พนธะเคม

1

(Chemical Bonding)

2

จดเรมตนของการศกษาเรองพนธะเคม

Paracetamol

ท ำไมอะตอมของธำต ออกซเจน คำรบอน ไนโตรเจน และ ไฮโดรเจน ถงมำรวมกนเกดเปน “พาราเซตามอล”?

อะไรทยดอะตอมเหลำนน ไวใหอยในรปโมเลกล?

โมเลกลของพำรำเซตำมอลนสำมำรถสลำยตวหรอเปลยนแปลงไดไหม?

3

แรงยดเหนยวทางเคม

“แรงดงดดระหวำงอะตอมในสำรแบงได 2 ประเภท”

1. แรงยดเหนยวระหวำงโมเลกล (intermolecular force) แรงแวนเดอรวำลส (vanderwaal force)

พนธะไฮโดรเจน (hydrogen bond)

2. แรงยดเหนยวภายในโมเลกล (intramolecular force)

พนธะไอออนก (ionic bond)

พนธะโคเวเลนต (covelent bond)

พนธะโลหะ (metallic bond)

4

จงเรยงล ำดบควำมแขงแรงของแรงยดเหนยวของอนภำคสำรจำกมำกไปนอย

5

1. แรงยดเหนยวระหวำงโมเลกล (intermolecular force)

1.1 แรงแวนเดอรวำลส (Van der waals force)

แรงดงดดระหวางขว (Dipole–dipole force)

- เกดระหวำง polar molecules

- polar molecule ทม dipole moment สง (แรง d-d มำก) เชน HCl HBr HI H2S NH3

แรงเหนยวน า (Dipole – Induced dipole force, Debye force)

-เกดระหวำง polar molecule กบ non-polar molecule

เชน HCl กบ Ar

6

แรงลอนดอน (London force) เปนแรงระหวำงโมเลกลไมมขวดวยกนชวขณะหนงทโมเลกลหนงมควำมเขมขนของอเลกตรอนสง อกโมเลกลหนงมควำมเขมขนของอเลกตรอนต ำ ท ำใหเกดขวขนเลกนอย ท ำใหเกดแรงดงดดกนระหวำงโมเลกล

แรงแวนเดอรวาลส จะมคาเพมขนตามมวลโมเลกล

เพรำะวำอะไร?

7

1.2 พนธะไฮโดรเจน (Hydrogen bond)

- เปนพนธะแบบพเศษของ dipole-dipole forces

- โมเลกลจะมธำต H จบอยกบธำต F, O, และN ธำตใดธำตหนง (คำ EN > H มำก ๆ) เชน N-H O-H F-H

- มควำมแขงแรงกวำแรงแวนเดอรวำลสทวไป - เชน H2O กบ NH3

จงเขยนกำรเกดพนธะไฮโดรเจน 1. ระหวำงโมเลกลของน ำ 2.โมเลกลของน ำกบแอมโมเนย 3. กรดอะซตกกบน ำ 4. เอทำนอลกบน ำ 5. ระหวำงโมเลกลของกรดอะซตก 6. ระหวำงโมเลกลของเอทำนอล 7. กรดอะซตกกบเอทำนอล

8

พนธะเคม “แรงยดเหนยวระหวำงอะตอมกบอะตอมภำยในโมเลกลเปนแรงยดเหนยวระหวำงอะตอมทท ำใหเกดโมเลกลของสำร”

กฎออกเตด ( Octet rule )

“กำซเฉอยเปนธำตทเสถยรมำก จำกกำรศกษำโครงสรำงอะตอมพบวำมกำรจดเรยงอเลกตรอนวงนอกสดเหมอนกนคอม 8 อเลกตรอน (ยกเวน He ม 2 อเลกตรอน)”

He = 2 Ne = 2, 8 Ar = 2, 8, 8 Kr = 2, 8, 18, 8

“ธำตทมเวเลนซอเลกตรอนไมครบ 8 ในธรรมชำตจะไมสำมำรถอยเปนอะตอมเดยวๆได ซงแสดงวำไมเสถยรกำรทอะตอมของธำตตำงๆ รวมตวกนดวยสดสวนทท ำใหเวเลนซอเลกตรอนเทำกบ 8 น นกวทยำศำสตรไดตงเปนกฎขนเรยกวำ กฎออกเตด”

