chemical bond

พนธะเคม

อะตอมของธาตสวนใหญจะอยรวมตวกน ซงอาจจะรวมตวกบอะตอมของธาตชนดเดยวกน หรอกบธาตตางชนด เกดเปนโมเลกล

เชน O2, CH4, C6H12O6 (glucose) เปนตน

แรงดงดดระหวางอะตอมทท าใหอะตอมอยดวยกนในรปของโมเลกล เรยกวาพนธะเคม (Chemical bond)

ท าไมอะตอมตองมการฟอรมพนธะกบอะตอมตวอน?

อะตอมของธาตสวนใหญในตารางธาตไมสามารถอยอยางอสระอะตอมเดยวได มเพยงไมกธาตทอะตอมสามารถอยไดอยางอสระโดยไมตองรวมตวกน

คณรไมวาธาตเหลานนมอะไรบาง ? และเพราะอะไร

ประเภทของพนธะเคมทจะกลาวถงในบทนไดแก

พนธะอออนก (Ionic bond)

พนธะโควาเลนต (Covalent bond)

พนธะโลหะ (Metal bond)

พนธะอออนก (Ionic bond) : เปนพนธะทเกดจากแรงกระท าระหวางอะตอม 2 อะตอมทมประจตางกน โดยจะเกดการแลกเปลยนอเลกตรอนเกดขน ท าใหเกดแรงดงดดทางไฟฟาสถตระหวางประจทตางกน โดย

atom ทสญเสย e- จะกลายเปน อออนบวก (Cation) atom ทรบ e- จะกลายเปน อออนลบ (Anion)

เชน NaCl

Na11

1s 2s 2p 3s 3p 3d Cl9

1s 2s 2p 3s 3p 3d

อาจกลาวไดวากลไกการเกดพนธะอออนกเกดผานปฏกรยา 2 ขนตอนดงน 1. ขนการแตกไอออนของ Na และการรบอเลกตรอนของ Cl

Na . Na+ + e-

Cl . . . . . . . + e- Cl . . . . . . . . -

2. ไอออนทเกดขนมารวมกน

Na+ Cl . . . . . . . . - + Na+ Cl . . . . . . . . -

กรณอนทสามารถเกดพนธะอออนกได

เชน การเผาแคลเซยมในบรรยากาศออกซเจน

2Ca(s) + O2(g) 2CaO

การเผาลเทยมในอากาศ 4Li(s) + O2(g) 2Li2O

จงเขยนสตรอยางงายของสารประกอบอออนกตอไปน 1. Na กบ Cl 2. Mg กบ P 3. Mg กบ O 4. Mg กบ N2

5. Na+ กบ CO32- 6. Ca2+ กบ PO4

3-

7. Na กบ S 8. Mg กบ Cl 9. Al กบ O 10. PO4

3- กบ Na+

พนธะโควาเลนต (Covalent bond) : เปนพนธะทเกดจากการใชอเลกตรอนวงนอก (Valence electron) 1 คหรอมากกวารวมกนระหวางอะตอม 2 อะตอม

จ านวนพนธะโคเวเลนตทเกดขนระหวางอะตอมอาจคาดคะเนไดจากจ านวนเวเลนตอเลกตรอนของธาตนน และจ านวนเวเลนตอเลกตรอนทตองมเพมเพอท าใหอะตอมนนมโครงสรางอเลกโตรนกเหมอนแกสเฉอย

กฎออกเตต (Octet) และกฎขอยกเวนจงถกน ามาใชในการพจารณาจ านวนพนธะโคเวเลนต

กฎออกเตต : อะตอมใดๆมแนวโนมทจะสรางพนธะจ านวนหนง (1 พนธะ หรอมากกวา) เพอท าใหอะตอมนนๆ มอเลกตรอนวงนอก ครบ 8 เชน F2 โมเลกล

. . . . . . + อเลกตรอนวงนอกทไมใช ในการเกดพนธะรวมกน

F .

อเลกตรอนวงนอกทใช ในการเกดพนธะรวมกน

F . . . . . . . F .

. . . . . . F . . . . . . .

