไปตามกฎออกเตต

F B FF

F -

ใน BCl3.NH3 ทง B , Cl , N และ F ตางกเปนไปตามกฎออกเตต

Cl BCl

ClN HH

Hข. พวกทเกนกฎออกเตตตามทฤษฎสารประกอบของธาตทอยในคาบท 3 ของตาราง

ธาตเปนตนไป สารมารถสรางพนธะแลวทำาใหอเลกตรอนเกน 8 ได (ตามกฎการจดอเลกตรอน 2n2 ในคาบท 3 สามารถมอเลกตรอนไดเตมทถง 18 อเลกตรอน) แตอยางไรกตามพวกทเกนออกเตตมกจะพบในสารประกอบบางตวของ P , S และโลหะทรานซชน เชนใน PCl5 , SF6 , Fe(CN)6

3- , Co(NH3)62+ , SiF6

2-

และ Icl3 เปนตน ใน PCl5 ธาต P เกดพนธะกบ Cl รวม 5 พนธะจงมเว

เลนตอเลกตรอนเทากบ 10 ซงเกนออกเตต ( 1 พนธะหรอ 1 เสนประกอบดวย 2 อเลกตรอน) สำาหรบ PCl3

หรอสารประกอบอน ๆ ของธาต P สวนมากเปนไปตามกฎออกเตต

PCl

ClClCl

Cl ใน SF6 ธาต S เกดพนธะกบ F รวม 6 พนธะจงมเว

เลนตอเลกตรอนเทากบ 12 ซงเกนออกเตต แตใน SF2

หรอสารประกอบอน ๆ ของธาต S สวนมากเปนไปตามกฎออกเตต

SF

FF

FFF

ใน ICl3 ธาต I เกดพนธะกบ Cl รวม 3 พนธะและมอเลกตรอนคโดดเดยว 2 ค จงรวมเปน 10 อเลกตรอน ซงเกนออกเตต แต ICl หรอสารประกอบอน ๆ ของ I สวนใหญเปนไปตามกฎออกเตต

I ClClCl

ใน Co(NH3)62+ ธาต Co เกดพนธะกบ N ใน NH3

รวม 6 พนธะจงมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 12 ซงเกนออกเตต

CoNH3

NH3 NH3NH3

NH3 NH3นอกจากสารประกอบทไมเปนไปตามกฎออกเตตดงทได

กลาวมาแลว ยงมสารประกอบอน ๆ อกบางชนดซงไมเปนไปตามกฎออกเตต เชน ออกไซดบางตวของธาตไนโตรเจน ( NO และ NO2 )และออกไซดของคลอรน (ClO2) เปนตน ธาตเหลาน (N และ Cl) สามารถมอเลกตรอนทไมไดจบค หรออเลกตรอนเดยว (Unpaired electron) ซ ง ท ำา ใ ห แ ส ด ง ส ม บ ต เ ป น paramagnetic ได

ใน NO ธาต N มเพยง 7 อเลกตรอนซงไมเปนไปตามกฎออกเตต

N O ใน NO2 ธาต N เกดพนธะกบธาต O แตมอเลกตรอน

เพยง 7 ซงไมครบออกเตตN OO

ใน ClO2 ธาต Cl เกดพนธะกบธาต O แตมอเลกตรอนเพยง 7 ซงไมครบออกเตต

O Cl Oประโยชนของกฎออกเตต

กฎออกเตต นอกจากจะใชสำาหรบเขยนสตรโครงสรางสารแลว ยงสามารถใชชวยทำานายสดสวนจำานวนอะตอมของธาตททำาปฏกรยากน และทำานายสตรของสารประกอบตาง ๆ ได เชน

1. ทำานายวาสารประกอบระหวางธาตคลอรนก บธาต ฟลออรน ควรจะมสตรเปน ClF

เนองจากธาต Cl และ F ตางกเปนธาตหมท 7 จงมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 7 ทง Cl และ F ตางกตองการอก 1 อเลกตรอนจงจะครบออกเตต ดงนนจงสรางพนธะ 1 พนธะ แสดงวา Cl กบ F ควรจะรวมกนเปนสารประกอบโดยใชอยางละ 1 อะตอม

Cl + F Cl F Cl - Fหรอ2. กรณสารประกอบฟอสฟอรสกบคลอรนโดยอาศยกฎออกเตตจะทำานายไดวาสตรของสารประกอบควร

จะเปน PCl3 เพราะ ธาต P เปนธาตหมท 5 ม 5 เวเลนตอเลกตรอน ตองการอก 3 อเลกตรอน หรอตองเกด 3 พนธะ จงจะครบออกเตต ในขณะท Cl เปนธาตหมท 7 ม 7 เวเลนตอเลกตรอน ตองการอกเพยง 1 อเลกตรอนหรอตองการเกดเพยง 1 พนธะกจะครบออกเตต

เพอใหท ง P และ Cl ครบออกเตต จงตองใช Cl 3 อะตอมตอ P 1 อะตอม สตรของสารประกอบจงเปน PCl3

ClCl P ClCl P Cl3( Cl ) +P

Clหรอ

3. กรณของสารประกอบระหวางไนโตรเจนกบไฮโดรเจน

โดยใชกฎออกเตต จะทำานายไดวาสารประกอบควรจะเปน NH3

ธาต N ม 5 เ ว เลนต อ เ ล กตรอน ต อง กา รอ ก 3 อเลกตรอนจงจะครบออกเตตซงกทำาไดโดยการเกด 3 พนธะ สวนธาต H ม 1 เวเลนตอเลกตรอนตองการอก 1 อเลกตรอนจงจะครบ 2 อเลกตรอนเหมอนธาต He ซงกทำาไดโดยการเกด 1 พนธะ

ดงนน N 1 อะตอมตองการ 3 พนธะ จงตองรวมกบ H 3 อะตอม ซงแตละอะตอมตองการ 1 พนธะ เพอใหทง N และ H ครบออกเตต สตรของสารประกอบจงเปน NH3

H N HHH

N3(H ) + H N Hหรอ

4. กรณสารประกอบระหวางคารบอนกบคลอรนโดยใชกฎออกเตต จะทำานายไดวาสตรของสารประกอบควรจะ

เปน CCl4 ธาต C ม 4 เว เลนต อ เล กตรอน ต องการอ ก 4

อเลกตรอนจงจะครบออกเตต ดงนนจงตองเกด 4 พนธะ สวน ธาต Cl ม 7 เวเลนตอเลกตรอน ตองการอก 1 อเลกตรอนจงจะครบออกเตต ดงนนจงตองเกด 1 พนธะ

เพราะฉะนน C 1 อะตอม ตองการ 4 พนธะ จงตองรวมกบ Cl 4 อะตอม ซงแตละอะตอมตองการ 1 พนธะ จงจะทำาให C และ Cl ครบออกเตต

สตรของสารประกอบจงเปน CCl4

หรอCl

C4( Cl ) + Cl C Cl Cl C ClCl

ClCl

5. กรณสารประกอบระหวางคารบอนกบกำามะถนโดยใชกฎออกเตต จะทำานายไดวาสตรของสารประกอบควรจะ

เปน CS2

ธาต C ม 4 เว เลนต อ เล กตรอน ต องการอ ก 4 อเลกตรอนจงจะครบออกเตต ดงนนจงเกด 4 พนธะ สวนธาต S ม 6 มเวเลนตอเลกตรอนตองการอก 2 อเลกตรอนจงจะครบออกเตต ดงนนจงเกด 2 พนธะ

เพราะฉะนน C 1 อะตอมตองการ 4 พนธะ จงตองรวมกบ S 2 อะตอม ซงแตละอะตอมตองการ 2 พนธะ เพอใหทง C และ S ครบออกเตต

สตรของสารประกอบจงเปน CS2

C + 2( S ) S C S S = C = Sหรอ-----------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------2. พลงงานพนธะและความยาวพนธะ2.1 พลงงานพนธะ (Bond energy) คอ พลงงานทใชในการสลายพนธะระหวางอะตอมของธาตภายในโมเลกลทอยในสถานะกาซออกเปนอะตอมเดยว เชน

H2 (g) + 436 kJ 2H (g)จากสมการกาซ H2 1 โมลตองการจะสลายเปน H อะตอม 2

โมล ตองใชพลงงาน 436 kJ HI (g) + 298 kJ H (g) + I (g)

กาซ HI 1 โมลตองการสลายเปน H และ I อะตอมอยางละ 1 โมลตองใชพลงงาน 298 kJ

จากตวอยางขางตนนแสดงวาสารตางชนดกน จำานวนโมลเทากน พลงงานทใชสลายพนธะกตางกน การสลายพนธะชนดเดยวกนในสารตางชนดกนจะใชพลงงานสลายไมเทากน เชน การสลายพนธะ C - H ใน CH4 และ C2H6 มคาไมเทากน

CH4 (g) + 435 kJ CH3 (g) + H (g)

C2H6 (g) + 400 kJ C2H5 (g) + H (g)

แลการสลายพนธะชนดเดยวกนในสารเดยวกน (ทมพนธะชนดเดยวกน) กใชพลงงานสลายไมเทากน เชน การสลายพนธะ C - H ใน CH4

CH4 (g) + 435 kJ CH3 (g) + H (g)

CH3 (g) + 464 kJ CH2 (g) + H (g)

CH2 (g) + 422 kJ CH (g) + H (g)

CH (g) + 339 kJ C (g) + H (g)

เมอรวมขนทง 4 เขาดวยกนจะไดวาCH4 (g) + 1660 kJ C (g) + 4H

(g)พลงงานททำาใหโมเลกล CH4 แตกออกเปนอะตอมในสภาวะ

กาซ เรยกวา Atomization energy และพลงงานเฉลยของพนธะ C - H ใน CH4 = 1660/4 = 415 kJ เรยกพลงงานคาน วา พลงงานพนธะเฉลย ( Average bond energy ) อนงจากตารางท 6.1 คาพลงงานเฉลยของพนธะ C - H ของสารทว ๆ ไป มคา 413 kJ ซงมคาตางจากคาพลงงานเฉลยของพนธะ C - H ซงหาไดจาก CH4 เทานน

เนองจากพลงงานทใชสลายพนธะแตละพนธะในคอะตอมเดยวกนไมเทากน จงเปนการยากทจะจดจำาและไมสะดวกตอการใช ดงนนเพอความสะดวกจงนยมใชพลงงานพนธะเฉลยแทน ดงในตารางท 2

ตารางท 2 พลงงานพนธะเฉลยระหวางอะตอมคตาง ๆพลงงานพนธะ (kJ/mol)

หม 4 A หม 5 A หม 6 A หม 7 AC - H 413C - C 348

N - H 391

O - H 463

H - H 436

C - N 305C - F 485C - Cl 339C - Br 285C - I 240C - S 272

Si - H 323Si - Si 226Si - C 301Si - O 368

C = C 614C C 839C = N 615C N 891C = O 745C O 1075

N - N 163N - O 201N - F 272N - Cl 200N - Br 243

N = N 418N N 945

O - O 146O - F 190O - Cl 203O - I 234

S - H 367S - F 327S - Cl 253S - S 255

O = O 498

S = O 523S = S 418

H - F 567H - Cl 431H - Br 366H - I 298

F - F 159

Cl - F 253Cl - Cl 242

Br - F 237Br - Cl 218Br - Br 193

I - Cl 208I - Br 175I - I 151

ลกษณะสำาคญของพนธะเคม

1. พลงงานพนธะมหนวยเปน กโลจล/โมล (kJ/mol) หรอกโลแคลอร/โมล (kcal/mol)

2. พลงงานทใชในการสลายพนธะจำานวน 1 โมล หรอพลงงานทไดจากการเกดพนธะจำานวน 1 โมล เรยกวา พลงงานพนธะ

3. พนธะชนดเดยวกน พลงงานทใชสลายพนธะและพลงงานทไดจากการเกดพนธะจำานวนเทากน มคาเทากนเสมอ แตถาสลายพนธะตางชนดกนจะใชพลงงานตางกน

4. พลงงานพนธะบอกใหทราบถงความแขงแรงของพนธะ คอ พนธะเคมทตองใชพลงงานสลายสงกวา จะมความแขงแรงของพนธะมากกวาพนธะเคมทตองใชพลงงานสลายตำากวา นนคอ พนธะระหวางอะตอมคเดยวกน ความแขงแรงของพนธะเดยว < พนธะค < พนธะสาม

5. ปฏกรยาเคมใด ๆ ทเกดขน โดยทวไปจะมการสลายพนธะเดม และการเกดพนธะใหม พลงงานทเปลยนแปลงไปในปฏกรยา จะเทากบผลตางระหวางพลงงานทระบบดดเขาไปสลายพนธะเดมทงหมดกบพลงงานทระบบคายออกมาเมอเกดพนธะใหมทงหมด

H = (พลงงานทระบบดด) - (พลงงานทระบบคาย)

ถาระบบดดพลงงาน > คายพลงงานพลงงานทเปลยนแปลง ( H ) = (ดด - คาย )จะได ค า H มเคร องหมายเป นบวก แสดงวาระบบมการ

เปลยนแปลงเปนแบบดดพลงงาน ถาระบบดดพลงงาน < คายพลงงานพลงงานทเปลยนแปลง ( H ) = (ดด - คาย )จะได ค า H มเคร องหมายเป นลบ แสดงวาระบบมการ

เปลยนแปลงเปนแบบคายพลงงาน

6. ในปฏกรยาเคมใด ๆ ทมแตการสลายพนธะ ไมมการเกดพ น ธ ะ ใ ห ม เ ป น ป ฏ ก ร ย า ด ด พ ล ง ง า น (Endothermic Reaction) เชน

O2 (g) + 498 kJ 2O (g)หรอ O2 (g) 2O (g) ; H = +498 kJ

CH4 (g) + 1660 kJ C (g) + 4 H (g)หรอ CH4 (g) C (g) + 4 H (g) ; H =

+1660 kJ7. ในปฏกรยาเคมใด ๆ ทมแตการเกดพนธะใหม ไมมการสลาย

พนธะ จะเปนปฏกรยาคายพลงงาน (Exothermic Reaction) เชน

O (g) + 2H (g) H2O (g) + 926 kJหรอ O (g) + 2H (g) H2O (g) ; H = -

926 kJCl (g) + Cl (g) Cl2 (g) + 242 kJ

หรอ Cl (g) + Cl (g) Cl2 (g) ; H = - 242 kJ

8. ในปฏกรยาเคมใด ๆ ทมทงการสลายพนธะและการเกดพนธะใหม ปฏกรยานนอาจจะเปนการเปลยนแปลงประเภทดดหรอคายพลงงานกได ทงนขนอยกบพลงงานทใชในการสลายพนธะ กบพลงงานทเกดจากการสรางพนธะใหมเปนเกณฑ