2. แรงยดเหนยวภายในโมเลกล (intramolecular force)

9

2.1พนธะไอออนก (Ionic bond)

“แรงยดเหนยวทเกดระหวำง 2 อะตอมอะตอมทมคำ EN ตำงกนมำกและอยในสภำพทเปนไอออนบวกและไอออนลบ อะตอมทมคำ EN นอยจะใหอเลคตรอนแกอะตอมทมคำ EN มำก ท ำใหอเลกตรอนทอยรอบๆ อะตอมครบ 8 (octet rule) โดยทวไปแลวพนธะไอออนกเปนพนธะทเกดขนระหวำงโลหะและอโลหะ”

Octet rule

10

โลหะซงมคำพลงงำนไอออไนเซชนต ำ จะเปนฝำยใหอเลกตรอน เกดเปนไอออนบวก และอโลหะซงมคำพลงงำนไอออไนเซชนสง จะเปนฝำยรบอเลกตรอนเกดเปนไอออนลบ ซงท ำใหไอออนทง 2 ชนดมเวเลนซอเลกตรอนครบตำมกฎออกเตด

อำจกลำวไดวำพนธะไอออนกเกดจำก

11

12

2.1.1โครงสรำงของสำรประกอบไอออนก

เนองจำกไอออนนนมประจทำงไฟฟำซงจะดงดดไอออนขำงเคยงทมประจไฟฟำตรงขำมกน ดงนนจงเกดกำรดงดดตอกนไปเรอยๆ เกดเปนโครงสรำงผลกขนำดใหญขน

โซเดยมคลอไรด (NaCl)

โซเดยมไอออนสลบกนกบคลอไรดไอออน เปนแถวๆ ทงสำมมต โดยแตละไอออนจะมไอออนตำงชนดลอมรอบอย 6 ไอออน

สตรเอมพรคล และ สตรโมเลกลของโซเดยมคลอไรดคออะไร?

13

ซเซยมคลอไรด (CsCl)

อตรำสวนระหวำงซเซยมไอออนตอคลอไรดไอออน เปน 8 ตอ 8 ซงกคอ 1 ตอ 1 ดงนนสตรอยำงงำยจงเปน CsCl

แคลเซยมฟลออไรด (CaF2)

อตรำสวนระหวำงแคลเซยมไอออนตอ ฟลออไรดไอออนเปน 4 ตอ 8 ซงกคอ 1 ตอ 2 ดงนนสตรอยำงงำยจงเปน CaF2

14

2.1.2 กำรเขยนสตรสำรประกอบไอออนก

ควรทรำบแนวโนมกำรเกดเปนไอออนชนดใดมประจเปนบวกหรอลบและมประจเทำไหร

15

หลกกำร

สำรประกอบไอออนกตองมผลรวมของประจเปนศนย นนคอประจบวกจะตองเทำกบประจลบ

เขยนไอออนบวกไวหนำและตำมดวยไอออนลบ

Mg2+ O2-

ไขวเลขแสดงประจ

Mg2O2

ท ำใหเปนอตรำสวนอยำงต ำ

MgO

16

แบบฝกหด 1 จงเขยนสตรเอมพรคลและเขยนชอของสำรประกอบไอออนกตอไปน 1.1) Na+ กบ O2-

1.2) Ca2+ กบ Cl-

1.3) NH4+ กบ SO4

2-

1.4) Ca2+ กบ PO43-

1.5) Ba2+ กบ CO32-

1.6) Al3+ กบ SO42-

1.7) NH4+ กบ S2-

1.8) Na+ กบ SO42-

17

ตวอยำงกำรเรยกชอไอออนบวก

2.1.2 กำรอำนชอของสำรประกอบไอออนก

18

หลกกำรเรยกชอไอออนลบ

1.ไอออนลบทมเพยงอะตอมเดยว ใหเรยกชอธำตแลวเปลยนเสยงพยำงคสดทำยเปน -ไอด

2.ไอออนลบทเปนกลมอะตอมทมออกซเจนเปนองคประกอบ ใหลงทำยดวย -เอต หรอ -ไอตโดย -ไอตจะใชกบไอออนลบทมประจเทำกน แตมจ ำนวนออกซเจนนอยลงไป 1 อะตอม