กฎขอยกเวน

1. กรณทจ านวน valence e- สงสดไมสามารถครบ 8 ได (ธาตในหม 2 และ 3)

2. กรณทจ านวน valence e- สงสดสามารถเกน 8 ได (ธาตท valence e- ม ชน d-orbital)

3. กรณทโมเลกลมจ านวนอเลกตรอนเปนจ านวนค

เชน 1. Be4 : H-Be-H 2. S16 : Cl-S-Cl, , 3. NO : e- = 11 ,

S .. Cl Cl

Cl Cl

..

.. S

Cl

Cl Cl Cl

Cl .. .. N=O .. .

ทฤษฏโมเลกลารออรบตอล

1. อะตอมมกออรบตอล คอบรเวณรอบๆนวเคลยสทมโอกาสพบอเลกตรอนมากทสด ซงอเลกตรอนเหลานนถกแบงโดยระดบชนพลงงาน

ระดบพลงงานหลก, n 1 2 3 4

จ านวน e- สงสด, 2n2 2 8 18 32

ระดบพลงงานยอย 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f

จ านวน e- สงสดตอระดบพลงงานยอย

2 2 6 2 6 10 2 6 10 14

การเตมในออรบตอล 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14

ออรบตอลตอระดบพลงงานยอย 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7

ตวอยาง รปรางของอะตอมมกออรบตอลแบบ s และ แบบ p

s orbital

p orbital

2. โมเลกลารออรบตอลแบบมพนธะ (Bonding molecular orbital , BMO) และ โมเลกลารออรบตอลแบบตานพนธะ (Anti-bonding molecular orbital, BMO)

การรวมกนของ s ออรบตอลแบบมพนธะ หรอแบบผลบวก และแบบตานพนธะ หรอแบบผลตาง

การรวมกนของ p ออรบตอลแบบมพนธะ หรอแบบผลบวก และแบบตานพนธะ หรอแบบผลตาง สามารถรวมได 2 ลกษณะคอ

1. รวมตามแนวปลาย 2. รวมตามแนวขาง

3. ไฮบรดออรบตอล (Hybrid orbital)

การใชหลกการซอนทบกนของออรบตอลทมอเลกตรอยเดยวอย พบวาไมสามารถใชไดกบโมเลกลทซบซอนขน เชน

C6 2p

2s

พบวาอะตอมคารบอนม e- เดยวใน 2p ออรบตอล 2 ตว ดงนนควรเกดพนธะโคเวเลนตกบอะตอมอนไดเพยง 2 พนธะเทานน แตความจรงแลวคารบอนสามารถเกดได 4 พนธะ โดยพจารณาจากการผสมกนของ s และ p ออรบตอลเขาดวยกน เรยก ไฮบรดออรบตอล ไฮบรดออรบตอล จะมลกษณะ สมบต และระดบพลงงานเทากนทกประการ

C6 2p

2s sp3 ไฮบรไดเซชน

ระดบพลงงานของออรบตอลในสภาวะพน (s2p2) ระดบพลงงานของ sp3 ไฮบรดออรบตอล

เชน คารบอน เกดการรวมกนของ s ออรบตอล 1 ออรบตอล และ p ออรบตอล 3 ออรบตอล เกดเปน sp3 ไฮบรไดเซชน

เมอน าคารบอนไปฟอรมพนธะกบไฮโดรเจน จงไดเปน CH4 ทมโครงสรางเปนรปสามเหลยมดานเทา 4 หนา

H 4 อะตอม

4. การพจารณาระดบพลงงานของโมเลกลารออรบตอล

หลกการ : BMO จะมพลงงานต ากวา AMO ประเภทเดยวกนเสมอ และต ากวาระดบพลงงานของอะตอมมกออรบตอลทใชสรางดวย

เชน -ระดบชนพลงงานหลก n = 1 (1s)

1s 1s

ss

ss *

BMO

AMO

เชน -ระดบชนพลงงานหลก n = 2 (2s, 2p)

2s 2s ss

ss *

BMO

AMO px py sz

sz * px * py *

BMO

AMO

2p 2p

ยกเวนกรณส าหรบ O2 และ F2 ท และ มระดบพลงงานสงกวา px py sz

เชน ระดบพลงงานโมเลกลารออรบตอลและการจดเรยงอเลกตรอน ในโมเลกลของ (ก) ไนโตรเจน และ (ข) ออกซเจน