ปฏก รยาท มพลงงานทใชสลายพนธะท งหมด มากกวาพลงงานทไดจากการเกดพนธะใหมทงหมด เรยก ปฏกรยานนวา ปฏกรยาดดพลงงาน เชน

2NH3 (g) + 92 kJ N2 (g) + 3H2 (g) หรอ 2NH3 (g) N2 (g) + 3H2 (g) - 92 kJ หรอ 2NH3 (g) N2 (g) + 3H2 (g) ; H = + 92 kJ

ปฏกรยาทมพลงงานทใชสลายพนธะทงหมด นอยกวาพลงงานทไดจากการเกดพนธะใหมทงหมดเรยกปฏกรยานนวา ปฏกรยาคายพลงงาน เชน

H2 (g) + F2(g) 2HF (g) + 539 kJ

หรอ H2 (g) + F2(g) -539 kJ 2HF (g) หรอ H2 (g) + F2(g) 2HF (g) ; H =

-539 kJ9. สำาหรบปฏกรยาเคมทมทงการสลายพนธะและการเกดพนธะ

ใหม แตไมทราบพลงงานพนธะกอาจจะคาดคะเนไดวาเปนปฏกรยาประเภทดดหรอคายพลงงานได โดยใชจ ำานวนพนธะทสลายและจำานวนพนธะทเกดขนใหมเปนเกณฑ คอ ถาจ ำานวนพนธะทสลายทงหมดของสารตงตน มากกวาจ ำานวนพนธะทเกดใหมของสารผลตภณฑทงหมดกเปนประเภทดดความรอน ถานอยกวา กเปนประเภทคายพลงงาน หรอพจารณาไดจากลกษณะของปฏกรยา คอ ถาเปนการสลายโมเลกลใหญออกเปนโมเลกลเลก ๆ สวนมากเปนปฏกรยาดดพลงงาน แตถาเปนการรวมโมเลกลเลก ๆ เกดเปนโมเลกลใหญ หรอเปนปฏกรยาการเผาไหม สวนมากเปนปฏกรยาคายความรอน เชน

2NH3 (g) + 92 kJ N2 (g) + 3H2 (g) ดดพลงงาน

C2H4 (g) C2H2 (g) + H2( g) ดดพลงงาน

H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) ค า ยพลงงาน

2C2H2 (g) + 5O2 (g) 4CO2(g) + 2H2O (g) คายพลงงาน

การคำานวณพลงงานกบปฏกรยาเคม

ตวอยางท 1 จงคำานวณพลงงานความรอนในการเกด HCl จากปฏกรยา

H - H (g) + Cl - Cl (g) 2 H - Cl (g)กำาหนดพลงงานพนธะ *D(H - H) = 436 kJ/mol

D(Cl - Cl) = 242 kJ/mol D(H - Cl) = 431 kJ/mol

วธทำาพนธะทสลาย ม (H - H) 1 โมล(Cl - Cl) 1 โมล

พลงงานทใชสลายพนธะทงหมด = D(H - H) + D(Cl - Cl)

= 436 + 242 kJ = 678 kJพนธะทเกดม ( H - Cl ) 2 โมลพลงงานทเกดจากการสรางพนธะทงหมด = 2 D(H - Cl)

= 2 (431) kJ = 862 kJ

พลงงานความรอนของปฏกรยา = (678) - (862) = -184 kJ

พลงงานในการเกดสารใหมคดเปนคาพลงงานตอโมลของสารใหมทเกด

HCl 2 โมล พลงงานความรอน = -184 kJHCl 1 โมล พลงงานความรอน = -184 x

kJพลงงานในการเกด HCl = -92 kJซงเปนปฏกรยาคายความรอน

(* D = Dissociation energy ห ร อ Bond energy คอ พลงงานพนธะ)

ในการคำานวณพลงงานของปฏกรยาอาจใชสตรดงน

= พลงงานของปฏกรยา ( Heat of reaction)

(สารผลตภณฑ) = พลงงานทงหมดทคายออกมาจากการสรางพนธะของสารผลตภณฑ

(สารตงตน) = พลงงานทงหมดทสลายพนธะของสารตงตนตวอยางท 2 จงประมาณคาพลงงานความรอนทเปลยนแปลงในการเกดไฮดราซน (N2H4)

กำาหนดพลงงานพนธะ D(N N) = 945 kJ/molD(H - H) = 436 kJ/molD(N - N) = 163 kJ/molD(N - H) = 391 kJ/mol

สมการของปฏกรยาคอ

N N (g) + 2(H - H) (g)N - N (g)HH

HH

วธทำาพนธะทสลายม (N N) 1 โมล , (H - H) 2 โมลพนธะทสรางม (N - N) 1 โมล , (N - H) 4 โมล

= [D(N N) + 2 D(H - H)] - [D(N - N) + 4 D(N - H)]

= [ 945 + 2(436) ] - [ 163 + 4(391)] = +90 kJ

ตวอยางท 3 จงคำานวณหาพลงงานในการเกดอะเซตลน H - C C - H

สมการในการเกดอะเซตลนจากธาตคอ2 C (แกรไฟต) + H - H (g) H - C C - H (g)กำาหนดพลงงานพนธะเปนดงน

D(H -H) = 436 kJ/mol D(C - H) = 413 kJ/mol

D(C C ) = 839 kJ/mol และพลงงานการระเหดของแกรไฟตคอ

C (แกรไฟต) C (g) ; การระเหด = +717 kJ/molวธทำา พนธะทสลายม C (แกรไฟต) จากของแขงเปลยนเปนกาซ 2 โมล , (H -H) 1 โมล

พนธะทสรางม (C -H) 2 โมล , (C C) 1 โมล = [2 C (แกรไฟต) + D(H - H)] - [2D(C

-H) + D(C C)]= [ 2(717) + 436] - [2(413) +839]

= +205 kJ

2.2 ความยาวพนธะความยาวพนธะ (Bond lengths) คอ ระยะทางระหวาง

นวเคลยสของอะตอมคหนงทมพนธะตอกนเนองจากพลงงานทใชในการสลายพนธะชนดเดยวกนในสารตาง ๆ ใชไมเทากน ดงนน ความยาวพนธะกยาวตางกนดวย แตอยางไรกตามความยาวพนธะของคอะตอมทสรางพนธะชนดเดยวกนในสารประกอบตางชนดกนจะมคาใกลเคยงกน เพอความสะดวกและงายตอการจดจำาจงใชเปนคาเฉล ย เ ร ยกว า ความยาวพนธะ เฉล ย (Average bond lengths) เชน

ความยาวพนธะของ H - H 74 pm ความยาวพนธะของ C - O 143 pm

ความยาวพนธะของ C = O 122 pm

ตารางท 3 ความยาวพนธะเฉลยระหวางอะตอมคตาง ๆความยาวพนธะ (pm*)

หม 4 A หม 5 A หม 6 A หม 7 A

C - H 108C - C 154C - N 147C - O 143C - F 141C - Cl 177C - Br 194C - I 210C - S 182

Si - H 145Si - Si 234Si - C 194Si - O 183C = C 134C C 120C = N 130C N 116C = O 122C O 113

N - H 101N - N 146N - O 136N - F 134N - Cl 169N - Br 184

N = N 125N N 110

O - H 97O - O 148O - F 130O - Cl 165O - I 199

S - H 134S - F 158S - Cl 203S - Br 218S - S 143

O = O 121

S = O 144S = S 189

H - H 74H - F 92H - Cl 128H - Br 141H - I 160

F - F 142

Cl - F 163Cl - Cl 199

Br - F 178Br - Cl 213Br - Br 228I - Cl 232I - Br 247I - I 267

* 1 pm = 10-12 m

ลกษณะสำาคญของความยาวพนธะ

1. ความยาวพนธะใชหนวยวดเปน pm หรอ 0A โดย 1 0A = 10-10 m , 1 pm = 10-12 m

2. ความยาวพนธะของอะตอมคหนงๆ จะมากหรอนอยขนอยกบชนดของพนธะและพลงงานพนธะ

3. ในคอะตอมของธาตทเหมอนกน สามารถเกดพนธะไดมากกวาหนงชนด พนธะแตละชนดจะมความยาวพนธะไมเทากน คอ ความยาวพนธะพนธะเดยว > พนธะค > พนธะสาม เชน

C - C > C = C > C C N - O > N = O > N O 154 pm > 134 pm > 120 pm 136 pm > 115 pm > 108 pm

4. ในคอะตอมชนดเดยวกน ความยาวพนธะมความสมพนธกบพลงงานพนธะ คอ

ความยาวพนธะ พนธะเดยว > พนธะค > พนธะสาม พลงงานพนธะ พนธะเดยว < พนธะค < พนธะสาม

เชน ชนดของพนธะ C - C C = C C C

ความยาวพนธะ 154 pm 134 pm 120 pm

พลงงานพนธะ 348 kJ/mol 614 kJ/mol 839 kJ/mol

5. ในอะตอมคทเกดจากธาตหนง สรางพนธะกบอกธาตอน ๆ ทมขนาดอะตอมตางกน ความยาวพนธะมความสมพนธกบขนาดของอะตอม คอ ความยาวพนธะเพมขนตามขนาดอะตอมทใหญขน เชน ขนาดอะตอมของธาตในหม 4A , 5A และ 6A ดงภาพ

หม4A หม 5A หม 6A

C N O

Si P S

ดงนนการเปรยบเทยบความยาวพนธะระหวาง C กบธาตอน ๆ เปนดงน

ความยาวพนธะใน C - N < C - C < C - P

147 pm 154 pm 184 pm

( ความยาวพนธะเพมขนจากซายไปขวา) ความยาวพนธะใน N = O < C = O

115 pm 122 pmความยาวพนธะใน C N < C C

116 pm 120 pm6. ประโยชนของการศกษาความยาวพนธะ ทำาใหทราบขอมล

เกยวกบการรวมตวของอะตอมดวยพนธะโคออรดเนตโคเวเลนต ซงเปนพนธะโคเวเลนตชนดหนง และทราบขอมลเกยวกบปรากฏการณเรโซแนนซ

N N N NH C N H - C N

***************************************************************************

ใบความรท 16เรอง แนวคดเกยวกบเรโซแนนซ

******************************************************** ครศกดอนนต อนนตสข

1. แนวคดเกยวกบเรโซแนนซ

เรโซแนนซ (Resonance) คอ ปรากฏการณอยางหนงทเกดกบสารบางชนดทไมสามารถจะเขยนสตรโครงสรางแทนไดเพยงสตรเดยวตามสมบตทเปนจรง จงเขยนอยในรปทเรยกวา เรโซแนนซ หรอ เรโซแนนซไฮบรจด (Resonance hybrid)

สตรโครงสรางของ SO2 เขยนสตรโครงสรางใหเปนตามกฎออกเตตจะพบวา SO2 มพนธะ S กบ O เปนพนธะค 1 พนธะ และพนธะเดยว 1 พนธะ ดงน

O S O SO O O O

S 1 2แบบ แบบ

เขยนแทนดวยO OS

แรโซแนนซไฮบรดจ

SO2 มสตรโครงสราง 2 แบบ ซ งแตละแบบเหนไดวานวเคลยสของอะตอมอยในตำาแหนงเหมอนกนตางกนทการจดเวเลนตอเลกตรอนรอบนวเคลยส และจากผลการทดลองพบวาความยาวพนธะระหวาง S กบ O เทากบ 143 pm เทากนทงสองพนธะ ซงเปนพนธะมลกษณะเหมอนกนคอเปนพนธะชนดเดยวกน แสดงวาสตรโครงสรางของ SO2 ทงสองแบบ ไมถกตอง แตเขยนเชนนนกเพอเขยนใหเปนไปตามกฎออกเตตเทานน สวนมากนยมเขยนสตรแบบเรโซแนนซ

จากการศกษาความยาวพนธะระหวาง S กบ O ใน SO2

พบวามคาอยระหวางพนธะคและพนธะเดยวของ S กบ O อาศยขอมลขางตนอธบายไดวา S 1 อะตอมกบ O 2 อะตอมใช อเลกตรอนรวมกน 3 คดเสมอนวา S กบ O แตละอะตอมใชอเลกตรอนเฉลยรวมกน 1 1/2 ค คอจำานวนอเลกตรอนทรวม

พนธะทง 3 คมอย 2 คทอยระหวางอะตอมของ S กบอะตอมของ O ทงสอง สวนทเหลออกคหนงจะเคลอนทไปมาระหวางอะตอมของ S กบอะตอมของ O ทงสองเปนผลใหความยาวพนธะทงสองเทากน

ตวอยางสารบางชนดทมโครงสรางเปนแบบเรโซแนนซ* โอโซน (O3)

OO O

สตรตามกฎออกเตต

O OO128 pm128 pm116.5 0

O - O ความยาวพนธะ เทากนทงสองขาง

O OO

1 2แบบ แบบ

OO OเขยนแทนดวยO O

O

* ไนโตรเจนไดออกไซด (NO2)N

O OO - N = O O = N - O O N Oเขยนแทนดวย 1 2แบบ แบบ

* ไนเตรตไอออน (NO3- )

NO

O O OO

ON N

O

O ONO

O O

- - - -

สตรแบบออกเตต 1 2 3แบบ แบบ แบบ

เขยนแทนดวยNO

O O

* ไซยาเนตไอออน (OCN- )[ N - C O ]- [ N = C = O ]- [ N C - O ]- N C Oเขยนแทนดวย

1 2 3แบบ แบบ แบบ* คารบอเนตไอออน (CO3

2- )

OO

OCเขยนแทนดวย

1 2 3แบบ แบบ แบบสตรแบบออกเตต

2-2-2-2-

OO

OC

OO

OCC

O

O OOOOC

* เบนซน (C6H6)

CC C C

CC CC C C

CCHH

H

HH

H HH

H

HH

H CC C C

CCเขยนแทนดวย

HH

HH

H

H

1 2แบบ แบบโครงสรางแรโซแนนซ

2.โครงสรางของโมเลกลโคเวเลนตจากการศกษาสมบตและโครงสรางของสารตาง ๆ จะพบวาสาร

ทมโครงสรางตางกนจะมสมบตตางกน ถงแมวาจะมสตรโมเลกลเหมอนกนหรอไมกตาม เชน เอทานอล และเมทานอล และเมทอกซมเทน ซ งมสตรโมเลกลเป น C2H6 เหมอนก น แต มสตรโครงสรางตางกนจงทำาใหสารทงสองมสมบตตางกนดวย