NO3- อำนวำ ไนเตรตไอออน Nitrate ion

NO2- อำนวำ ไนไตรตไอออน Nitrite ion

SO42- อำนวำ ซลเฟตไอออน Sulfate ion

SO32- อำนวำ ซลไฟตไอออน Sulfite ion

H- อำนวำ ไฮไดรดไอออน Hydride ion O2- อำนวำ ออกไซดไอออน Oxide ion

19

3. ไอออนลบทมออกซเจน 4 อะตอม และมฮำโลเจนอยดวย จะใชค ำวำเปอร (per-) เพอบอกวำมออกซเจนเพมขน 1 อะตอมจำกไอออนทมค ำลงทำยดวย เ-ต และใชค ำน ำหนำวำ ไฮโป-(hypo-) เพอแสดงวำมออกซเจนลดลง 1 อะตอมจำกไอออนทมค ำลงทำยเปน ไ-ต

ClO4- อำนวำ เปอรคลอเรตไอออน Perchlorate ion

ClO3- อำนวำ คลอเรตไอออน Chlorate ion

ClO2- อำนวำ คลอไรตไอออน Chlorite ion

ClO- อำนวำ ไฮโปคลอไรตไอออน Hypochlorite ion

4. ไอออนลบทมออกซเจนเมอเตม H+ จะเตมค ำวำ ไฮโดรเจน-หรอ ไดไฮโดรเจน ตำมจ ำนวนอะตอมของไฮโดรเจน

CO32- อำนวำ คำรบอเนตไอออน Carbonate ion

HCO3- อำนวำ ไฮโดรเจนคำรบอรเนตไอออน Hydrogen carbonate ion

PO43- อำนวำ ฟอสเฟตไอออน Phosphate ion

HPO42- อำนวำ ไฮโดรเจนฟอสเฟตไอออน Hydrogen phosphate ion

H2PO4- อำนวำ ไดไฮโดรเจนฟอสเฟตไอออน Dihydrogen phosphate ion

20

ตวอยำงกำรเรยกชอไอออนลบ

21

กำรเรยกชอสำรประกอบไอออนกจะเรยกชอไอออนบวกกอน แลวตำมดวยไอออนลบ แลวตดค ำวำไอออนของทงสองทงเสมอ

หลกกำรอำนชอของสำรประกอบไอออนก

กำรเรยกชอสำรประกอบไอออนกทมน ำอยในโครงสรำง

CuSO4.5H2O เรยกวำ Copper(II)sulphate pentahydrate

Na2CO3.10H2O เรยกวำ

Fe2O3.H2O เรยกวำ

22

แบบฝกหด 2

1.จงเขยนสตรและอำนชอสำรประกอบไอออนก ของ Fe2+ และ Fe3+ กบ Cl

2.จงเขยนสตรของสำรประกอบไอออนก AB ท A มเวเลนซอเลกตรอนเปน 3 และ B มเวเลนซอเลกตรอนเปน 6

3.จงเขยนสตรโครงสรำงและเรยกชอสำรประกอบไอออนก ทประกอบดวย โซเดยมไอออน (Na+) และกลมอะตอมของไอออนลบ คลอเรตไอออน (ClO3

-) และกลมอะตอมของไอออนลบทมออกซเจนอะตอมเพมขน 1 อะตอม, ลดลง 1 อะตอมและลดลง 2 อะตอมของคลอเรตไอออน

4. จงเขยนสตรและเรยกชอสำรประกอบไอออนก ทประกอบดวย 4.1โซเดยมไอออน (Na+) และ ฟอสเฟตไอออน (PO4

3-)

4.2โซเดยมไอออน และ ฟอสเฟตไอออนทมไฮโดรเจนไอออนเพมเขำมำ 1 ไอออน 4.3โซเดยมไอออน และ ฟอสเฟตไอออนทมไฮโดรเจนไอออนเพมเขำมำ 2 ไอออน

23

กำรศกษำกำรเปลยนแปลงพลงงำนกบกำรเกดสำรประกอบไอออนก

ตวอยำงกำรเกดโซเดยมคลอไรด

Na(s) Na(g)

Na+(g)

e-

Cl2(g) Cl(g) Cl-(g)

NaCl(s)

