chemical bond
TRANSCRIPT
![Page 1: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/1.jpg)
พนธะเคม
![Page 2: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/2.jpg)
อะตอมของธาตสวนใหญจะอยรวมตวกน ซงอาจจะรวมตวกบอะตอมของธาตชนดเดยวกน หรอกบธาตตางชนด เกดเปนโมเลกล
เชน O2, CH4, C6H12O6 (glucose) เปนตน
แรงดงดดระหวางอะตอมทท าใหอะตอมอยดวยกนในรปของโมเลกล เรยกวาพนธะเคม (Chemical bond)
ท าไมอะตอมตองมการฟอรมพนธะกบอะตอมตวอน?
อะตอมของธาตสวนใหญในตารางธาตไมสามารถอยอยางอสระอะตอมเดยวได มเพยงไมกธาตทอะตอมสามารถอยไดอยางอสระโดยไมตองรวมตวกน
คณรไมวาธาตเหลานนมอะไรบาง ? และเพราะอะไร
![Page 3: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/3.jpg)
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)
![Page 4: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/4.jpg)
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 . . . . . . . . -
![Page 5: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/5.jpg)
2. ไอออนทเกดขนมารวมกน
Na+ Cl . . . . . . . . - + Na+ Cl . . . . . . . . -
กรณอนทสามารถเกดพนธะอออนกได
เชน การเผาแคลเซยมในบรรยากาศออกซเจน
2Ca(s) + O2(g) 2CaO
การเผาลเทยมในอากาศ 4Li(s) + O2(g) 2Li2O
![Page 6: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/6.jpg)
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+
![Page 7: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/7.jpg)
พนธะโควาเลนต (Covalent bond) : เปนพนธะทเกดจากการใชอเลกตรอนวงนอก (Valence electron) 1 คหรอมากกวารวมกนระหวางอะตอม 2 อะตอม
จ านวนพนธะโคเวเลนตทเกดขนระหวางอะตอมอาจคาดคะเนไดจากจ านวนเวเลนตอเลกตรอนของธาตนน และจ านวนเวเลนตอเลกตรอนทตองมเพมเพอท าใหอะตอมนนมโครงสรางอเลกโตรนกเหมอนแกสเฉอย
![Page 8: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/8.jpg)
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 . . . . . . .
![Page 9: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/9.jpg)
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 .. .
![Page 10: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/10.jpg)
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
![Page 11: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/11.jpg)
ตวอยาง รปรางของอะตอมมกออรบตอลแบบ s และ แบบ p
s orbital
p orbital
![Page 12: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/12.jpg)
2. โมเลกลารออรบตอลแบบมพนธะ (Bonding molecular orbital , BMO) และ โมเลกลารออรบตอลแบบตานพนธะ (Anti-bonding molecular orbital, BMO)
การรวมกนของ s ออรบตอลแบบมพนธะ หรอแบบผลบวก และแบบตานพนธะ หรอแบบผลตาง
![Page 13: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/13.jpg)
การรวมกนของ p ออรบตอลแบบมพนธะ หรอแบบผลบวก และแบบตานพนธะ หรอแบบผลตาง สามารถรวมได 2 ลกษณะคอ
1. รวมตามแนวปลาย 2. รวมตามแนวขาง
![Page 14: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/14.jpg)
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
![Page 15: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/15.jpg)
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
![Page 16: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/16.jpg)
เมอน าคารบอนไปฟอรมพนธะกบไฮโดรเจน จงไดเปน CH4 ทมโครงสรางเปนรปสามเหลยมดานเทา 4 หนา
H 4 อะตอม
![Page 17: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/17.jpg)
4. การพจารณาระดบพลงงานของโมเลกลารออรบตอล
หลกการ : BMO จะมพลงงานต ากวา AMO ประเภทเดยวกนเสมอ และต ากวาระดบพลงงานของอะตอมมกออรบตอลทใชสรางดวย
เชน -ระดบชนพลงงานหลก n = 1 (1s)
1s 1s
ss
ss *
BMO
AMO
![Page 18: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/18.jpg)
เชน -ระดบชนพลงงานหลก n = 2 (2s, 2p)
2s 2s ss
ss *
BMO
AMO px py sz
sz * px * py *
BMO
AMO
2p 2p
![Page 19: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/19.jpg)
ยกเวนกรณส าหรบ O2 และ F2 ท และ มระดบพลงงานสงกวา px py sz
เชน ระดบพลงงานโมเลกลารออรบตอลและการจดเรยงอเลกตรอน ในโมเลกลของ (ก) ไนโตรเจน และ (ข) ออกซเจน
![Page 20: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/20.jpg)
พนธะโคเวเลนตมขว (Polar covalent bond) : ลกษณะการเกดพนธะเหมอนกบการเกดพนธะโคเวเลนตโดยทวไป แตตางกนตรงอะตอมทใชในการเกดพนธะมคา EN ทแตกตางกน (แตกตางกนไมเกน 2) ซงการทอะตอมมคา EN ทแตกตางกนสงผลใหอะตอมแตละตวมความ สามารถในการดงดดอเลกตรอนเขาหาตวเองไดดมากนอยตางกน สงผลใหอเลกตรอนทใชรวมกนใชเวลาอยกบอะตอมหนง (EN สง) นานกวาอกอะตอมหนง (EN ต า)
![Page 21: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/21.jpg)
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?