เอทานอล เมทอกซมเทน

สมบต สมบต

- เปนของเหลว ไมมส - ละลายนำาได - จดหลอมเหลว -117 0C - จดเดอด 78.5 0C

- เปนกาซ ไมมส - ไมละลายนำา - จดหลอมเหลว -138.5 0C - จดเดอด -23 0C

จากตวอยางทงสองนแสดงใหเหนวา โครงสรางโมเลกล (รปรางโมเลกล) มความสมพนธกบสมบตของสาร ดงนนในการศกษาสมบตของสารจงจำาเปนตองทราบโครงสรางโมเลกลหรอรปรางโมเลกลของสารนนดวย

รปรางโมเลกลโคเวลนตการจดเรยงอะตอมตาง ๆ ในโมเลกลโคเวเลนตมตำาแหนงและ

ทศทางทแนนอนจงทำาใหโมเลกลโคเวเลนตของสารตาง ๆ มรปรางแตกตางกน สงทใชบอกรปรางโมเลกลโคเวเลนตจะเปนอยางไรนน คอ การจดเวเลนตอเลกตรอนรอบอะตอมกลางของธาตในโมเลกลโคเวเลนต นอกจากนนความยาวพนธะและมมระหวางพนธะยงสามารถใชบอกรปรางโมเลกลไดดวย

ความยาวพนธะ (Bond length) คอ ระยะทางระหวางนวเคลยสของอะตอมคหนงทมพนธะตอกน

มมระหวางพนธะ (Bond angle) คอ มมทเก ดจากอะตอมสองอะตอมทำากบอะตอมกลางหรอมมทเกดระหวางพนธะสองพนธะ เชน

y

x x

มม เปนมมระหวางพนธะในโมเลกล yx2 และมมระหวางพนธะจะกวางหรอแคบขนอยกบแรงผลกระหวางอเลกตรอนคโดดเดยวและอเลกตรอนครวมพนธะรอบ ๆ อะตอมกลาง โดยถอหลกวาโมเลกลทเสถยรจะตองมพลงงานตำา นนคอ อะตอมในโมเลกลตองจดเรยงตวกนเพอใหมแรงผลกของคอเลกตรอนใหนอยทสด

3. การทำานายรปรางโมเลกลโคเวเลนตโมเลกลโคเวเลนตจะมรปรางเปนอยางไร พจารณาจาก1. จ ำานวนอ เล กตรอนค ร วมพนธะรอบอะตอมกลาง

(bonding electron)2. จำานวนอเลกตรอนคโดดเดยวรอบอะตอมกลาง (non

bonding electron)ดงนนการทำานายรปรางโมเลกลใหเลอกอะตอมกลาง ซงเปน

อะตอมทสรางพนธะไดมากทสดกอน และนบจำานวนพนธะทอะตอมกลางสรางได และจำานวนอเลกตรอนคโดดเดยวรอบอะตอมกลางนน แรงผลกทงหมดของคอเลกตรอนทเกดจากการสรางพนธะ และไมไดสรางพนธะจะทำาใหเกดรปรางโมเลกลทแตกตางกนดงน

1. รปรางเสนตรง ( Linear) โมเลกล BeCl2 มสตรโครงสรางแบบจดและแบบเสน

ดงน อะตอมกลาง Be ใน โม เลกล BeCl2 ม เว เลนต

อเลกตรอนทงหมด 2 ค และทงสองคเปนอเลกตรอนครวมพนธะ ซงจะเกดการผลกกนใหหางกนมากทสด ทำาใหโมเลกลเปนรปรางเสนตรง มมมระหวางพนธะเปน 180 0 ดงรป

ในโมเลกล CO2 มสตรแบบจดและแบบเสนดงนO C O O = C = Oและ

อะตอมกลาง C ในโมเลกล CO2 มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 4 ค และทง 4 ค เปอเลกตรอนครวมพนธะค 2 พนธะ ซงจะเกดแรงผลกกนใหมากทสด ทำาใหโมเลกลเปนรปเสนตรง มมมระหวางพนธะเปน 180 0 ดงรป

สรป โมเลกลหรอไอออนโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางม 2

พนธะ จะเปนพนธะชนดใดกได และไมมอเลกตรอนคโดดเดยว โมเลกลหรอไอออนนนจะมรปรางเปน เสนตรง

2. ร ป ร า ง ส า ม เ ห ล ย ม แ บ น ร า บ (Trigonal planar)

ในโมเลกล BCl3 มสตรแบบจดและแบบเสนดงนCl B Cl Cl - B - Clและ

Cl Cl

อะตอมกลาง B ในโมเลกล BCl3 มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 3 ค และทง 3 คเปนอเลกตรอนครวมพนธะเดยว 3 พนธะ ซงเกดการผลกกนใหหางกนมากทสด ทำาใหโมเลกลเปนรปสามเหลยมแบนราบ มมมระหวางพนธะเปน 120 0 ดงรป

คารบอนเนตไอออน ( CO3)2- มสตรโครงสรางแบบจดและแบบเสนดงน

O C OO 2-

CO

O O

2-และ

อะตอมกลาง C ใน CO32- มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด

4 ค และทง 4 ค เปนอเลกตรอนครวมพนธะเดยว 2 พนธะ พนธะค 1 พนธะ ซงจะเกดการผลกดนใหหางกนมากทสด ทำาใหโมเลกลเปนรปสามเหลยมแบบราบเหมอน BCl3

สรป โมเลกลหรอไอออนโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางม 3 พนธะ (ไมคำานงถงชนดของพนธะ) และไมมอเลกตรอนคโดดเดยว โมเลกลหรอไอออนนนจะมรปรางเปน สามเหลยมแบนราบ

3. รปรางทรงสหนา (Tetarhedral)โมเลกลมเธน (CH4) มโครงสรางแบบจดและแบบเสนดงน

H C HH

H H

HH C H

อะตอมกลาง C ในโมเลกล CH4 มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 4 ค และทง 4 คเปนอเลกตรอนครวมพนธะเดยว 4 พนธะ ซงเกดการผลกกนใหหางกนมากทสดทำาใหโมเลกลเปนรปทรงสหนา มมมระหวางพนธะเปน 109.5 0 ดงรป

CH4ซลเฟตไอออน (SO4

2- ) มสตรแบบจด และแบบเสนดงน2-O

O S OO O

O S OO 2-

และ

อะตอมกลาง S ใน SO42- ไอออน มเวเลนตอเลกตรอน

ทงหมด 4 ค และทง 4 คเปนอเลกตรอนครวมพนธะเดยว 4 พนธะ ซ งจะเกดการผลกกนมากทสด ท ำาใหไอออนมรปรางเปน ทรงสหนา มมมระหวางพนธะเปน 109.5 0

สรป โมเลกล หรอไอออนโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางม 4

พนธะ (ไมคำานงถงชนดของพนธะ) และไมมอเลกตรอนคโดดเดยวโมเลกลหรอไอออนนนจะมรปรางเปน ทรงสหนา

ขอสงเกต โมเลกลฟอสฟอรส (P4)อะตอม P มเวเลนตอเลกตรอน 5 สรางพนธะเดยวกบ P

อะตอมอนอก 3 อะตอมเหลออเลกตรอนคโดดเดยว 1 ค ผลกใหทกพนธะงอลง เกดรปรางเปนทรงสหนา ชนดทไมมอะตอมกลาง และมมมระหวางพนธะ P - P - P เทากบ 600

ทกมม ดงรป

4. รปรางพระมดคฐานสามเหลยม (Trigonal bipyramiddal)

โมเลกล PCl5 มโครงสรางแบบจดและแบบเสนดงน

PCl Cl

Cl ClCl P

ClCl ClCl Cl

อะตอมกลาง P ในโมเลกล PCl5 มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 5 ค และทง 5 ค เปนอเลกตรอนครวมพนธะเดยว 5 พนธะ ซงเกดการผลกกนใหหางกนมากทสด ทำาใหโมเลกลเปนรปพระมดคฐานสามเหลยม มมมระหวางพนธะเปน 1200 และ 90 0

ดงรป

PCl5

สรป โมเลกลหรอไอออนโคเวเลนตใด ถาอะตอมกลางม 5 พนธะ (ไมคำานงถงชนดของพนธะ) และไมมอเลกตรอนคโดดเดยวรปรางโมเลกลหรอไอออนจะเปนแบบ พระมดคฐานสามเหลยม

5. รปรางทรงแปดหนา (Octahedral) ในโมเลกล SF6 มโครงสรางแบบจดและแบบเสนดงน

F F F F

S F F F F F

S F

F Fและ

อะตอมกลาง S ในโมเลกล SF6 มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 6 ค และทง 6 ค เปนอเลกตรอนครวมพนธะเดยว 6 พนธะ ซงเกดจากการผลกกนใหหางกนมากทสด ทำาใหโมเลกลเปนรปทรงแปดหนา มมมระหวางพนธะเปน 900 ดงรป

SF6

สรป โมเลกลหรอไอออนโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางม 6 พนธะ

(ไมคำานงถงชนดของพนธะ) และไมมอเลกตรอนคโดดเดยว รปรางโมเลกลหรอไอออนเปนแบบ ทรงแปดหนา

4.อเลกตรอนคโดดเดยวกบรปรางโมเลกลโมเลกลโคเวเลนตทมสตรคลายกน (คอ มจำานวนอะตอมเปน

อตราสวนเทากน) บางสารกมร ปรางแตกตางกน เชน BeF2

และ BeCl2 มรปรางโมเลกลแตกตางกบ H2O และ H2S จากการพจารณาพบวาสงททำาใหรปรางโมเลกลของสารเหลานตางกนกคอ จ ำานวนเวเลนตอเลกตรอนรอบอะตอมกลางในโมเลกลวามจำานวนอเลกตรอน ครวมพนธะ และจำานวนอเลกตรอนคโดดเดยว แตกตางกนอยางไร

อเลกตรอนครวมพนธะ (Bond pair electrons) คอ อเลกตรอนคทใชรวมกนเพอเกดพนธะขน

อเลกตรอนคโดดเดยว ( Lone pair electrons) คอ อเลกตรอนทไมไดใชเกดพนธะ

ตามปกตอเลกตรอนแตละคจะออกแรงผลกกน แรงผลกระหวางอเลกตรอนแตละคมากนอยไมเทากน ซงสามารถเขยนแรงผลกระหวางอเลกตรอนคตาง ๆ จากมากไปหานอยไดดงน

e คโดดเดยว กบ e คโดดเดยว > e คโดดเดยว กบ e ครวมพนธะ > e ครวมพนธะกบ e ครวมพนธะ

การพจารณารปรางโมเลกลทอะตอมกลางมจำานวนอเลกตรอนครวมพนธะและอเลกตรอนคโดดเดยวแตกตางกนดงน

1. ร ปรางพระมดฐานสามเหล ยม (Trigonal pyramidal)

โมเลกล NH3 มสตรโครงสรางดงนH N H

H HH - N - Hหรอ

อะตอมกลาง N ในโมเลกล NH3 มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 4 ค มอเลกตรอนครวมพนธะ 3 ค และอเลกตรอนคโดดเดยว 1 ค อเลกตรอนทง 4 ค รอบอะตอมกลางทกลาวนจะผลกกนใหหางมากทสด โดยพยายามปรบตวใหอยในแนวเสนตรงทชออกจากอะตอมกลางไปยงมมทง 4 ของรปทรงสหนาคลายกบมเทน (CH4) และเนองจากแรงผลกระหวางอเลกตรอนคโดดเดยวกบอเลกตรอนครวมพนธะของอะตอม N ใน NH3 มคามากวาแรงผลกระหวางอเลกตรอนครวมพนธะกบอเลกตรอนครวมพนธะ จงทำาใหมมระหวางพนธะ H - N - H ลดลงเหลอ 107 0 และมรปรางโมเลกลเปน รปพระมดฐานสามเหลยม ดงรป

สรป โมเลกลหรอไอออนโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางม 3

พนธะ (ไมคำานงถงชนดพนธะ) และมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ 1 ค ร ปร าง โม เลก ลหร อ ไอออนเป นพ ร ะม ดฐานสามเหล ยม (pyramidal)

2. รปรางโมเลกลแบบมมงอหรอตวว โมเลกลของ H2O มสตรโครงสรางดงน

H O H H O H

อะตอมกลาง O ในโมเลกล H2O มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 4 ค มอเลกตรอนครวมพนธะ 2 ค และอเลกตรอนคโดดเดยว 2 ค อเลกตรอนทง 4 ครอบอะตอมกลางนจะผลกกนใหหางกนมากทสดโดยพยายามปรบตวใหอยในแนวเสนตรงทชออกจากอะตอมกลางไปยงมมทง 4 ของรปทรงสหนาคลายกบมเทน (CH4) และเนองจากอเลกตรอนคโดดเดยวของ O ทง 2 คเกดแรงผลกมากกวาอเลกตรอนครวมพนธะจงทำาใหมมระหวางพนธะ H - O - H มมมลดลงเหลอ 105 0 รปรางโมเลกล จงไมเปนเสนตรงแตเปนรปมมงอหรอ รปตวว ดงรป

สรปโมเลกลหรอไอออนโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางม 2 พนธะ

(ไมคำานงถงชนดของพนธะ) และมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ 2 ค รปรางโมเลกลหรอไอออนเปนมมงอหรอตวว ( Bent or V - shaped)ตารางท 1 สรปรปรางโมเลกลของสารโคเวเลนต

โครงสรางทางเรขาคณต

คพนธะ

คโดดเดยว

รปราง ตวอยาง

2 0

BeCl2 , HgCl2 , HCN ,

C2H2 , OH-

3 0

BF3 , SO3 , CH2O , NO3

- , InBr3

2 1

SO2 , NOBr , O3 , SnCl3 ,

SnF2

4 0

SiCl4 , CCl4 , CH2Br2 ,

NH4+ , SO4

2- , PO4

3- , BF4- ,

SnCl4 , PH4+

3 1

AsI3 , PCl3 , H3O+ ,

ClO3- , SO3

2-

2 2

Cl2O , H2S , SO2

2- , NO2- ,

ClO2- ,

SeH2 , SnCl2 , SeCl2

5 0

PCl5 , AsF5 , BiCl5

4 1

SeF4 , SF4 , TeCl4

3 2

ICl3

2 3

KrF2 , ICl2-

6 0

SeF6 , TeF6 , PCl6- , SiF6

2-

5 1

IF5 , AlF5

4 2

KrF4 , BrF4

(* M คอ ธาตทเปนอะตอมกลาง X คอ ธาตทลอมรอบอะตอมกลาง E คอ อเลกตรอนคโดดเดยว)