พนธะโคเวเลนตมขว (Polar covalent bond) : ลกษณะการเกดพนธะเหมอนกบการเกดพนธะโคเวเลนตโดยทวไป แตตางกนตรงอะตอมทใชในการเกดพนธะมคา EN ทแตกตางกน (แตกตางกนไมเกน 2) ซงการทอะตอมมคา EN ทแตกตางกนสงผลใหอะตอมแตละตวมความ สามารถในการดงดดอเลกตรอนเขาหาตวเองไดดมากนอยตางกน สงผลใหอเลกตรอนทใชรวมกนใชเวลาอยกบอะตอมหนง (EN สง) นานกวาอกอะตอมหนง (EN ต า)

พนธะโคออรดเนตโคเวเลนต (Coordinate covalent bond) : พนธะโคเวเลนตทเกดขนโดยอะตอมหนงเปนตวใหคอเลกครอนเพอเกดพนธะ ซงมกเกดกบโมเลกลทมอเลคตรอนคโดดเดยวเหลอ และเมอใชไปแลวกมจ านวนอเลกตรอนวงนอกไมเกน 8 เชน NH3 กบ H+

.. N H + H+

H

H [ ] .. N H

H

H H + [ ] N H

H

H H + , NH4

+

จงแสดงการฟอรมพนธะโคออรดเนตโคเวเลนต ระหวาง NH3 กบ BCl3?

ขอแตกตางของพนธะโคเวเลนต กบพนธะอออนก

พนธะโคเวเลนต พนธะอออนก

1. ใชอเลกตรอนรวมกน 1. เกดการแลกเปลยนอเลกตรอน (Elcetrons equally shared) (Electron transferred)

2. อะตอมทงสองมคา ENใกลเคยงกน 2. อะตอมทงสองมคา EN แตกตางกนมาก

เชน H2, Cl2, CH4 เชน LiF, MgO

จงตอบวาโมเลกลตอไปนยดกนดวยพนธะอะไร (ionic bond, covalent bond หรอ polar covalent bond)

1. Br2

2. PCl.

3. LiCl

4. ClF

5. MgCl2

พนธะโลหะ : อะตอมของสารประกอบทยดกนดวยพนธะโลหะ ท าให สารประกอบนน 1. น าไฟฟาและความรอนไดด 2. มลกษณะเปนเงาและมความวาวเมอถกแสง 3. สามารถดงเปนเสน ตเปนแผน หรอบดงอได

โลหะโดยทวไปจะมจ านวนเวเลนซอเลกตรอนนอย โดยทวไปมเพยง 1,2 หรอ 3 อเลกตรอน แตจะมจ านวนอะตอมขางเคยงเปนจ านวนมาก ท าใหจ านวนเวเลนซอเลกตรอนโดยรวมมจ านวนมากดวย และดวยเหตทอะตอมมขนาดเลกอยตดกนเปนจ านวนมาก พนธะโคเวเลนตประจ าท (localized covalent bond) ไมนาจะเกดในโลหะ แตนาจะเปนพนธะทอเลกตรอนเคลอนทไปยงอะตอมตางๆ ได

ทฤษฎทนยมน ามาใชอธบายการเกดพนธะโลหะไดแก 1. ทฤษฎแบบจ าลองทะเลอเลกตรอน (electron sea model) และ 2. ทฤษฎแถบพลงงาน (bond theory)”

1. ทฤษฎแบบจ าลองทะเลอเลกตรอน

ทฤษฎนอาศยพนฐานทวาอเลกตรอนวงนอกของโลหะไมอยคงทเฉพาะกบอะตอมใดอะตอมหนง แตจะสามารถเคลอนทไปยงอะตอมอนๆ ได โดยอาจจนตนาการไดวาโลหะเปนกลมของไอออนบวกจมอยในทะเลของอเลกตรอนวงนอกทเคลอนทได

ทฤษฎนสามารถอธบายการเปนตวน าไฟฟาไดด เพราะอะไร ?