![Page 22: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/22.jpg)
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
![Page 23: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/23.jpg)
จงตอบวาโมเลกลตอไปนยดกนดวยพนธะอะไร (ionic bond, covalent bond หรอ polar covalent bond)
1. Br2
2. PCl.
3. LiCl
4. ClF
5. MgCl2
![Page 24: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/24.jpg)
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
![Page 25: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/25.jpg)
ทฤษฎทนยมน ามาใชอธบายการเกดพนธะโลหะไดแก 1. ทฤษฎแบบจ าลองทะเลอเลกตรอน (electron sea model) และ 2. ทฤษฎแถบพลงงาน (bond theory)”
1. ทฤษฎแบบจ าลองทะเลอเลกตรอน
ทฤษฎนอาศยพนฐานทวาอเลกตรอนวงนอกของโลหะไมอยคงทเฉพาะกบอะตอมใดอะตอมหนง แตจะสามารถเคลอนทไปยงอะตอมอนๆ ได โดยอาจจนตนาการไดวาโลหะเปนกลมของไอออนบวกจมอยในทะเลของอเลกตรอนวงนอกทเคลอนทได
![Page 26: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/26.jpg)
ทฤษฎนสามารถอธบายการเปนตวน าไฟฟาไดด เพราะอะไร ?
แบบจ าลองทะเลอเลกตรอน
![Page 27: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/27.jpg)
นอกจากนนเนองจากอเลกตรอนสามารถเคลอนทไดอยางอสระ ท าใหอเลกตรอนไมเปนสมบตของอะตอมใดอะตอมหนง พนธะทเกดขนจงเปนแบบทอเลกตรอนไมอยกบท เพราะฉะนนระนาบของอะตอมอาจเคลอนทบนระนาบอนไดงาย ท าใหโลหะสามารถหกงอไดโดยไมแตกออกจากกน
การเคลอนทของระนาบในผลกโลหะ
![Page 28: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/28.jpg)
ในขณะทถาผลกไอออนกมการเคลอนท จะเหนวาประจเดยวกนอยตรงกนซงแรงผลกระหวางประจทเหมอนกนจะแรงมากจนผลกไมสามารถเสถยรอยได การแตกหกจงเกดขน
การเคลอนทของระนาบในผลกไอออนก
![Page 29: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/29.jpg)
2. ทฤษฎแถบพลงงาน (Band theory) : ทฤษฎนอาศยพนฐานของทฤษฎโมเลกลารออรบตอล คอถาม 2 อะตอมมกออรบตอลรวมกนกจะไดสองโมเลกลารออรบตอล โดยออรบตอลหนงมพลงงานสงเปนแบบตานพนธะ (AMO) อกอนหนงมพลงงานต าเปนแบบมพนธะ (BMO) แตละโมเลกลารออรบตอลสามารถบรรจอเลกตรอนไดไมเกน 2 อเลกตรอนโดยมสปนตรงขามกน
![Page 30: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/30.jpg)
เมอมอะตอมมากขนและจ านวน MO มากขน ระดบพลงงานของ MO จะตางกนนอยลง ระดบพลงงานทใกลชดกนมากนจะดเสมอนเปนแถบตอเนองกน จงเรยกวาแถบพลงงาน (energy band) กรณของ Li แถบ พลงงานไดมาจาก 2s orbital จะเรยกวาแถบ 2s
ตวอยาง การบรรจอเลกตรอนของโลหะลเทยม
![Page 31: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/31.jpg)
แถบอนญาต (allowed band) และชองตองหาม (forbidden gap)
![Page 32: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/32.jpg)
•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)
![Page 33: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/33.jpg)
เรโซแนนซ (Resonance) : หมายถง การใชโครงสรางลวอสตงแต 2 โครงสรางขนไปแทนโมเลกลใดโมเลกลหนง
ขอควรระวง คอ การจะเปนโครงสรางเรโซแนนซไดสารตองมการ
จดเรยงตวของอะตอมเหมอนกน ตางเพยงการกระจายอเลกตรอนในพนธะเทานน เชน SO2
S O
O .. ..