อนงโมเลกลของสารโคเวเลนตบางชนดสามารถมอะตอมกลางตาง ๆ กนไดมากกวาหนงแหง ดงนนจงสามารถมรปรางไดตางกน ทงนข นอยก บเกณฑในการยดอะตอมของธาตใดในโมเลกลเปนอะตอมกลาง เชน

กรดอะซตก (CH3COOH) มสตรโครงสรางดงน

H C C O HH OH H

OHH C C O H1

23

ถาใช C (1) เปนอะตอมกลาง โมเลกลของ CH3COOH ม รปรางเปน ทรงเหลยมสหนา

ถาใช C (2) เปนอะตอมกลาง โมเลกลของ CH3COOH ม รปรางเปน สามเหลยมแบนราบ

ถาใช C (3) เปนอะตอมกลาง โมเลกลของ CH3COOH ม รปรางเปน มมงอหรอตวว

5. หลกการทำานายรปรางโมเลกลและไอออนโคเวเลนต

1. ตองทราบเวเลนตอเลกตรอนแตละอะตอม หรอทราบเลขอะตอมของธาต แลวจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานตาง ๆ ทำาใหทราบเวเลนตอเลกตรอน

2. ตองทราบสตรเคม ของสารทจะทำานายรปรางโมเลกล

3. นำาขอมลขอ 1. และขอ 2. มาเขยนสตรโครงสรางแบบจด หรอสตรโครงสรางแบบลวอส ตามโมเลกลหรอไอออนของสารนน

4. พจารณาดทอะตอมกลางของธาตของสตรโครงสรางทเขยนขน วามการจดเรยงอเลกตรอนครวมพนธะและอเลกตรอนคโดดเดยว ตลอดจนจำานวนพนธะวาเปนอยางไร เขาขายลกษณะรปรางแบบไหนกทำานายเปนรปรางโมเลกลหรอไอออนแบบนนขอสงเกต การทำานายรปรางของสารโคเวเลนตไมควร เขยนสตรโครงสรางแบบเสน เพราะอเลกตรอนคโดดเดยวจะไมปรากฏ ซงจะทำาใหทำานายรปรางของสารโคเวเลนตผดไดตวอยาง จงทำานายรปรางของสารโคเวเลนตของสารตอไปน

ก. Cl2O ข. COCl2ค. ClO3

- ง. PO4

3-

วธทำา ในแตละขอ ทราบสตรเคม นอกจากนนยงตองทราบเวเลนตอเลกตรอนของแตละธาต คอ C , P , O และ Cl มเวเลนตอเลกตรอนเปน 4 , 5 , 6 และ 7 ตามลำาดบสารประกอบหรอไอออน

สตรโครงสรางแบบจด

รปรางของสารประกอบหรอ

ไอออน

อธบาย

ก. Cl2O Cl O Cl OCl Cl

มมงอ

O อะตอมกลางม 2 พ น ธ ะ (อเลกตรอนครวมพ น ธ ะ 2 ค )แ ล ะอ เล กตรอนค โดดเ ด ย ว 2 ค ม ล ก ษ ณ ะ เ ช นเดยวกนกบโมเลกลทมรปรางเปนแบบ

มมงอข . COCl2 Cl C Cl

O

OC

Cl Clสามเหลยมแบนราบ

C อะตอมกลางม 3 พนธะเปนพนธะค 1 พน ธ ะแ ล ะพ น ธ ะ เ ด ย ว 2 พ น ธ ะ แ ล ะ ไ ม ม อ เล กตรอนค โดดเดยวเหลอ ซงทำาใหมร ปรางเชนเด ยวก บโมเลกลท ม ร ปรางเปนสามเหลยมแบนราบ

ค . ClO3

-O Cl O

OCl

O OO

พระมดฐานสามเหลยม

Cl อะตอมกลางม 3 พ น ธ ะ เ ด ย ว (อเลกตรอนครวมพนธะ 3 ค ) และมอเลกตรอนคโดดเด ย ว เห ล อ 1 ค ท ำาใหมร ปรางเชนเดยวกบสารทมร ปรางเปนพระมดฐานสามเหลยม

ง . PO4

3-

OO P O

O 3-

OOOPO 3- P เ ป น อ ะ ต อ ม

กลางม 4 พนธะเดยว (อเลกตรอนครวมพนธะ 4 ค) และไมมอเลกตรอนคโดดเดยว จงมรป

รางเปนแบบทรงสหนา

6. มมระหวางพนธะของโมเลกลโคเวเลนตมมระหวางพนธะของโมเลกลโคเวเลนต โดยทวไปขนอยกบ

จ ำานวนอเล กตรอนค โดดเด ยวรออบอะตอมกลางเป นเกณฑ นอกจากนนยงขนอยกบรปรางโมเลกล จำานวนพนธะรอบอะตอมกลางในโมเลกล จำานวนอเลกตรอนครวมพนธะ และคาอเลกโตรเนกาตวตของธาต

หลกการพจารณามมระหวางพนธะของโมเลกลโคเวเลนต

1. โมเลกลโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวไมเทากน โมเลกลใดอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวมาก จะผลกกนมากทำาใหมมระหวางพนธะแคบ เชน

H2O OH H104.5

NH3 N HH H

107

O อะตอมกลางในน ำา (H2O) มอ เล กตรอนคโดดเด ยวมากกวา นำาจงมมมระหวางพนธะแคบกวา NH3 ซง N อะตอมกลาง ใน NH3 มอเลกตรอนคโดดเดยวนอยกวา

104.5HHOH2O SO2 SO O119.5

O อะตอมกลางในน ำา (H2O) มอ เล กตรอนคโดดเด ยวมากกวา S อะตอมกลางใน SO2 ดงนน มมระหวางพนธะใน H2O แคบกวา มมระหวางพนธะใน SO2

2. โมเลกลโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางไมมอเลกตรอน มแตอเลกตรอนครวมพนธะรอบอะตอมกลาง มมระหวางพนธะขนกบจำานวนพนธะรอบอะตอมกลาง กลาวคอ โมเลกลใดมจำานวนพนธะมากมมจะแคบกวาโมเลกลทมจำานวนพนธะนอย เชน

BeCl2 Cl Be Cl180 BCl3 BCl

Cl Cl120

CCl4 CCl

ClClCl

109.5 SF6SF

FF

FF

F

90

โมเลกลของสารทมอเลกตรอนคโดดเดยวรอบอะตอมกลาง เรยงลำาดบจำานวนพนธะรอบอะตอมกลางจากมากไปนอย คอ

SF6 > CCl4 > BCl3 > BeCl2เรยงลำาดบมมระหวางพนธะจากนอยไปมากคอ SF6 <

CCl4 < BCl3 < BeCl2อนงโมเลกลทมรปรางเปนพระมดคฐานสามเหลยม เชน PCl5

เนองจากโมเลกลทมรปราง พระมดคฐานสามเหลยมมคามมหลายคา คอ มมระหวางพนธะทฐานเปน 120 0 และทแกนตงฉากกบฐานเปน 900 ดงนนจงไมควรมาเปรยบเทยบ มมระหวางพนธะ กบโมเลกลโคเวเลนตอน

3. โมเลกลโคเวเลนตใด ๆ ทมรปรางเหมอนกน แตเปนสารตางชนดกน และอะตอมกลางไมมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ ม พนธะรอบอะตอมกลางในโมเลกลเดยวกนเหมอนกนหมด โมเลกลของสารเหลานนจะมมมระหวางพนธะเทากนเสมอ เชน โมเลกล CH4 , CCl4 , และ SiCl4

HHH

HC C

ClCl

Cl ClSiCl

ClCl Cl

ทกโมเลกลมรปรางเปนทรงสหนาเหมอนกนและอะตอมไมมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ

ด งน น ม มระหวางพนธะในทกโมเลกลจงกางเท าก นค อ 109.5 0

โมเลกลของสารบางชนด รปรางเหมอนกนหมด และอะตอมกลางตางไมมอเลกตรอนคโดดเดยว แตพนธะรอบอะตอมกลางในโมเลกลเดยวกนจะเหมอนกนหรอตางกนกได มมระหวางพนธะของสารเหลานนเทากนเสมอ เชน โมเลกลของสารทมรปรางเปน เสนตรง ไดแก โมเลกลของ BeCl2 , HCN , CO2 , Cl - Be - Cl , H - C N , O = C = O

4. โมเลกลโคเวเลนตทมรปรางเหมอนกน แตสารตางชนดกน และอะตอมกลางตางเหลออเล กตรอนคโดดเด ยวเท าก น โมเลกลของสารเหลานนจะมมมระหวางพนธะตางกนเสมอ แตมมระหวางพนธะในแตละโมเลกลจะกางเทาไรนนขนอยกบอเลกตรอนครวมพนธะวาอยหางจากอะตอมกลางแคไหน ถาใกลอะตอมกลางจะผลกกนมากตานไมใหอเลกตรอนคโดดเดยวผลกลงไดมาก ทำาใหมมกวางกวา แตถาไกลอะตอมกลางมากจะผลกกนนอย จงตานแรงผลกลงของอเลกตรอนคโดดเดยวไดนอย ทำาใหมมแคบลง อยางไรกตามการพจารณาวาอเลกตรอนครวมพนธะอยใกลไกลอะตอมกลาง

แคไหนนนจำาเปนตองใชคาอเลกโตรเนกาตวตของธาตเปนเกณฑ เชน

พจารณาโมเลกล H2S และ H2O ซงตางกมรปรางเหมอนกน คอเปนมมงอ แตเนองจากอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ มมระหวางพนธะของโมเลกลของสารทงสองเปนดงน

OH H HH

S

มม H - O - H กาง 105 0 มม H - S -H กาง 93.3 0

จะเหนไดวามม H - O - H ของ H2O กางกวางกวามม H - S -H ของ H2S เพราะขนาดอะตอม S และ O ตางกน และความแตกตางระหวางคาอ เล กโตรเนกาตวต ของ O กบ H มากกวา S กบ H ทำาใหกลมหมอกอเลกตรอนครวมพนธะในโมเลกลของ H2O อยใกล O ซงเปนอะตอมกลาง จงออกแรงผลกกนมากกวาอเลกตรอนครวมพนธะในโมเลกลของ H2S ดงนนมมระหวางพนธะใน H2O จงมขนาดใหญกวามมใน H2S

พจารณาโมเลกล NH3 และ NF3 ซงตางกมรปรางเหมอนกน คอเปน พระมดฐานสามเหลยมแตเนองจากอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ มมระหวางพนธะของโมเลกลของสารทงสองเปนดงน

NH H

H FFFN

มม H - N - H กาง 107 0 มม F - N - F กาง 102 0

จะเหนไดวามม H - N - H ของ NH3 กางกวางกวามม F - N - F ของ NF3 เพราะ F ในโมเลกล NF3 ซงมคาอเลกโตรเนกาตวตสงทสด ซงจะดงดดอเลกตรอนครวมพนธะไดมาก ทำาใหกลมหมอกอเลกตรอนครวมพนธะในโมเลกลของ NF3 อยใกล F จงเกดแรงผลกนอย สวน NH3 ม N เปนอะตอมกลางมคาอเลกโตรเนกาตวตสงกวา H จงดงดดกลมหมอกอเลกตรอนครวมพนธะในโมเลกล NH3 เขามาใกล N ทำาใหเกดแรงผลกมาก ดงนนมมระหวางพนธะใน NH3 จงมขนาดใหญกวามมใน NF3

สรปโมเลกลโคเวเลนตทมรปรางเหมอนกน และอะตอมกลางม

อ เล กตรอนค โดดเด ยวเท าก น จะมม มระหวางพนธะต างก น พจารณาไดดงน

มมระหวางพนธะพจารณาทระยะหางของอเลกตรอนครวมพนธะเปนเกณฑ กลาวคอ ถาอเลกตรอนครวมพนธะอยหางอะตอมมากมมแคบ และอเลกตรอนครวมพนธะอยใกลอะตอมกลางมมกวาง

มมระหวางพนธะเปลยนแปลงตามคา EN ของอะตอมกลางของธาตทตางกน แตละอะตอมทลอมรอบอะตอมกลางเหมอนกน

มมระหวางพนธะเปลยนกลบกบคา EN ของอะตอมทลอมรอบอะตอมกลางทตางกน แตอะตอมกลางเหมอนกนตารางท 2 มมระหวางพนธะของโมเลกลของสารบางชนด

โมเลกล สตรแบบจด รปรางโมเลกล มมระหวางพนธะนำา

ฟ ล อ อ ร นออกไซด

ไฮโดรเจนซลไฟด

H O H

FF O

H S H

OH H

FFO

HHS

104.5

101.5

93.3

91

ไฮโดรเจนซลไนด

ไฮโดรเจนเทลลไรด

HH Se

H Te H

HHSe

TeH H

89.5

แอมโมเนย H N HH HHH N 106.75

ฟอสฟนH

H P H HHH P 91.6

สทบน H Sb HH HHH

Sb 91.5

ไนโตรเจนฟลออไรด F

F N F FFF N 102.2

มเทนH C H

H

H HHH CH 109.5

ใบความรท 17เรอง สภาพข1วของโมเลกล

******************************************************** ครศกดอนนต อนนตสข

ในพนธะโคเวเลนต อเลกตรอนครวมพนธะ จะเคลอนทอยระหวาง อะตอมทงสอง ถาพบวาอเลกตรอนครวมพนธะระหวางอะตอมคใด เคลอนทอยตรงกลางระหวางอะตอมพอด แสดงวาอะตอมคนนมความสามารถในการดงดดอเลกตรอนครวมพนธะเทากน แตถาพบวา อเลกตรอนครวมพนธะ เคลอนทอยใกลอะตอมใดอะตอมหนง มากกวาอกอะตอมหนง แสดงวาอะตอมคนน มความสามารถในการดงดดอเลกตรอนครวมพนธะไมเทากน ดงภาพ