แบบจ าลองทะเลอเลกตรอน

นอกจากนนเนองจากอเลกตรอนสามารถเคลอนทไดอยางอสระ ท าใหอเลกตรอนไมเปนสมบตของอะตอมใดอะตอมหนง พนธะทเกดขนจงเปนแบบทอเลกตรอนไมอยกบท เพราะฉะนนระนาบของอะตอมอาจเคลอนทบนระนาบอนไดงาย ท าใหโลหะสามารถหกงอไดโดยไมแตกออกจากกน

การเคลอนทของระนาบในผลกโลหะ

ในขณะทถาผลกไอออนกมการเคลอนท จะเหนวาประจเดยวกนอยตรงกนซงแรงผลกระหวางประจทเหมอนกนจะแรงมากจนผลกไมสามารถเสถยรอยได การแตกหกจงเกดขน

การเคลอนทของระนาบในผลกไอออนก

2. ทฤษฎแถบพลงงาน (Band theory) : ทฤษฎนอาศยพนฐานของทฤษฎโมเลกลารออรบตอล คอถาม 2 อะตอมมกออรบตอลรวมกนกจะไดสองโมเลกลารออรบตอล โดยออรบตอลหนงมพลงงานสงเปนแบบตานพนธะ (AMO) อกอนหนงมพลงงานต าเปนแบบมพนธะ (BMO) แตละโมเลกลารออรบตอลสามารถบรรจอเลกตรอนไดไมเกน 2 อเลกตรอนโดยมสปนตรงขามกน

เมอมอะตอมมากขนและจ านวน MO มากขน ระดบพลงงานของ MO จะตางกนนอยลง ระดบพลงงานทใกลชดกนมากนจะดเสมอนเปนแถบตอเนองกน จงเรยกวาแถบพลงงาน (energy band) กรณของ Li แถบ พลงงานไดมาจาก 2s orbital จะเรยกวาแถบ 2s

ตวอยาง การบรรจอเลกตรอนของโลหะลเทยม

แถบอนญาต (allowed band) และชองตองหาม (forbidden gap)

•Multiple bond (พนธะคและพนธะสาม)

เกดจากการทอะตอม 2 อะตอม ทมาใชอเลกตรอนรวมกนมการใชอเลกตรอนรวมกนมากกวา 1 ค เชน O2

O . .

.. .. O .. .. . . O . .

.. .. O .. .. . .

O . .

.. .. O .. .. . . O .. .. O

.. .. ออกซเจนทง 2 อะตอมมอเลกตรอนวงนอก = 7

ออกซเจนทง 2 อะตอมมอเลกตรอนวงนอก = 8

จงเขยนสตรโครงสรางแบบจดของ 1. แกสไนโตรเจน 2. อเทน (C2H6) 3. เอทลน (C2H4) 4. อะเซทลน (C2H2)

เรโซแนนซ (Resonance) : หมายถง การใชโครงสรางลวอสตงแต 2 โครงสรางขนไปแทนโมเลกลใดโมเลกลหนง

ขอควรระวง คอ การจะเปนโครงสรางเรโซแนนซไดสารตองมการ

จดเรยงตวของอะตอมเหมอนกน ตางเพยงการกระจายอเลกตรอนในพนธะเทานน เชน SO2

S O

O .. ..

.. S O

O .. ..

..

หลกในการตดสนวาโครงสรางเรโซแนนซ แบบใด ควรเปนไปไดมากทสดม หลกในการตดสนดงนคอ 1. มประจฟอรมาลต าสด 2. อะตอมทม En สงกวามกมประจฟอรมาลเปนลบ เนองจากม ความสามารถดงดดอเลกตรอนมากกวา (แตไมเสมอไป) 3. อะตอมชนดเดยวกนจะไมมประจฟอรมาลทมเครองหมายตรง ขาม (มเครองหมายตรงขามได แตความนาจะเปนส าหรบ โครงสรางนนๆจะลดลง) 4. เปนไปตามกฎออกเตตมากทสด

ประจฟอรมาล : มกใชกบการพจารณาสารโคเวเลนตซงถอวาพนธะทยดอะตอมเขาดวยกนเปนผลจากการใชเวเลนซอเลกตรอนรวมกน แมวาบางกรณสารโคเวเลนตนนจะมประจรวมเปนศนย แตเมอพจารณาเปนอะตอม อะตอมแตละตวอาจมประจเปนศนย ในขณะทบางอะตอมเสมอนวามอเลกตรอนเกนมา กจะมประจเปนลบ และขณะทบางอะตอมอาจเสมอนวาเสยอเลกตรอนไป กจะมประจเปนบวก ซงเรยกประจเหลานวา ประจฟอรมาล (formal charge)

การค านวณประจฟอรมาลบนอะตอมหนงๆ ท าไดดงน ประจฟอรมาล = V - N - 1/2 B เมอ V = จ านวนเวเลนซอเลกตรอนของอะตอมทสนใจ N = จ านวนเวเลนซอเลกตรอนทไมสรางพนธะ (non-bonding electron) B = จ านวนอเลกตรอนทงหมดในพนธะรอบอะตอมนน

จงเขยนโครงสรางแบบลวอส และหาประจฟอรมาลของ S และ O จาก SO3 และ SO3

2- ?