.. S O
O .. ..
..
![Page 34: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/34.jpg)
หลกในการตดสนวาโครงสรางเรโซแนนซ แบบใด ควรเปนไปไดมากทสดม หลกในการตดสนดงนคอ 1. มประจฟอรมาลต าสด 2. อะตอมทม En สงกวามกมประจฟอรมาลเปนลบ เนองจากม ความสามารถดงดดอเลกตรอนมากกวา (แตไมเสมอไป) 3. อะตอมชนดเดยวกนจะไมมประจฟอรมาลทมเครองหมายตรง ขาม (มเครองหมายตรงขามได แตความนาจะเปนส าหรบ โครงสรางนนๆจะลดลง) 4. เปนไปตามกฎออกเตตมากทสด
![Page 35: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/35.jpg)
ประจฟอรมาล : มกใชกบการพจารณาสารโคเวเลนตซงถอวาพนธะทยดอะตอมเขาดวยกนเปนผลจากการใชเวเลนซอเลกตรอนรวมกน แมวาบางกรณสารโคเวเลนตนนจะมประจรวมเปนศนย แตเมอพจารณาเปนอะตอม อะตอมแตละตวอาจมประจเปนศนย ในขณะทบางอะตอมเสมอนวามอเลกตรอนเกนมา กจะมประจเปนลบ และขณะทบางอะตอมอาจเสมอนวาเสยอเลกตรอนไป กจะมประจเปนบวก ซงเรยกประจเหลานวา ประจฟอรมาล (formal charge)
![Page 36: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/36.jpg)
การค านวณประจฟอรมาลบนอะตอมหนงๆ ท าไดดงน ประจฟอรมาล = V - N - 1/2 B เมอ V = จ านวนเวเลนซอเลกตรอนของอะตอมทสนใจ N = จ านวนเวเลนซอเลกตรอนทไมสรางพนธะ (non-bonding electron) B = จ านวนอเลกตรอนทงหมดในพนธะรอบอะตอมนน
![Page 37: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/37.jpg)
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
![Page 38: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/38.jpg)
การท านายโครงสรางของโมเลกล มรากฐานมาจากแนวคดทวาอเลกตรอนในวงเวเลนซ ซงกคออเลกตรอนในชนพลงงานนอกสดมสวนเกยวของกบการสรางพนธะเคมเทานน ซงเมอมการฟอรมพนธะ อเลกตรอนเหลานจะมการจดเรยงตวใหอยหางกนมากทสด โดยโครงสรางทเหมาะสมของโมเลกลนนๆจะเปนรปทรงทอเลกตรอนในโมเลกลผลกกนนอยทสด เรยกทฤษฎนวา ทฤษฎการผลกคอเลกตรอนในวงเวเลนซ (Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory, VSEPR)
![Page 39: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/39.jpg)
ถาเขยนสตรโมเลกลแบบ AXmEn เมอ A = อะตอมกลาง X = อะตอมหรอหมอะตอมทยดอยกบ A โดยใชพนธะโคเวเลนต E = สญลกษณแทนคอเลกตรอนทไมใชสรางพนธะ m = จ านวนคอเลกตรอนทใชสรางพนธะ n = จ านวนคอเลกตรอนทไมใชสรางพนธะ
![Page 40: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/40.jpg)
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 .. ..
![Page 41: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/41.jpg)
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
![Page 42: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/42.jpg)
รปรางโมเลกลและไอออนทไมมและมอเลกตรอนคโดดเดยว
1. AX2: BeCl2
โมเลกลทอะตอมกลางไมมอเลกตรอนคโดดเดยว
Cl Be Cl
อเลกตรอนครวมพนธะทง 2 คอยทปลายดานตรงขามของแนวเสนตรงเดยวกน เพอจะไดอยหางกนมากทสด
180o
![Page 43: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/43.jpg)
3. AX4: CH4
มโครงสรางเปนหนารปสามเหลยมดานเทา 4 หนา
C
H
HH
H
109.5o
2. AX3: BF3
B
F
FF
120o
มโครงสรางเปนรปสามเหลยมดานเทาแบนราบ อะตอมทงสอยบนระนาบเดยวกน
![Page 44: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/44.jpg)
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
![Page 45: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/45.jpg)
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
![Page 46: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/46.jpg)
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 ..