(ก) อเลกตรอนถกดงดดเทา ๆ กน

(ข) อเลกตรอนถกดงดดไมเทากน

(ค) อเลกตรอนถกดงดดคอนไปทางดานหนงมากกวาอกดานหนง

ไอออนบวก ไอออนลบ(ง) อเลกตรอนถายเทจากอะตอมหนงไปสอกอะตอมหนงรปท 1 แสดงการดงดดอเลกตรอนระหวางอะตอมคตาง ๆคาทบอกใหทราบถงความสามารถในการดงดดอเลกตรอนของ

ธาตทสรางพนธะกนเปนสารประกอบ เรยกวา อเลกโทรเนกาตวต (Electronegativity) ซงขนอยกบจำานวนประจในนวเคลยส และระยะระหวางเวเลนตอเลกตรอนกบนวเคลยส

ธาตทมจำานวนประจในนวเคลยสมาก แตมระยะระหวางเวเลนตอเลกตรอนกบนวเคลยสหางกนนอยจะมคาอเลกโทรเนกาตวตสงกวาธาตทมระยะระหวางเวเลนตอเลกตรอนกบนวเคลยสหางกนมาก

อะตอมทมค าอเลกโทรเนกาตวต สง มแนวโนมทจะแสดงอำานาจไฟฟาลบ

อะตอมทมค าอเลกโทรเนกาตวต ต ำา มแนวโนมทจะแสดงอำานาจไฟฟาบวกตารางท 1 คาอเลกโทรเนกาตวตของธาตในหมตาง ๆ ในตารางธาต

พนธะโคเวเลนตระหวางอะตอมทมคาอเลกโทรเนกาตวตเทากน

พนธะในโมเลกลกาซไฮโดรเจน (H2)

กลมหมอกอเลกตรอนของ H2 แสดงอะตอมของไฮโดรเจน ใชอเลกตรอนรวมกน

อะตอมทงสองในโมเลกล H2 มการกระจายอเลกตรอนเทากน อเลกตรอนครวมพนธะจะถกดงดดดวยนวเคลยสของอะตอมทงสองดวยแรงเทา ๆ กน เพราะอะตอมทงสองมคาอเลกโทรเนกาตวตเทากน ดงนนพนธะโคเวเลนตของโมเลกล H2 จงไมแสดงอำานาจขวไฟฟาบนพนธะดานใดดานหนง เรยกพนธะโคเวเลนตทเกดขนนวา พนธะโคเวเลนตไมมขว (Non-polar covalent bond)

ลกษณะสำาคญของพนธะโคเวเลนตไมมข1ว1. เป นพนธะโคเวเลนตท เก ดกบค อะตอมของธาตชน ด

เดยวกน

2. เปนพนธะโคเวเลนตทมการกระจายอเลกตรอนใหแตละอะตอมเทากน

3. พนธะโคเวเลนตไมมขวอาจจะเกดกบพนธะโคเวเลนตชนดพนธะเดยว เชน Cl - Cl พนธะโคเวเลนตชนดพนธะค เชน O = O และพนธะโคเวเลนตชนดพนธะสาม เชน N N

4. พนธะโคเวเลนตทไมมขวเกดในโมเลกลใดเรยกวา โมเลกลไมมขว (non- polar molecule)

พนธะโคเวเลนตระหวางอะตอมทมคาอเลกโทรเนกาตว ตตางกน

พนธะในโมเลกลของไฮโดรเจนคลอไรด (HCl)

อะตอมทงสอง มการกระจายอเลกตรอนไมเทากน อเลกตรอนครวมพนธะจะถกดงดดโดยนวเคลยสของอะตอมของธาตตางชนดทงสองดวยแรงทไมเทากน เพราะอะตอมทงสองมคาอเลกโทรเนกาตวตตางกน อะตอมของธาตทมคาอเลกโทรเนกาตวตสงกวาจะดงดดอเลกตรอนไดดกวา ทำาใหอะตอมของธาตนนมความหนาแนนของอเลกตรอนมากกวา จะแสดงอำานาจขวไฟฟาลบ สวนอะตอมของธาตทมคาอเลกโทรเนกาตวตตำากวาจะแสดงอำานาจขวไฟฟาบวก เรยกพนธะโคเวเลนตทเกดขนนวา พนธะโคเวเลนตมข1ว (polar covalent bond)

ลกษณะสำาคญของพนธะโคเวเลนตมข1ว

1. พนธะโคเวเลนตมขวเกดกบคอะตอมของธาตตางชนดกนทมคาอเลกโทรเนกาตวตตางกน

2. เปนพนธะโคเวเลนตทมการกระจายอเลกตรอนในแตละอะตอมไมเทากน

3. พนธะโคเวเลนตมขวเกดในโมเลกลใด โมเลกลนนจะมขวหรออาจจะไมมขวกได แตถาพนธะโคเวเลนตมขว เกดในโมเลกลทมเพยง 2 อะตอม โมเลกลนนตองเปนโมเลกลมขวเสมอ

การเขยนสญลกษณแสดงข1วของพนธะใชเครองหมาย อานวา เดลตา โดยกำาหนดใหวา พนธะมขว

ใดทอะตอมแสดงอำานาจไฟฟาลบ (เปนอะตอมทมคาอเลกโทรเนกาตวตสง) ใชเคร องหมายแทนดวย และพนธะโคเวเลนตมขวใดทอะตอมแสดงอำานาจไฟฟาบวก (เปนอะตอมทมคาอเลกโทรเนกาตวตตำา ) ใชเครองหมายแทนดวย เชน HF และ ClF

H F Cl F

ถาอะตอมกลางในโมเลกลโคเวเลนตเก ดหลายพนธะ ให พจารณาขวพนธะแตละพนธะ เชน H2O , NH3 และ CH3Cl

สภาพขวของพนธะโคเวเลนต (Polarity of covalent bond) คอ ความแรงของขวของพนธะโคเวเลนต กลาวคอ พนธะ

โคเวเลนตใดทมอะตอมของธาตทงสองมผลตางของคาอเลกโตรเนกาตวตมาก ขวของพนธะโคเวเลนตมขวนนจะมอำานาจขวไฟฟามาก คอ มสภาพขวแรง สวนพนธะโคเวเลนตใดทมอะตอมของธาตทงสองมผลตางของคาอเลกโตรเนกาตวตนอย ขวของพนธะโคเวเลนตมขวนนจะมอำานาจไฟฟานอย คอ มสภาพขวตำา เชน

HCl H ม EN = 2.20 Cl ม EN = 3.16

ผลตางของคา EN ของอะตอม H กบ Cl = 3.16 - 2.20 = 0.96

FCl F ม EN = 3.98 Cl ม EN = 3.16

ผลตางของคา EN ของอะตอม F กบ Cl = 3.98 - 3.16 = 0.82

จะเหนไดวาผลตางของคา EN ทเกดจากธาตของพนธะ H - Cl มากกวาของพนธะ F - Cl ดงนนข วของพนธะ H - Cl ม สภาพขวแรงกวา ขวขอพนธะ F - Cl

การเปรยบเทยบสภาพขวของพนธะระหวางอะตอม พจารณาไดจากผลตางของคาอเลกโตรเนกาตวตดงนรปท 2 พจารณาสมบตความเปนไอออนกกบคาอเลกโตรเนกาตวต

สรป การพจารณาชนดของพนธะจากผลตางของคาอเลกโตรเนกาตวต ดงน

พนธะโคเวเลนต EN < 1.2พนธะโคเวเลนตมขว 1.2 < EN < 1.8พนธะไอออนก EN > 1.8

ข1วของโมเลกลจากความรเรองพนธะโเวเลนตมขว และพนธะโคเวเลนตไมมขว

สามารถนำามาแบงประเภทของโมเลกลโคเวเลนตไดเปนโมเลกลมขว และโมเลกลไมมขว แตโมเลกลโคเวเลนตใดจะเปนโมเลกลมขว หรอ ไมมขวนนสามารถพจารณาไดดงน

ก. โมเลกลทมเพยง 2 อะตอมถาโมเลกลโคเวเลนตใดมเพยง 2 อะตอม และเปนอะตอม

ของธาตชนดเดยวกน พนธะทเกดขนในโมเลกลเปนพนธะโคเวเลนตไมมขว ดงนน โมเลกลกจะเปนโมเลกลไมมขวดวย เชน H2 , O2

, N2ถาโมเลกลโคเวเลนตใดมเพยง 2 อะตอม และเปนอะตอมของ

ธาตตางชนดกน พนธะทเกดขนในโมเลกลเปนพนธะโคเวเลนตมขว ดงนนโมเลกลกจะเปนโมเลกลมขวดวย เชน HCl , ClF , HI

H Clเขยนทศทางของแรงลพธเปนดงน

หมายเหต เคร องหมาย เข ยนแทนท ศทางของแรงดงดดอเลกตรอน เรยกวา dipole moment

ข. โมเลกลทม 3 อะตอมหรอมากกวาถาโมเลกลทเก ดจากพนธะมข ว และมร ปรางของโมเลกล

สมมาตร โมเลกลนนจะเปนโมเลกลไมมข ว เพราะมผลรวมของทศทางของแรงดงดดอเลกตรอนทงหมดในโมเลกลเปนศนย เชน

BeCl2 Cl Be Cl เขยนทศทางของแรงเปนดงนBe

Cเขยนทศทางของแรงเปนดงน O C OCO2

BF3B

F

F F

เขยนทศทางของแรงเปนดงนโมเลกลมรปรางสมมาตรแรงทงสามจงหกลางกนหมดดงนนโมเลกลจงเปนโมเลกลไมมขว

B

CH4H

C

HH

H

เขยนทศทางของแรงเปนดงนโมเลกลมรปรางสมมาตรแรงทงสจงหกลางกนหมดดงนนโมเลกลจงเปนโมเลกลไมมขว

C

โมเลกลทมรปรางสมมาตร จะตองเปนโมเลกลทอะตอมกลางไมมเวเลนตอเลกตรอนค

โดดเดยว และอะตอมกลางในโมเลกลตองสรางพนธะชนดเดยวกนหมด นอกจากนโมเลกลทมพนธะชนดเดยวกน 4 พนธะแตอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ 2 ค กจดเปนโมเลกลทมรปรางสมมาตรชนดหนง เชน มเทน (CH4) อะตอมกลางคอ C ไมมเวเลนตอเลกตรอนคโดดเดยว และอะตอม C สรางพนธะกบอะตอม H ชนดเดยวกนทง 4 พนธะ คอ C - H ดงนน โมเลกล CH4 จงเปนโมเลกลทมรปรางสมมาตร

CH4 โมเลกลไมมขว

หมายเหต สำาหรบโมเลกลทมพนธะโคเวเลนตไมมขว และมพนธะรอบอะตอมตงแต 2 พนธะข นไป และอะตอมกลางม อเลกตรอนคโดดเดยวเหลอยอยางนอย 1 ค โมเลกลเหลาน จดเป นโมเลกลมข วเล กนอย และส งทแสดงขวของโมเลกลกค อ อเลกตรอนคโดดเดยวทอะตอมกลาง เชน O3

OO O

T C TCT

TT (linear)เสนตรง (Trigonal planar)สามเหลยมแบนราบ

TT

TC

T

Tพระมดคฐานสามเหลยม(Trigonal bipyramidal)

TTC

T

T (Tetrahrdal)ทรงสหนา

T

TCT

T

T

T

(Octahedral)ทรงแปดหนาC = อะตอมกลางT = อะตอมทลอมรอบเหมอนกนทกอะตอม

รปท 3 โมเลกลทมรปรางสมมาตรและเปนโมเลกลไมมขวC = อะตอมกลาง T = อะตอมทลอมรอบเหมอนกนทก

อะตอมถาโมเลกลทเกดจากพนธะมขว และมรปรางของโมเลกลไม

สมมาตร โมเลกลนนจะเปนโมเลกลมขว เพราะมผลรวมของทศทาง

ของแรงดงดดอเลกตรอนทงหมดในโมเลกลไมเทากบศนยหรอมแรงลพธเกดขน เชน

H HO

H HH

N

H2OเขยนทศทางของแรงและแรงลพธเปนดงนO

H HH

C

Cl

NH3 เขยนทศทางของแรงและแรงลพธเปนดงนO

CH3Cl เขยนทศทางของแรงและแรงลพธเปนดงน

O

แทนทศทางของแรงดงดดอเลกตรอนเปนแรงยอยแทนทศทางของแรงลพธของแรงดงดดอเลกตรอนทงหมดในโมเลกล

โมเลกลทมรปรางไมสมมาตรจะตองเปนโมเลกลทอะตอมกลางมเวเลนตอเลกตรอนค

โดดเดยว เชน โมเลกลแอมโมเนย (NH3) มอะตอม N เปนอะตอมกลางใชอเลกตรอนสรางพนธะกบอะตอม H 3 พนธะ แลวยงเหลอเวเลนตอเลกตรอนคโดดเดยว 1 ค ดงนนโมเลกลของแอมโมเนยเปนโมเลกลทมรปรางไมสมมาตร

นอกจากนโมเลกลท มร ปรางไมสมมาตรอาจจะหมายถง โมเลกลทอะตอมกลางใชเวเลนตอเลกตรอนสรางพนธะทงหมด แตพนธะรอบอะตอมกลางเปนพนธะตางชนดกน เชน โมเลกลคลอโรมเทน (CH3Cl) มอะตอมกลางใชเวเลนตอเลกตรอนสรางพนธะกบอะตอม H 3 พนธะ และกบอะตอมของ Cl 1 พนธะ อะตอม

C มพนธะทงหมด 4 พนธะเปนพนธะตางชนดกน ดงนนโมเลกลของคลอโรมเทนเปนโมเลกลมรปรางไมสมมาตร

CH3Cl โมเลกลมขวการพจารณาข1วของโมเลกลโดยใชหลกผลบวกทางเรขาคณตของข1วของพนธะนยมใชสญลกษณแสดงขวของพนธะดงน

Li+ - F- เขยนแทนดวย + - หรอ + -

ผลบวกทางเรขาคณตของขวของพนธะ ซงคำานงถงความยาวและทศทางสำาคญ

A + ผลรวมเปน หรอ

@B + ผ ล ร ว ม เ ป น หรอ

C + ผลรวมเปน หรอ

รปท 4 ผลบวกทางเรขาคณตของขวของพนธะในทศทางตาง ๆจากหลกการขางตนสามารถนำามาใชพจารณาหาวาโมเลกลใดม