เชน ค านวณประจฟอรมาลของ O3

O O O .. .. .. .. .. ..

O = 6 – 4 – ½(4) = 0 O = 6 – 2 – ½(6) = +1 O = 6 – 6 – ½(2) = -1

O O O .. .. .. .. .. ..

0 +1 -1

การท านายโครงสรางของโมเลกล มรากฐานมาจากแนวคดทวาอเลกตรอนในวงเวเลนซ ซงกคออเลกตรอนในชนพลงงานนอกสดมสวนเกยวของกบการสรางพนธะเคมเทานน ซงเมอมการฟอรมพนธะ อเลกตรอนเหลานจะมการจดเรยงตวใหอยหางกนมากทสด โดยโครงสรางทเหมาะสมของโมเลกลนนๆจะเปนรปทรงทอเลกตรอนในโมเลกลผลกกนนอยทสด เรยกทฤษฎนวา ทฤษฎการผลกคอเลกตรอนในวงเวเลนซ (Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory, VSEPR)

ถาเขยนสตรโมเลกลแบบ AXmEn เมอ A = อะตอมกลาง X = อะตอมหรอหมอะตอมทยดอยกบ A โดยใชพนธะโคเวเลนต E = สญลกษณแทนคอเลกตรอนทไมใชสรางพนธะ m = จ านวนคอเลกตรอนทใชสรางพนธะ n = จ านวนคอเลกตรอนทไมใชสรางพนธะ

เชน จงเขยนสตรโมเลกลแบบ AXmEn ของ SF4 และ ICl4-

SF4 ICl4-

จ านวนเวเลนซอเลกตรอนของอะตอมกลาง 6 7 จ านวนอเลกตรอนทเขารวมในการสรางพนธะ 4 4 จ านวนอเลกตรอนจากประจ - 1 รวม 10(5) 12(6) คอเลกตรอนทใชสรางพนธะ 4 4 คอเลกตรอนทไมใชสรางพนธะ 1 2 สตรโมเลกลแบบ AXmEn AX4E1 AX4E2

F SF4 S ..

F F F

ICl4- I Cl Cl

Cl Cl .. ..

สรปใจความส าคญของทฤษฎ VSEPR 1. รปรางของโมเลกลหรอไอออนทยดกนดวยพนธะโคเวเลนตขนกบคา m

และ n ทงหมดทมอยในวงเวเลนซ คอเลกตรอนเหลานจะมการ จดเรยงตวใหอยหางกนมากทสด เพอใหเกดแรงผลกกนนอยทสด

2. การผลกกนของคอเลกตรอนจะลดลงตามล าดบดงน คโดดเดยว-คโดดเดยว > คโดดเดยว-คสรางพนธะ > คสรางพนธะ-

คสรางพนธะ 3. ส าหรบ multiple bond ใหถอวามอเลกตรอนทรวมสรางพนธะอยเพยง

กลมเดยว 4. การผลกของอเลกตรอนตางๆ ตออเลกตรอนอนๆ คโดดเดยว > พหพนธะ >คสรางพนธะ> อเลกตรอนเดยว

รปรางโมเลกลและไอออนทไมมและมอเลกตรอนคโดดเดยว

1. AX2: BeCl2

โมเลกลทอะตอมกลางไมมอเลกตรอนคโดดเดยว

Cl Be Cl

อเลกตรอนครวมพนธะทง 2 คอยทปลายดานตรงขามของแนวเสนตรงเดยวกน เพอจะไดอยหางกนมากทสด

180o

3. AX4: CH4

มโครงสรางเปนหนารปสามเหลยมดานเทา 4 หนา

C

H

HH

H

109.5o

2. AX3: BF3

B

F

FF

120o

มโครงสรางเปนรปสามเหลยมดานเทาแบนราบ อะตอมทงสอยบนระนาบเดยวกน

5. AX6: SF6

มมพนธะมคาเทากบ 90o ทกพนธะบนทรงแปดหนาถอวาเหมอนกน เราจงไมสามารถใชค าวา แนวแกน และแนวระนาบส าหรบโครงสรางนได