![Page 47: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/47.jpg)
แมวาการจดเรยงอเลกตรอนทง 4 คของน าจะมรปทรง 4 หนาเชนเดยวกบแอมโมเนย แตน ามอเลกตรอนคโดดเดยว 2 คบนอะตอมออกซเจนซงพยายามจดตวใหอยหางกนมากทสดกบอเลกตรอนครวมพนธะ ท าใหพนธะ O-H ถกดนใหเขาหากนมากกวา พนธะ N-H ของแอมโมเนย
![Page 48: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/48.jpg)
4. AX4E : SF4
SF
F
F
F
.. S ..
F
F F
F
ทรงเหลยมสหนาเบยว โดยอเลกตรอนคอสระเลอกทจะอยในแนวระนาบ เนองจากมมในแนวระนาบ มคา 120o ซงเมอจดเรยงตวแลวเกดแรงผลกกนนอยทสด
![Page 49: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/49.jpg)
รปรางโมเลกลหรอไอออนทไมม และมอเลกตรอนคอสระ
![Page 50: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/50.jpg)
โครงสรางของโมเลกลทมอะตอมกลางมากกวาหนงอะตอม โดยทวไปแลวเปนการยากทจะระบโครงสรางทแนนอนของโมเลกลทมอะตอมกลางมากกวา 1 อะตอม เรามกจะบอกไดแตเพยงรปรางรอบๆ แตละอะตอมกลาง เชน เมทานอล (CH3OH)
C O H
H
H H Tetrahedral Bent
![Page 51: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/51.jpg)
จงใชแบบจ าลอง VSEPR ท านายรปรางของโมเลกลหรอไอออนตอไปน 1. AsH3
2. OF2
3. AlCl4-
4. I3-
5. C2H4
6. SiBr4
7. CS2
8. NO3-
![Page 52: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/52.jpg)
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
![Page 53: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/53.jpg)
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
![Page 54: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/54.jpg)
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
![Page 55: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/55.jpg)
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-
![Page 56: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/56.jpg)
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
![Page 57: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/57.jpg)
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) ]
![Page 58: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/58.jpg)
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
![Page 59: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/59.jpg)
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
![Page 60: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/60.jpg)
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
![Page 61: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/61.jpg)
แรงยดเหนยว - แรงยดเหนยวระหวางอะตอม (ภายในโมเลกล) - แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล
แรงยดเหนยวภายในโมเลกล
พนธะโคเวเลนต พนธะโลหะ พนธะอออนก
แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล
แรงลอนดอน พนธะไฮโดรเจน แรงดงดดระหวางขว
![Page 62: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/62.jpg)
1. แรงดงดดระหวางโมเลกลทไมมขว เรยกวาแรงลอนดอน หรอแรงแผกระจาย - แรงแผกระจายจะเพมขนตามขนาดของโมเลกล (น าหนกโมเลกล) - แรงแผกระจายจะขนอยกบการจดเรยงตวของโมเลกล
2. แรงดงดดระหวางโมเลกลทมขว - เกดจากโมเลกลทมสภาพขว เชน CO, SO2
เปรยบเทยบแรงดงดดระหวาง NO และ N2 พรอมทงคาดเดาวาโมเลกลตวไหนม bp. สงกวากน ยกเหตผล และวาดสตรโครงสรางแบบลวอสประกอบ ?
* อะตอมหรอโมเลกลทมขนาดใหญจะมความสามารถในการเกดเปนโมเลกลมขวสงกวาโมเลกลขนาดเลก
![Page 63: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/63.jpg)
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 ?
![Page 64: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/64.jpg)
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
![Page 65: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/65.jpg)
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
![Page 66: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/66.jpg)
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
![Page 67: Chemical bond](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022042516/558c1f0ad8b42ab8528b47af/html5/thumbnails/67.jpg)
เฉลย 1. ก 2. ข 3. ค 4. ข 5. ก 6. ง 7. ง 8. ค 9. ง 10. ก