ขวหรอไมมขว ดงน

ก. โมเลกลของ BeF2 มรปรางเปนเสนตรง ดงนนขวของพนธะชไปในทศทางตรงกน ขาม ดงน

ข. โมเลกลของ BF3 มร ปรางเปนสามเหลยมแบนราบ ทศทางของขวของพนธะทง 3 พนธะดงน

เมอนำาผลรวมของขวของพนธะมารวมกน จะเทากบศนยดงรป

ค. โมเลกลของ OF2 มรปรางเปน มมงอ ทศทางของขวของพนธะทง 2 พนธะดงน

เมอนำาผลรวมของขวของพนธะมารวมกน ดงรป

ง. โมเลกลของ NF3 มรปรางเปน พระมดฐานสามเหลยม ทศทางของขวของพนธะทง 3 พนธะดงน

เมอนำาผลรวมของขวของพนธะมารวมกน ดงรป

****************************************************************************

ใบความรท 18เรอง แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลโคเวเลนต

******************************************************** ครศกดอนนต อนนตสข

1. แรงแวนเดอวาลสในป ค .ศ . 1873 Johannes van der wals

ไดอธบายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของสารโคเวเลนต ซ งปจจบนแรงแวนเดอวาลส จะประกอบดวยแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลแบบตาง ๆ ดงน

1. แ ร ง ล อ น ด อ น (Induced dipole - induced dipole forces หรอ Lond force)

He He

2. แรงดงดดระหวางขว (Dipole -pole forces)

3. แรงดงดดระหวางขวถาวรกบขวทถกเหนยวนำา (dipole - induced dipole forces)

แรงลอนดอน (London force) ใน ป ค.ศ. 1928 Fritz London ไดอธบายทฤษฎเกยวกบแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลชนดนดงน

สารโคเวเลนตไมมข ว โมเลกลประกอบดวยอเล กตรอนเคลอนทตลอดเวลา ในขณะใดขณะหนงกลมหมอกอเลกตรอนในโมเลกลเสยสมดลเอยงไปดานใดดานหนง ทำาใหดานนนมอำานาจขวไฟฟาลบมากขนกวาปกต และอกดานหนงจะมอำานาจขวไฟฟาบวก เกดโมเลกลมขวชวคราว (Induced dipole) ขน และโมเลกลมขวชวคราวน จะไปเหนยวนำาโมเลกลขางเคยงใหกลายเปนโมเลกลมขวชวคราว โดยเกดขวลบชวคราวทางดานทตดกบขวบวกชวคราวในโมเลกลตางกน เม อโมเลกลมข วช วคราวนเขามาใกลก นจะสงแรงดงดดกน เรยกวา แรงลอนดอน

รปท 1 แสดงการเกดแรงลอนดอนของโมเลกลโคเวเลนตลกษณะสำาคญของแรงลอนดอน

1. แรงลอนดอนเปนแรงทเกดขนชวงสน ๆ และจะเกดเฉพาะสวนของโมเลกลทเขาใกลชดกนเทานน โดยเกดขนระหวางพนผวของโมเลกลตอโมเลกล

2. แรงลอนดอนมความแขงแรงประมาณ 1001 ถง 10

1 ของความแรงของพนธะโคเวเลนต

3. สารโคเวเลนตใดทมแตแรงลอนดอนจะพบวา แรงลอนดอนจะมผลตอสมบตกายภาพบางประการของสาร เชน จดเดอด จดหลอมเหลว กลาวคอ สารโคเวเลนตทมแรงลอนดอนมากจดเดอด และจดหลอมเหลวสงกวาสารโคเวเลนตทมแรงลอนดอนนอย

ปจจยทมผลตอแรงลอนดอนของสารโคเวเลนต1. มวลโมเลกล ถาสารเหลานนมมวลโมเลกลทตางกนมาก

พอ แรงลอนดอน จะเพมตามมวลโมเลกลของ

สาร กลาวคอ สารทมมวลโมเลกลมากขน จะมขนาดโมเลกล

ใหญ มจำานวนอเลกตรอนมาก เมอกลมหมอกอเลกตรอนมากและความหนาทำาใหเกดอำานาจขวไฟฟาลบและบวกชวคราวไดแรง จงเปนผลทำาใหมแรงลอนดอนสงขน เชน CH4 (มวลโมเลกล 16 ) และ CO2 (มวลโมเลกล 44) ซงตางเปนโมเลกลไมมข ว เนองจาก CO2 มมวลโมเลกลสงกวา ด งนน CO2 จงมแรงลอนดอนมากกวา ดงนนจดเดอด จดหลอมเหลวสงกวา

รปท 2 จดเดอดของกาซเฉอยและสารประกอบไฮไดรดของธาตหมท 4A

2.ขนาด รปราง และพ1นทผวของโมเลกล ในกรณทสารเหลานนมมวลโมเลกลเทากนหรอใกลเคยงกน

แรงแวนเดอวาลสเพมตามขนาดและพ1นทผวของโมเลกลของสาร

กลาวคอ สารทมมวลโมเลกลเทากนหรอใกลเคยงกน สารทมขนาดโมเลกลใหญ และมพนทผวของโมเลกลมาก จะเกดแรงลอนดอนมากกวาสารทมขนาดโมเลกลเลก และมพ นทผ วของโมเลกลนอย

รปท 3 สารทมขนาดโมเลกลใหญ มกลมหมอกอเลกตรอนหนาทบสามารถเกดแรงลอนดอนสงกวาสารทมขนาดโมเลกลเลก มกลม

หมอกอเลกตรอนบางสำาหรบสารประกอบไฮโดรคารบอนถอวาเปนโมเลกลไมมขว

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลเปนแรงลอนดอนอยางเดยว เชน อลเคน ทมโมเลกลเลก จะมแรงลอนดอนนอยจงมจดเดอดตำา แตถาโมเลกลมขนาดใหญข น แรงลอนดอนจะมากขน เปนผลท ำาให จดเดอดสงขนดวย

รปท 4 จดเดอดของสารประกอบไฮโดรคารบอนสายตรงทม C1

ถง C7

แรงลอนดอนของสารโคเวเลนตนอกจากขนกบมวลโมเลกล พนทผวและขนาดโมเลกลแลว ยงขนอยก บรปรางโมเลกลดวย กลาวคอโมเลกลทไมซบซอน กลมหมอกอเลกตรอนเสยสมดลเอยงไปดานใดดานหนงไดงาย การเหนยวนำาใหเกดขวขนทโมเลกลจงเกดไดงาย ทำาใหแรงลอนดอนสง แตถาโมเลกลมรปรางสลบซบซอน กลมหมอกอเลกตรอนทจะถกเหนยวนำาจะเกดการบดบงกน ทำาใหเอยงไปดานใดดานหนงยาก สภาพขวจงนอยทำาใหเกดแรงดงดดนอยตามไปดวย

รปท 5 นโอเพนเทน (รป ก) เกดการเอยงกลมหมอกอเลกตรอนในโมเลกลใหเสยสมดล เพอเกดแรงลอนดอนไดยากกวาเพนเทน (รป

ข.)แรงลอนดอนนอกจากจะเกดกบโมเลกลโคเวเลนตไมมขวแลว

ยงสามารถเกดกบโมเลกลโคเวเลนตมขวไดอกดวย และแรงแวนเดอวาลสนอกจากจะมแรงลอนดอนแลวยงม แรงดงดดระหวางขว (Dipole -dipole forces) ซงเปนแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลมขว โดยหนขวบวกและขวลบของตางโมเลกลยดเหนยวกน และแรงดงดดระหวางโมเลกลมขวอยางถาวรกบโมเลกลไมมขวโดยเกดจาก โมเลกลมข วถาวรเหนยวน ำาใหโมเลกลทถกเหนยวนำาเป นโมเลกลมขวชวคราว แลวดานทมขวตรงขามดงดดกน เรยกแรงนวา dipole - induced forces

รปท 6 แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลโคเวเลนตมขว

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของสารโคเวเลนต1. สารโคเวเลนตไมมขว แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลเปน

แรงลอนดอนชนดเดยว2. สารโคเวเลนตมขว แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลนอกจาก

จะมแรงดงดดระหวางขวแลวยงมแรงลอนดอนอกดวย

รปท 7 แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลคลอรนมอนอฟลออไรด ClFแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลโคเวเลนตกบสมบตของสารตารางท 1 จดเดอด และจดหลอมเหลวของสารโคเวเลนตบางชนด

สาร มวลโมเลกล

สภาพขวของโมเลกล

จดหลอมเหลว (0C)

จดเดอด (0C)

HeNeAr

42040

ไมมขวไมมขว

-272-249-189

-269-246-186

CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHCl

1617182032343436

ไมมขวไมมขวไมมขวมขวมขว

ไมมขวมขวมขวมขว

-182-780

-83-185-133-85.5-114

-161-3310019

-111.8-87.7-60.7-85

จากตารางท 1 สารโคเวเลนตไมมขว เชน CH4 มจดเดอดและจดหลอมเหลวตำาแสดงวาแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลเปนแรงออน ๆ เรยกวา แรงลอนดอน ซงเปนแรงทเกดขนกบสารทว ๆ ไปดวย สวนสารโคเวเลนตมขว เชน HCl และ H2S มจดเดอด และจดหลอมเหลวสงกวา แสดงวามแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลอก เรยกวา แรงดงดดระหวางข1ว เปนแรงกระทำากนระหวางขวบวก-ขวลบของโมเลกลตาง ๆ

จากขอมลในตารางท 1 SiH4 กบ PH3 มมวลโมเลกลใกลเคยงกน แต PH3 มจดเดอดและจดหลอมเหลวสงกวา แสดงวาสารทมมวลโมเลกลใกลเคยงกน สารโคเวเลนตมขวจะมแรงยดเหนยวสงกวา เพราะมทงแรงลอนดอนและแรงดงดดระหวางขว จงทำาใหมจดหลอมเหลวและจดเดอดสง แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลทเปน แรงลอนดอนหรอแรงดงดดระหวางขนเรยกรวม ๆ กนวา แรงแวนเดอวาลส

พจารณาโมเลกล CH4 และ NH3 ซงมมวลโมเลกลใกลเคยงกน CH4 เปนโมเลกลไมมข วแต NH3 เปนโมเลกลมข ว NH3 มจดเดอดจดหลอมเหลวสงกวามาก แสดงวามแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของ NH3 สงมาก แรงยดเหนยวทมคามากนเรยกวา พนธะไฮโดรเจน

จากตารางขางตนยงสามารถสรปไดวาสารโคเวเลนตใดทมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลมาก กจะเปนผลทำาใหสารนนมจดเดอดและจดหลอมเหลวสง โดยทวไปสารทมมวลโมเลกลใกลเคยงกน สารใดทมแรงดงดดระหวางโมเลกลเปนแรงดงดดระหวางขว จะมความแขงแรงมากกวาสารทมแรงดงดดระหวางโมเลกลเปนแรงลอนดอน

สมบตของสารทเปนโมเลกลมข1วและโมเลกลไมมข1วสมบตของสารโคเวเลนตโมเลกลมขวและโมเลกลไมมขวจะสรป

เปนตารางเปรยบเทยบดงนตารางท 2 แสดงการเปรยบเทยบสมบตบางประการของสารโคเว

เลนตมขวและไมมขวสมบต โมเลกลมขว โมเลกลไมมขว

1.การละลาย ละลายไดในตวท ำาละลายทเปนโมเลกลมข ว เชน นำา เอทานอล

ละลายไดในตวทำาละลายทเป นโมเลกลไมมข ว เชน อเทอร อะซโตน คารบอนเตตระคลอไรด

2. แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล

ม ค า ส ง เ พ ร า ะ เ ป นแรงดงดดทางไฟฟา ระหวางอำานาจขวไฟฟาบวกกบลบต างโมเลกลก น ซ ง เป นแรงดงดดระหวางขว

มคาตำา เพราะเปนแรงแวนเ ด อ ร ว า ล ส ช น ด แ ร งลอนดอนเพยงอยางเดยว

3. จดหลอมเหลวและจดเดอด

คอนขางสง คอนขางตำา

การละลายนำ1าของสารโคเวเลนต

การละลายน ำา ใช Thumb’s Rule ค อ หล ก “Like dissolves like” อธบายไดดงน สารโคเวเลนตมขว จะละลายใน

สารโคเวเลนตมขว เชน แอมโมเนย (NH3) ละลายนำา (H2O) ได และสารโคเวเลนตไมมขว จะละลายในสารโคเวเลนตไมมขว เชน เฮกเซน (C6H14) ละลายในคารบอนเตตระคลอไรด (CCl4) ได สำาหรบสารโคเวเลนตมขว และสารโคเวเลนตไมมขวจะไมละลายกน เชน เฮกเซน (C6H14) ไมละลายนำา (H2O)

การละลายของสารโคเวเลนตในนำ1าเกดได 2 ลกษณะดงน1

1. สารประกอบโคเวเลนตทละลายนำ1าแลวไมแตกตวเปนไอออน ไดแก โมเลกลโคเวเลนตมขวทมสภาพมขวไมแรงพอ โมเลกลโคเวเลนตมขวพวกนเมอละลายนำาแลวโมเลกลของนำาและตวถกละลาย (โคเวเลนตมขว จะหนขวทมอำานาจไฟฟาตรงขามเขาดงดดกนได

รปท 8 การละลายของสารประกอบโคเวเลนตมขวในนำาแลวไมแตกตวเปนไอออน

เนองจากสภาพมขวของโมเลกลโคเวเลนตมขวไมมาก ดงนน จงเกดแรงดงดดระหวางโมเลกลของนำากบขวของโมเลกลมขวนน นอยกวาแรงยดเหนยวภายในโมเลกลมขว ซงเปนพนธะโคเวเลนต ดงนนโมเลกลโคเวเลนตมขวทละลายนำาแลวจงไมแตกเปนไอออน

2. สารประกอบโคเวเลนตทละลายนำ1าแลวแตกเปนไอออน ไดแก โมเลกลโคเวเลนตมขวทมสภาพมขวแรงมาก เมอละลายนำาแลวจะเกดแรงดงดดระหวางโมเลกลของนำากบขวของโมเลกลมขว

นน ซงถามคาสงพอทจะทำาใหโมเลกลมขวนนแตกตวเปนไอออนทมนำาลอมรอบเชนเดยวกบสารประกอบไอออนกได