S

F

F

FF

F

F

4. AX5: PCl5

อะตอมทอยดานบนดานบนและดานลางระนาบ 3 เหลยมเรยกวาอยในแนวแกน (axial) สวนอก 3 อะตอมทอยในระนาบ 3 เหลยมเรยกวาอยในแนวระนาบ (equatorial)

P

Cl

Cl

ClCl

Cl

90o

120o

โมเลกลทอะตอมกลางอเลกตรอนคโดดเดยว

แรงผลกระหวาง : คโดดเดยว-คโดดเดยว > คโดดเดยว-คสรางพนธะ > คสรางพนธะ-คสรางพนธะ 1. AX2E: SO2

แรงผลกกนระหวางอเลกตรอนคโดดเดยวกบอเลกตรอนครวมพนธะมมากกวาแรงผลกระหวางอเลกตรอนครวมพนธะดวยกน จากการทดลองพบวามมระหวางพนธะ OSO มคานอยกวา 120o คอ 119.5o

O S O.. ....

.. ..

..

....

....

S

O O

2. AX3E: NH3

อเลกตรอนคโดดเดยวผลกครวมพนธะไดแรงกวาแรงผลกระหวางอเลกตรอนครวมพนธะดวยกน ท าให N-H ทง 3 ถกดนใหเขาใกลกนมากขน

3. AX2E2: H2O

แมวาการจดเรยงอเลกตรอนทง 4 คของน าจะมรปทรง 4 หนาเชนเดยวกบแอมโมเนย แตน ามอเลกตรอนคโดดเดยว 2 คบนอะตอมออกซเจนซงพยายามจกตวใหอยหางกนมากทสดกบอเลกตรอนครวมพนธะ ท าใหพนธะ O-H ถกดนใหเขาหากนมากกวา พนธะ N-H ของแอมโมเนย

N HH

H

..

H O H....

..

O

H H

..

N H H

H ..

แมวาการจดเรยงอเลกตรอนทง 4 คของน าจะมรปทรง 4 หนาเชนเดยวกบแอมโมเนย แตน ามอเลกตรอนคโดดเดยว 2 คบนอะตอมออกซเจนซงพยายามจดตวใหอยหางกนมากทสดกบอเลกตรอนครวมพนธะ ท าใหพนธะ O-H ถกดนใหเขาหากนมากกวา พนธะ N-H ของแอมโมเนย

4. AX4E : SF4

SF

F

F

F

.. S ..

F

F F

F

ทรงเหลยมสหนาเบยว โดยอเลกตรอนคอสระเลอกทจะอยในแนวระนาบ เนองจากมมในแนวระนาบ มคา 120o ซงเมอจดเรยงตวแลวเกดแรงผลกกนนอยทสด

รปรางโมเลกลหรอไอออนทไมม และมอเลกตรอนคอสระ

โครงสรางของโมเลกลทมอะตอมกลางมากกวาหนงอะตอม โดยทวไปแลวเปนการยากทจะระบโครงสรางทแนนอนของโมเลกลทมอะตอมกลางมากกวา 1 อะตอม เรามกจะบอกไดแตเพยงรปรางรอบๆ แตละอะตอมกลาง เชน เมทานอล (CH3OH)

C O H

H

H H Tetrahedral Bent

จงใชแบบจ าลอง VSEPR ท านายรปรางของโมเลกลหรอไอออนตอไปน 1. AsH3

2. OF2

3. AlCl4-

4. I3-

5. C2H4

6. SiBr4

7. CS2

8. NO3-

คาตางๆทเกยวของกบพนธะ และโครงสรางของโมเลกล 1. มมพนธะ ขนอยกบ - จ านวนพนธะโคเวเลนต (จ านวน e- ครวมพนธะ) - จ านวน e- คโดดเดยวรอบอะตอมกลาง

A B B

I

II III

ถา A ม EN สงกวา B แรง III > แรง I ถา A ม EN ต ากวา B แรง III < แรง I

A B B กวาง

A B B แคบ

ธาต F O N Cl Br I S C H P EN 4.0 3.5 3.0 3.2 2.8 2.5 2.5 2.5 2.1 2.1

จากคาตวเลข EN Cl > N แตเมอค านงถงขนาดอะตอม Cl > N ดงนน EN ของ N > Cl

คา EN ของธาตบางตวทควรรจก

จงเรยงมมพนธะของโมเลกลตอไปนจากโมเลกลทมมมพนธะกวางทสดไปยงแคบทสด?