รปท 9 การละลายของสารประกอบโคเวเลนตมขวในนำาแลวแตกเปนไอออน

การละลายนำ1าของผลกสารไอออนกผลกสารไอออนกประกอบดวยไอออนบวก และไอออนลบเมอ

ละลายนำา จะเกดแรงดงดดระหวางไอออนบวกทผวในผลกสารไอออนกกบขวลบของโมเลกลของนำา และระหวางไอออนลบทผวในผลกสารไอออนกกบขวบวกของโมเลกลของนำา ถาแรงเหลานมากพอจะแยกแรงดงดดระหวางไอออนบวกกบไอออนลบในผลกสารไอออนก ไอออนในผลกสารไอออนกกจะถกแยกออกมา ขณะเดยวกนโมเลกลของนำากแยกออกจากกนแลวเขาลอมรอบไอออน โดยหนขวบวกของโมเลกลของนำาเขาหาไอออนลบ และหนขวลบของโมเลกลของนำาเขาหาไอออนบวกเกดแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลมขวกบไอออน (Ion-dipole forces) ขน

รปท 10 แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลมขว กบไอออนในผลกสารไอออนก

2. พนธะไฮโดรเจนพนธะไฮโดรเจน (Hydrogen bond) คอ แรงดงดด

ระหวางโมเลกลทเกดจากไฮโดรเจนอะตอมสรางพนธะโคเวเลนตกบอะตอมของธาตทมคาอเลกโตรเนกาตวตสงและมขนาดเลก (เชน F , O และ N) แลวเกดพนธะโคเวเลนตมขวชนดทมสภาพมขวแรงมากทงนเนองจากพนธะทเกดขนนอเลกตรอนครวมพนธะถกดงเขามาใกลอะตอมของธาตทมคาอเลกโตรเนกาตวตสง มากกวาทางดานอะตอมของไฮโดรเจนมาก และอะตอมของธาตทมคาอเลกโตรเนกาตวตสงสรางพนธะกบอะตอมไฮโดรเจนแลวยงมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลออยางนอย 1 ค เมอโมเลกลของสารเหลานเขาใกลกนหนดานไฮโดรเจนทมอ ำานาจไฟฟาบวกสงเกดแรงดงดดกบอเลกตรอนคโดดเดยวและขวไฟฟาลบของอะตอมทมคาอเลกโตรเนกาตวตสงของอกโมเลกล ทำาใหเกดเปน พนธะไฮโดรเจน

รปท 11 พนธะไฮโดรเจนทเกดกบนำา

รปท 12 พนธะไฮโดรเจนทเกดกบกาซแอมโมเนย เมธานอล และไฮโดรเจนฟลออไรด

ลกษณะสำาคญของพนธะไฮโดรเจน1.สารประกอบทจะเกดพนธะไฮโดรเจนไดนน ตองเปนโมเลกล

ทพนธะมขวแรง ๆ และมไฮโดรเจนสรางพนธะกบอะตอมของธาตทมคาอเลกโตรเนกาตวตสง และมขนาดเลก มอเลกตรอนคโดดเดยวเหลออยางนอย 1 ค เชน F , O , N

2.เนองจากพนธะไฮโดรเจนมความแรงมากกวาแรงลอนดอนและแรงดงดดระหวางขวมาก ดงนนไมจดพนธะไฮโดรเจนเปนพวกแรงแวนเดอรวาลส

3.พนธะไฮโดรเจนนอกจากจะเป นแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลแลวยงเปนแรงยดเหนยวทเกดขนภายในโมเลกลบางชนด และเกดขนในผลกสารประกอบไอออนกบางชนดไดอกดวย

4.พนธะไฮโดรเจนเปนแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของกรดบางชนด

รปท 13 พนธะไฮโดรเจนทเกดในกรดอะซตก (รป ก.) และกรดซลฟวรก (รป ข.)

5. ระบบทมการเกดพนธะไฮโดรเจนเปนแบบคายพลงงาน ความแขงแรงของพนธะไฮโดรเจนของสารทวไปคดเปนคาพลงงานประมาณ 20 - 40 kJ/mol เมอเปรยบเทยบกบความแขงแรงของพนธะโคเวเลนตท ว ไป ค ดเป นพลงงานระหวาง 150 - 900 kJ/mol ดงนนคดอตราสวนโดยพลงงานของแรงยดเหนยวของโมเลกลตาง ๆ โดยประมาณจะไดวา

แรงแวนเดอรวาลส : พนธะไฮโดรเจน : พนธะโคเวเลนต = 1 : 10 : 100

เมอนำามาเรยงลำาดบ ความแขงแรงของแรงยดเหนยวของโมเลกลตาง ๆ จากนอยไปหามาก เปน

แรงแวนเดอรวาลส < พนธะไฮโดรเจน < พนธะโคเวเลนต

แตความแขงแรงของพนธะไฮโดรเจนคดเปน 5 - 10 % ของคาเฉลยของความแขงแรงของพนธะไอออนก และพนธะโคเวเลนต หรอความแขงแรงของพนธะไฮโดรเจนคดเปน 1/10 ของความแขงแรงของพนธะโคเวเลนต

6. พนธะไฮโดรเจนทเกดกบธาต F , O , N เปนพนธะไฮโดรเจนทแรง (Strong hydrogen bond)

7. พนธะไฮโดรเจนจะมความแขงแรงมากนอยแคไหนขนอยกบคาอเลกโตรเนกาตวตของธาตทมขนาดอะตอมเลกนน กลาวคอ ธาตทมคาอเลกโตรเนกาตวตสงเกดพนธะกบไฮโดรเจนกจะมสภาพมขวแรงไดพนธะไฮโดรเจนทแขงแรงกวา ธาตทมคาอเลกโตรเนกาตวตตำากวาสรางพนธะกบไฮโดรเจน

ดงนนถาเรยงลำาดบความแรงของพนธะไฮโดรเจนจากนอยไปมากดงน

N - H---------N < O - H ---------- O < F - H ------------- F8. โดยทวไป ความยาวพนธะไฮโดรเจนจะยาวกวาความยาว

พนธะโคเวเลนตทเกดจากคอะตอมของธาตคเดยวกน เชน

F H

101 pm

HF 150 pm

9. สารโคเวเลนตท เก ดพนธะไฮโดรเจนไดจะมจ ดเด อดจดหลอมเหลวสงกวาสารโคเวเลนตทมแตแรงแวนเดอรวาลสเทานน เชน PH3 มจดเดอด -87.7 0C และ NH3 มจดเดอด -33 0C จะพบวา NH3 มจดเดอดสงกวามาก เพราะแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของ NH3 เปนพนธะไฮโดรเจนซงมความแขงแรงมากกวา แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของ PH3 ซงเปนแรงแวนเดอรวาลสชนดแรงลอนดอนและแรงดงดดระหวางขว

รปท 14 จดเดอดของสารประกอบของไฮโดรเจนกบธาตหม 5A , 6A , 7A และจดเดอดของ H2O , HF , และ NH3 ซง

เกดพนธะไฮโดรเจนได

เนองจากสารประกอบของไฮโดรเจนทเกดจากธาตหม 5A , 6A , 7A ทกสารเปนโมเลกลมขว แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลนอกจากจะมแรงลอนดอน แลวยงมแรงดงดดระหวางขวอกดวย แตจากกราฟแนวโนมของจดเดอดจะคอย ๆ สงขน ตามมวลโมเลกลของสารทสงขนและตามแรงลอนดอนทเพมขนดวย เชนเดยวกนกบจดเดอดของกาซเฉอย (ธาตหม 8A)

แตในกรณท H2O , HF , NH3 มจดหลอมเหลวและจดเดอดสงกวาสารประกอบของไฮโดรเจนของธาตแตละหม ทงนเพราะสารดงกลาวสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกลได ซงเปนแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลแขงแรง

10. พนธะไฮโดรเจนในนำาแขง นำาแขงมโครงสรางเปนโครงผลกรางตาขาย โดยโมเลกลของน ำาแตละโมเลกลเก ดพนธะ

ไฮโดรเจนไดถง 4 พนธะ ในลกษณะทรงสหนา ทำาใหโครงผลกของนำาแขงเปนโพรงและมความหนาแนนนอย

สวนนำาทเปนของเหลว 1 โมเลกลอาจจะเกดพนธะไฮโดรเจนไดนอยกวา 4 พนธะและไมเปนโครงผลกรางตาขาย แตโมเลกลของนำาทเปนของเหลวอยชดกน ดงนนนำาทเปนของเหลวจงมความหนาแนนมากกวานำาแขง

รปท 15 โครงผลกของนำาแขงเปนโครงผลกรางตาขาย11. พนธะไฮโดรเจนในผลกไฮโดรเจนฟลออไรด (HF) ยด

กนเปนรปซกแซกเปนสายยาวโดยโมเลกลของไฮโดรเจนฟลออไรด 1 โมเลกลจะเกดพนธะไฮโดรเจนได 2 พนธะ ดงน

FH

FH

FH

FH

รปท 16 การเกดพนธะไฮโดรเจนในผลกไฮโดรเจนฟลออไรด (HF)12. การทจดเดอดของนำา (H2O ; b.p = 100 0C) สง

กวาจดเดอดของไฮโดรเจนฟลออไรด (HF ; b.p = 19 0C) มาก ทง ๆทมความแรงของพนธะไฮโดรเจนทเกดจาก H - F - - - - - H แรงกวาพนธะไฮโดรเจนทเกดจาก H - O - - - - - H เพราะจำานวน

โมเลกลของ H2O และของ HF ทเทากน นำา (H2O) มโอกาสเกดจำานวนพนธะไฮโดรเจนมากกวา จงเปนผลใหเกดแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของนำาทงหมดรวม ๆ กนแรงกวาของไฮโดรเจนฟลออไรด ดงนนนำาจงมจดเดอดสงกวา

ชนดของพนธะไฮโดรเจน1. พนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกล (Intermolecular

hydrogen bond) เปนพนธะไฮโดรเจนทเกดจากแรงดงดดทางไฟฟาระหวางโมเลกลกบโมเลกล เชน

พนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกลชนดเดยวกน

รปท 17 พนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกลของนำาพนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกลตางชนดกน

รปท 18 พนธะไฮโดรเจนระหวางโมเลกลเอธานอล (C2H5OH) กบนำา (H2O)

2. พนธะไฮโดรเจนภายในโมเลกล (Intramolecular hydrogen bond) เปนพนธะไฮโดรเจนทเกดจากแรงดงดดทางไฟฟาภายในโมเลกลทมขนาดใหญและยาว เชน

พนธะไฮโดรเจนในกรดมาลอก (maleic acid) สตรเคม (HOOCH = CHOOH)

O OC

CCC OO

H

H HH

พนธะไฮโดรเจนพนธะไฮโดรเจนใน 2 - ไนโตร - ฟนอล

CC C C

CC

N OHO

O

HHH

H

พนธะไฮโดรเจน

พนธะไฮโดรเจนในกรดนวคลอก

N CN

CCCN

C NH

HH

NH H

C NC

CCNH O

CH3H

O

Adenine Thymine

N CN

CCC

N HH

HH

O C NC

CCN

N CN

HO

NHH

cytosine Guanine

รปท 19 พนธะไฮโดรเจนภายในโมเลกลทเกดในพอลเปปไตด เชน โปรตน

นอกจากนยงมพนธะไฮโดรเจนทเกดในโมเลกลของ RNA DNA และในสารอนทรยชนดทมหมฟงกชน -OH , -NH2 , -COOH ใ น โ ม เ ล ก ล ม า ก ก ว า 1 ห ม เ ช น (COOH)2 ,

NH2 OH

OH COOHและ

พนธะไฮโดรเจนทเกดในผลกสารไอออนก เชน ผลกจนส CuSO4. 5H2O , CaSO4 . 2H2O

พนธะไฮโดรเจนในผลกจนส (CuSO4. 5H2O)

CuO HHH

H O

HHOOH

H

OHH

SOO O

O

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลโคเวเลนตกบพลงงานการละลาย

เมอนำาสารประกอบโคเวเลนตสองชนดมาละลายกนเกดเปนสารละลาย แลวจะมการเปลยนแปลงพลงงานโดยดดพลงงานเขาไปทำาลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวทำาละลายของตวทำาละลายและตวถกละลายกอนละลายและคายพลงงานออกมาหลงจากเกดแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของตวทำาละลายกบตวถกละลาย ถาพลงงานทดดเขาไปทงหมดกอนละลายมากกวาพลงงานทคายออกมาหลงละลาย การละลายนนกเปนแบบดดพลงงาน และถาพลงงานทดดเขาไปทงหมดกอนละลาย นอยกวาพลงงานทคายออกมาหลงละลาย การละลายนนกเปนแบบคายพลงงาน เชน

* การผสมเอทานอลกบนำ1าเปนสารละลายแลวคายพลงงาน มการเปลยนแปลงเปนขนตอนดงน

ข1นท I กอนผสม เอทานอลกบนำาตองดดพลงงานเขาไปทำาลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของเอทานอลและดดพลงงานเขาไปทำาลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของนำา (ซงแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของเอทานอลและของนำาตางกเปนพนธะไฮโดรเจน)

ข1นท II หลงผสม เอทานอลกบนำาตองการคายพลงงานออกมา เนองจากเกดแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของเอทานอลกบนำา ซงเปนแรงยดเหนยวระหวางไฮโดรเจนอะตอมซงเปนขวบวกกบออกซเจนอะตอมซงเปนลบในโมเลกลทงสอง

เนองจากการผสมเอทานอลกบน ำาเป นแบบคายพลงงาน แสดงวาพลงงานทดดเขาไปในขนท I ทงหมดนอยกวาพลงงานท

คายออกมาจากขนท II และพลงงานทคายออกมานมคามากพอทจะถอวาแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของเอทานอลกบนำาเปน พนธะไฮโดรเจน

ในการผสมสารโคเวเลนตคใด ๆ เขาดวยกนแลวมการพลงงานเกดขน และโมเลกลโคเวเลนตทผสมกนมธาต H และ O (หรอ F หรอ N ) เปนองคประกอบดวย การผสมสารโคเวเลนตคเหลานนนาจะมแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลเปนพนธะไฮโดรเจนได เชน การผสมกรดอะซต ก (CH3COOH) กบนำา (H2O) มการคายพลงงานเกดพนธะไฮโดรเจนขนระหวางโมเลกลของกรดอะซตก กบนำา ดงน

CH3 C OO H

HHO

พนธะไฮโดรเจน* การผสมเอทานอลกบเฮกเซนเปนสารละลายแลวดด

พลงงาน ทงนเนองจากมการเปลยนแปลงพลงงานเปนขนตอนดงน

ข1นท 1 กอนผสม เอทานอลกบเฮกเซนตองดดพลงงานเขาไปทำาลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของเอธานอล (ซงเปนพนธะไฮโดรเจน) และดดพลงงานเขาไปท ำาลายแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของเฮกเซน(ซงเปนแรงแวนเดอรวาลส)

ข1นท 2 หลงผสม เอทานอลกบเฮกเซนตองคายพลงงานออกมา เนองจากเกดแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลของเอทานอลกบเฮกเซนซงเปนแรงแวนเดอรวาลส

เนองจากการผสมเอทานอลกบเฮกเซนเปนแบบดดพลงงาน แสดงวาพลงงานทดดเขาไปในขนท 1 ทงหมดมากกวา พลงงานทคายออกมาจากขนท 2 และการทสารทงสองละลายเขาดวยกนได เพราะมสวนทเปนโมเลกลไมมขวดงดดกน ดงน

H - O - C - C - HH - C - C - C - C - C - C - HH H HH HHHH

HH H H H H H Hแรงแวนเดอรวาลส

ลกษณะสำาคญเกยวกบการละลายของโมเลกลโคเวเลนต1. โมเลกลมขว ละลายนำาไดเพราะโมเลกลมขวสามารถสอด

แทรกในนำาแลวเกดแรงดงดดระหวางโมเลกลของนำากบขวของโมเลกลมขวนน

2. โมเลกลไมมขว ไมละลายนำา เพราะโมเลกลไมมขวไมเกดแรงดงดดระหวางขวของโมเลกลของสารกบโมเลกลของนำา ทำาใหไมมการสอดแทรกกนระหวางโมเลกลของสารกบโมเลกลของนำาจงไมละลายนำา

3. ปรากฏการณทโมเลกลมขวทเขาลอมรอบไอออน เรยกวา Solvation แตถ าเป นน ำาล อมรอบไอออนเรยกวา ไฮเดรชน (Hydration)

4. โมเลกลมข ว จะละลายไดในโมเลกลมข ว เชน ก าซไฮโดรเจนคลอไรดละลายนำาได

โมเลกลไมมข ว จะละลายไดในโมเลกลไมมข ว เชน มเทนละลายไดใน C6H6 หรอ CCl4-----------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------

พนธะโคเวเลนตกบโครงผลกรางตาขายสารโคเวเลนตสวนใหญมจดเดอด จดหลอมเหลวตำา ไมนำา

ไฟฟาทงในสถานะของแขง ของเหลว และกาซ แตมสารโคเวเลนตบางอยางมจดเดอด จดหลอมเหลวสง เพราะภายในโครงสรางเปนแบบโครงผลกรางตาขาย (Network covalent solids) เชน แกรไฟต เพชร หนควอทซ(SiO2) และคารบอรนดม (SiC)

1. เพชร (Diamond)เพชร (Diamond) เป นร ปหน งของธาตคารบอน ม

โครงสรางเป นผล กสามมต คารบอน 1 อะตอมมเวเลนต อเลกตรอนเทากบ 4 จงสามารถเกดพนธะโคเวเลนตกบอะตอมคารบอนขางเคยงอก 4 อะตอม จากการวดความยาวพนธะระหวางอะตอมระหวางอะตอมคารบอนกบคารบอนเทากบ 154.45 pm ยาวเทากบพนธะเดยวพอด เพชรมลกษณะโครงสรางเปนรปทรงสหนาเชอมโยงกนเปนตาขาย 3 มต อะตอมของคาณบอนจงถกยดไวแนน เพชรจงมความแขงมาก และเนองจากคารบอนแตละอะตอมใชเวเลนตอเลกตรอนสรางพนธะโคเวเลนตหมด ไมมอเลกตรอนอสระทจะใชเคลอนท ดงนนเพชรจงไมนำาไฟฟา

รปท 20 แบบจำาลองแสดงโครงสรางของเพชร2. แกรไฟต (Graphite)

แกรไฟต (Graphite) เป นรปหนงของธาตคารบอน ม โครงสรางเปนชน ๆ ภายในชนเดยวกนคารบอนแตละอะตอมสรางพนธะโคเวเลนตกบอะตอมขางเคยงอก 3 อะตอม จากการวดความยาวพนธะแตละพนธะภายในชนเดยวกนของแกรไฟตยาว 141.5 pm และจากขอมลทราบวาพนธะเดยวระหวางอะตอมคารบอนมความยาว 154 pm สวนพนธะค ระหวางอะตอมคารบอน มความยาว 134 pm ดวยเหตนพนธะโคเวเลนตของอะตอมคารบอนในชนเดยวกนของแกรไฟตมลกษณะกำากงระหวาง

พนธะเดยวกบพนธะค แสดงวาคารบอนในชนเดยวกนของแกรไฟตสามารถเกดเรโซแนนซไดเชนเดยวกบ SO2

รปท 21 การเกดเรโซแนนซของแกรไฟตในชนเดยวกนการทคารบอนแตละอะตอมสรางพนธะโคเวเลนตกบคารบอน

อะตอมอนอก 3 อะตอมทอยใกลเคยงกนภายในชนเดยวกน ดงนนคารบอนแตละอะตอมจะมเวเลนตอเลกตรอนเหลออก อเลกตรอนไมอยกบท เคลอนทไดอสระทวไปภายในชนเดยวกน แกรไฟตจงนำาไฟฟาไดดเฉพาะในทศทางทขนานกบชนเทานน

ในผลกแกรไฟตระหวางชนของแกรไฟตยดกนดวยแรงแวนเดอรวาลส ชนของคารบอนแตละชนหาง 335 pm ซงเปนระยะทยาวกวาพนธะระหวางคารบอนกบคารบอนในชนเดยวกน ผลกแกรไฟตจงแตกออกจากกนไดงาย สามารถใชเปนสารหลอลน และใชท ำาไสดนสอได

รปท 22 แบบจำาลองแสดงโครงสรางของแกรไฟตโครงสรางของเพชรและกรไฟตทอะตอมจดเรยงตวเปนรางแห

คลายตาขาย เรยกวาโครงผลกรางตาขาย (Network covalent

solid) สารเหลานไมมสตรโมเลกล เนองจากไมสามารถบอกตำาแหนงเร มตนและสนสดได จงเขยนแสดงดวยสตรแอมพรคลแทนเปนสตรเคมของสาร เชน เพชรและแกรไฟต เขยนแทนดวย C ผลกซลคอนไดออกไซด หรอหนควอทซ เขยนแทนดวย SiO2

ผลกซลคอนคารไบดหรอคารบอนรนดม เขยนแทนดวย SiCลกษณะสำาคญของสารโคเวเลนตทมสตรโครงสรางเปนแบบ

โครงผลกรางตาขาย1. เปนผลกของแขง2. เกดกบสารโคเวเลนตได 2 แบบ คอ ธาต เชน แกรไฟต

เพชร , สารประกอบ เชน ซลคอนไดออกไซด , ซลคอนคารไบด3. ม จ ด เ ด อ ด แ ล ะจ ด ห ล อ มเ ห ล ว ส ง เ ช น เ พ ช ร ม

จดหลอมเหลว 3550 0C แกรไฟตมจดหลอมเหลว 3652 0C4. ไมละลายนำา5. ไมมสตรโมเลกล มแตสตรแอมพรคล (สตรอยางงาย)

*************************************************************************************

ใบความรท 19เรอง พนธะโลหะ

******************************************************** ครศกดอนนต อนนตสข

พนธะโลหะ (Metallic bond) คอ พนธะทเกดเนองจากแรงดงดดระหวางไอออนบวกซงเรยงชดกนกบเวเลนตอเลกตรอนทเคลอนทอยโดยรอบทงกอนโลหะ และการทเวเลนตอเลกตรอนเคลอนทไดอยางอสระ เพราะโลหะเปนธาตทมเวเลนตอเลกตรอนนอยและมค าพลงงานไอออนไนเซชนต ำา จงท ำา ให เก ดกล มหมอกอเลกตรอนและไอออนบวกไดงาย

อนง พนธะโลหะมเวเลนตอเลกตรอนทยดกบไอออนบวกไมไดเป นของอะตอมใดอะตอมหนงเพยงอะตอมเดยว แตเวเลนตอเลกตรอนทกตวสามารถเคลอนทไปยงอะตอมอน ๆ ได ซงแตกตางจากพนธะโคเวเลนต ทงนเพราะในกอนโลหะแตละอะตอมจะมอะตอมอนลอมรอบ 8 หรอ 12 อะตอม อะตอมจงมเวเลนตอเลกตรอนไมพอทจะทำาใหเกดคอเลกตรอนทใชรวมพนธะระหวางอะตอมแตละอะตอมเขาดวยกนทงหมดได ดงแบบจำาลองของกลมหมอกอเลกตรอน (Electron-sea model) ของกอนโลหะ

รปท 1 แบบจำาลองกลมหมอกอเลกตรอน (Electron-sea model) ของกอนโลหะ

จากแบบจ ำาลองของกล มหมอกอเล กตรอนในก อนโลหะ สามารถนำามาอธบายสมบตบางประการของโลหะไดดงน

1. การทโลหะมจดเดอดจดหลอมเหลวสง อธบายไดวา ไอออนบวกทอยกบทสงแรงดงดดกบเวเลนตอเลกตรอนทเคลอนทไปมาอยางแรง และยดกนอยางเหนยวแนน

โลหะใดทมเวเลนตอเลกตรอนเพมขน จะทำาใหจดหลอมเหลว จดเดอด ความแขง ความหนาแนนและความรอนแฝงในการกลายเปนไอ จะเพมขนตารางท 1 แสดงจดหลอมเหลว ความหนาแนนและความรอนแฝง

ของการกลายเปนไอเพมขนตามเวเลนตอเลกตรอนของโลหะโลหะ เวเลนต

อเลกตรอนจดหลอมเหล

ว (0C)ความหนา

แนน (g/cm3)

ความรอนแฝงของการกลาย

เปนไอ (kcal/mol)

NaMgAl

123

98650660

0.971.742.70

23.131.567.9

2. การทโลหะนำาไฟฟาไดด อธบายไดวา มเวเลนตอเลกตรอนเคลอนทไปมาทงกอนโลหะทกทศทกทาง แตโลหะจะนำาไฟฟาลดลงเมออณหภมสงขน เนองจากไอออนบวกเกดการสนสะเทอนถและชวงกวางมากทำาใหอเลกตรอนเคลอนทไมสะดวก

3. การทโลหะมผวมนวาว อธบายไดวา กลมหมอกอเลกตรอนทเคลอนทไดโดยอสระกระทบกบแสงทเปนคลนแมเหลกไฟฟาทำาใหผวโลหะสามารถสะทอนแสงไดด

4. การทโลหะตแผเปนแผน หรอดงเปนเสนได อธบายไดวา ไอออนบวกในกอนโลหะแตละไอออนอยในสภาพเหมอน ๆ กนไดรบแรงดงดดจากประจลบเทากนทงกอนโลหะ ไอออนบวกจงเลอนไถลไดไมหลดจากกน ในขณะเดยวกนกรกษาระยะระหวางนวเคลยสและรกษาโครงผลกในกอนโลหะไวอยางเดม

5. การทโลหะเคาะแลวเสยงกงวาน อธบายไดวา แรงยดเหนยวระหวางไอออนบวกกบเวเลนตอเลกตรอนของกอนโลหะแขงแรงมากประกอบกบไอออนบวกอยใกลชดกนมากท ำาใหการส นสะเทอนของอนภาคในกอนโลหะสงแรงสนสะเทอนไปถงกนอยางรวดเรว จงเกดเสยงออกมาดวยความถคอนขางสงเปนเสยงกงวาน

ตารางท 2 เปรยบเทยบความแขงแรงของชนดพนธะแบบตาง ๆชนดพนธะ ความแขงแรงของพนธะ

(kJ/mol)พนธะโลหะ(ประมาณ)พนธะไอออนกพนธะโคเวเลนตแรงดงดดระหวางโมเลกลโคเวเลนต

80 - 600100 - 450100 - 500

1 - 30

ตารางท 3 การเปรยบเทยบชนดของพนธะตามโครงสรางโลหะ

(giant mettallic)

สารโครงผลกรางตาขาย(giant

molecular)

สารไอออนก(giant ionic)

สารโคเวเลนต

(simple molecula

r)1.โครงสรางก. ตวอยางข . ชน ดของอนภาคค . ชน ดของสาร

Na , Fe , Cu ,Auอะตอม

ธาตโลหะหรออโลหะผสมม EN. ตำา

เพชร , SiC , SiO2

อะตอมธาตอโลหะในหม IVA ห ร อสารประกอบของธาตในหม IVA

NaCl , CaO ,KO

Hไอออน

สารประกอบระหวางโลหะ-อโลหะทม EN. ตางกนมาก

I2 ,CH4 , HCl , N2โมเลกล

ธาตอโลหะหรอสารประกอบอโลหะทม EN. สง

2. ชนดของพนธะ

พนธะโลหะ พนธะโคเวเลนตแบบโครงผลก

รางตาขาย

พนธะไอออนก

พนธะโคเวเลนต

3.สมบตก . ส ถ า น ะ ท อณหภมหอง

ของแขง ของแขง ของแขงของเหลวหรอก าซ (ยกเวน P4 ,I2 ,S8 ของแขง)

ข. ความแขง แขงและเหนยว

แขงแตเปราะ แขงแตเปราะ

ออน

ค . ก า ร น ำาไฟฟา

เปนตวนำาไฟฟาทดเมอเปนของแขง

หรอของเหลว

ไ ม น ำา ไ ฟ ฟ า ย ก เ ว น แ ก ร ไฟต

ไม น ำา ไ ฟฟ าเ ม อ เ ป นของแขง แตเ ม อหลอมเหลวนำาไฟฟาไดด

ไม น ำา ไ ฟฟ า ยก เว นสารโคเวเลนตทม ส ม บ ต เปนกรด นำาไฟฟาได

ง . ก า ร ไมละลายใน ไมละลายในตว ละลายไดใน โม เลก ลม ข วละลายในตวทำา

ละลาย ตวทำาละลายมขวและไมมข ว แ ต ล ะลายในโลหะทหลอมเหลว

ทำาละลายทกชนด

ตวทำาละลายม ข ว ไ ม ละลายในตวท ำา ล ะ ล า ยไมมขว

ล ะ ล า ย ม ข ว ส วน โม เลก ลไ ม ม ข ว จ ะละลายในตวทำาละลายไมมขว

******************************************************************************