SbH3 PH3 NH3 AsH3

2. สภาพขว การบอกสภาพขว - พนธะ (พนธะมขว พนธะไมมขว) - โมเลกล (โมเลกลมขว โมเลกลไมมขว)

อาศยผลตางของ EN (EN)

H H EN 2.1 2.1

EN = 0

พนธะไมมขว โมเลกลไมมขว

2.1 โมเลกลทประกอบดวยอะตอมของธาตเดยวกน

2.2 โมเลกลทประกอบดวยอะตอมของธาตตางชนดกน

H Cl EN 2.1 3.2

EN = 1.1

พนธะมขว โมเลกลมขว

2.3 โมเลกลทอะตอมกลางมการใชอเลกตรอนวงนอกทงหมดใน การสรางพนธะ

C O EN 3.5 2.5 3.5 พนธะมขว แตเปนโมเลกลไมมขว

O 2+ 1- 1-

C C

H

H

Cl

Cl EN 2.1 2.5 3.2

พนธะมขว โมเลกลมขว

2.4 โมเลกลทอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลออย

O H H

EN 2.1 3.5 2.1 พนธะมขว โมเลกลมขว

3. พลงงานของปฏกรยา (EN) - พลงงานสลายพนธะ (+) - พลงงานสรางพนธะ (-)

* ขอก าหนดคอ สารทเอามาใชค านวณในสวนนตองอยในสภาวะกาซเทานน

A2 (g) + B2 (g) 2AB (g)

E = จ านวนพลงงานพนธะทงหมดของสารตงตน – จ านวนพลงงานพนธะทงหมดของสารผลตภณฑ

= [ (A-A) + (B-B) ] - [ 2(A-B) ]

พลงงานพนธะเฉลย

H2O H + OH E = 500 kJmol-1

OH H + O E = 414 kJmol-1

HOOH HOO + H E = 430 kJmol-1

เชน พลงงานพนธะระหวาง H-O

ดงนนจงมการค านวนแลวกลาวโดยรวมวา H-O มพลงงานพนธะเฉลย = 463 kJ mol-1

จงค านวนวาปฏกรยาตอไปนดดหรอคายพลงงานเทาใด

ก าหนดให H-H = 436.4 kJ mol-1

I-I = 151 kJ mol-1

H-I = 298 kJ mol-1

1. H2(g) + I2(g) 2 HI (g)

2. 2 H2(g) + O2(g) 2 H2O (g) ก าหนดให

H-H = 436.4 kJ mol-1

O-O = 142 kJ mol-1

O=O = 498.7 kJ mol-1 H-O = 460 kJ mol-1

4. ความยาวพนธะ

ระยะทอะตอมอยหางกนนอยทสด (ดงดดกนดทสด) เรยกวา ความยาวพนธะ

ความยาวพนธะของพนธะเดยว พนธะค พนธะสาม ของกลมอะตอมทคลายกนเชน ความยาวพนธะของ C-C แบบตางๆ

โมเลกล ชนดของพนธะ ความยาวพนธะ พลงงานพนธะ (pm) (kJ mol-1) H3C-CH3 C-C 154 348 H2C=CH2 C=C 134 614 HCCH CC 120 839

แรงยดเหนยว - แรงยดเหนยวระหวางอะตอม (ภายในโมเลกล) - แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล

แรงยดเหนยวภายในโมเลกล

พนธะโคเวเลนต พนธะโลหะ พนธะอออนก

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล

แรงลอนดอน พนธะไฮโดรเจน แรงดงดดระหวางขว

1. แรงดงดดระหวางโมเลกลทไมมขว เรยกวาแรงลอนดอน หรอแรงแผกระจาย - แรงแผกระจายจะเพมขนตามขนาดของโมเลกล (น าหนกโมเลกล) - แรงแผกระจายจะขนอยกบการจดเรยงตวของโมเลกล

2. แรงดงดดระหวางโมเลกลทมขว - เกดจากโมเลกลทมสภาพขว เชน CO, SO2

เปรยบเทยบแรงดงดดระหวาง NO และ N2 พรอมทงคาดเดาวาโมเลกลตวไหนม bp. สงกวากน ยกเหตผล และวาดสตรโครงสรางแบบลวอสประกอบ ?

* อะตอมหรอโมเลกลทมขนาดใหญจะมความสามารถในการเกดเปนโมเลกลมขวสงกวาโมเลกลขนาดเลก

3. พนธะไฮโดรเจน มกเกดกบโมเลกลทม H atom เกาะกบ atom ทมคา EN สงๆ และ atom นนม e- คโดดเดยวเหลออย เชน

EN 2.1(H) 4.0(F) HF ม bp = 19.4 oC

H O .. ..

H H O

.. ..

H .. .. H O H

..

H O .. H

H F .. .. .. H F

..

.. ..

..

H F .. ..

EN 2.1(H) 3.5(O) H2O ม bp = 100oC

H2O มคา EN ต ากวา HF แตท าไมคา bp. ของ H2O จงสงกวา ?

ค าถามทายบท

1. ขอความใดตอไปนถกตอง A พนธะโคเวเลนตเปนพนธะทเกดจากการใชอเลกตรอนรวมกนระหวางธาตทมอเลกโทรเนกาตวตใกลเคยงกนหรอ เทากน B พนธะโคเวเลนตเปนพนธะทมทศทางไมแนนอน C พนธะอออนกเปนพนธะทเกดจากธาตทมอเลกโทรเนกาตวตสงกบธาตทมเลขอะตอมต าเทานน D พนธะโลหะเปนพนธะทแขงแรง เพราะอเลกตรอนทงหมดในอะตอมของโลหะสรางแรงยดเหนยวกบอะตอมใกล เคยง (ก) A ถกเพยงขอเดยว (ข) A, C และ D ถก (ค) A, B และ C ถก (ง) ถกทกขอ 2. โมเลกลใดเปนโมเลกลมขว (ก) CO2 (ข) NH3

(ค) SiCl4 (ง) PF5

3. โมเลกลใดมแรงยดเหนยวระหวางพนธะมากทสด (ก) NO (ข) O2

(ค) CO (ง) F2

4. สารประกอบไอออนกมสตรเปน X2Y ถา X เปนธาตทมเลขอะตอมเทากบ 19 Y ควรมเลขอะตอมเทากบเทาไร (ก) 14 (ข) 16 (ค) 17 (ง) 18 5. ธาตสมมต X, Y, Z มเลขอะตอม 12, 13 และ 16 ตามล าดบ สารประกอบคลอไรดของธาตเหลานควรมสตรอยางไร (ก) XCl2, YCl3, ZCl6 (ข) XCl3, YCl4, ZCl2

(ค) XCl, YCl4, ZCl3 (ง) XCl, YCl4, ZCl2

6. สารประกอบขอใดทเปนไปตามกฏออกเตต (ก) BCl3 (ข) SF6

(ค) PCl5 (ง) CO2

7. ธาต A และ B มเลขอะตอม 15 และ 35 คลอไรดของ A และ B ควรมรปรางอยางไร ตามล าดบ (ก) ทรงเหลยมสหนา, สามเหลยมแบนราบ (ข) สามเหลยมแบนราบ, พรามดฐานสามเหลยม (ค) สามเหลยมแบนราบ, เสนตรง (ง) พรามดฐานสามเหลยม, เสนตรง

8. ในสมการ AX4(g) + 2B2 AX2B2 + 2XB ถาพลงงานในการสลายพนธะของ A-X = 413 kJ A-B = 339 kJ B2 = 242 kJ X-B = 431 kJ ในปฏกรยาขางบนจะมพลงงานความรอนของปฏกรยาก kJ (ก) –41 (ข) –115 (ค) –230 (ง) –304 9. รปรางของ phosphite ion, (PO3

3-) ควรมลกษณะดงขอใด (ก) ทรงเหลยมสหนา (tetrahedral) (ข) มมงอ (bent) (ค) สามเหลยมแบนราบ (trigonal planar) (ง) พรามดฐานสามเหลยม (trigonal pyramidal) 10. ความยาวพนธะระหวางอะตอมของ C กบ O ในตวเลอกใดยาวกวากน HNCO CO2 CH3OH COF2

(I) (II) (III) (IV) (ก) I และ III (ข) II และ III (ค) III และ IV (ง) I และ IV

เฉลย 1. ก 2. ข 3. ค 4. ข 5. ก 6. ง 7. ง 8. ค 9. ง 10. ก