24

2.1.3 พลงงำนกบกำรเกดสำรประกอบไอออนก

1.กำรระเหดของโซเดยม

ตวอยำงกำรเกดโซเดยมคลอไรด (NaCl) 1 โมลจำกปฏกรยำสทธ

Na(s) → Na(g) ∆H1= +107 kJ พลงงำนกำรระเหด

2.สลำยพนธะของคลอรน 1

2Cl2(g) → Cl(g) ∆H2= +122 kJ พลงงำนสลำยพนธะ

3.กำรแตกตวของโซเดยม Na(g) → Na+(g) + e- ∆H3= +496 kJ พลงงำน IE

4.กำรเกดคลอไรดไอออน Cl(g) + e- → Cl-(g) ∆H4= -349 kJ พลงงำน EA

5.กำรเกด NaCl Na+(g) + Cl-(g) → NaCl(s) ∆H5= -787 kJ พลงงำนแลตทช

พลงงำนรวม = ∑ΔH = -411 kJ

จำกคำพลงงำนรวมทไดหมำยควำมวำอยำงไร ?

25

พลงงำนรวม = ∑ΔH = ΔH1+ ΔH2+ ΔH3+ ΔH4+ ΔH5= -411 kJ

Na(s) + 1/2Cl2 (g) → NaCl(s) จำกสมกำรรวมของปฏกรยำ

ปฏกรยำทมกำรดดพลงงำนมำกกวำพลงงำนทคำยออกมำเปนปฏกรยำดดพลงงำน ∑ΔH มเครองหมำยเปน +

ปฏกรยำทมกำรดดพลงงำนนอยกวำพลงงำนทคำยออกมำเปนปฏกรยำคำยพลงงำน ∑ΔH มเครองหมำยเปน -

ปฏกรยำดดพลงงำน ปฏกรยำคำยพลงงำน

26

วฏจกรบอรน-ฮำรเบอร (Born-haber Cycle) ของโซเดยมคลอไรด 1 โมล

ระเหด

สลำยพนธะ

กำรแตกตว

เกดไอออน

เกดผลกสำรไอออนก

27

ตวอยำง จงเขยนวฏจกรบอรน-ฮำรเบอร (Born-haber Cycle) ของสำรประกอบไอออนกตอไปน

ก.โพแทสเซยมกบฟลออรน ข.อลมเนยมกบคลอรน

28

29

สมบตของสารประกอบไอออนก

1. มขว เกดจำกกำรทอะตอมทม EN ตำงกนสรำงพนธะกน โดยจะมควำมหนำแนนของอเลกตรอนสงอยรอบๆ อะตอมทมคำ EN สงกวำ

2.ไมน ำไฟฟำเมออยในสภำพของแขง แตจะน ำไฟฟำไดเมอใสสำรประกอบไอออนกลงในน ำเนองจำกไอออนจะแยกออกจำกกน เกดกำรไหลเวยนอเลกตรอน

3. มจหลอมเหลวและจดเดอดสง ควำมรอนในกำรท ำลำยแรงดงดดระหวำงไอออนใหกลำยเปนของเหลวตองใชพลงงำนสง

4.เปนผลกแขง แตเปรำะและแตกงำย

30

5. สำรประกอบไอออนกไมมสตรโมเลกล มแตสตรเอมพรคล ( สตรอยำงงำย ) ผลกสำรประกอบไอออนกมรปทรงเปนโครงผลกรำงตำขำยประกอบดวยไอออนบวกและลบเรยงสลบกนเปนแบบสำมมต ไมสำมำรถแยกเปนโมเลกลเดยวแตสำมำรถหำจ ำนวนไดจำกอตรำสวนอยำงต ำได

6. สำรประกอบไอออนกทละลำยน ำไดตองมกำรเปลยนแปลงพลงงำน (สรำงพนธะคำยพลงงำน,

สลำยพนธะดดพลงงำน)โดยสำรประกอบไอออนกทละลำยน ำไดเกดจำกกรณทแรงดงดดระหวำงโมเลกลของน ำกบไอออนของสำรประกอบไอออนกมมำกกวำแรงยดเหนยวระหวำงไอออนบวกและลบของสำรประกอบไอออนกนน

31

การละลายน าของสารประกอบไอออนกประกอบดวย 2 ขนตอน

1.โมเลกลของน ำดงดดไอออนบวกและไอออนลบใหหลดจำกผลก โดยดดกลนพลงงำนเขำไปเทำกบพลงงานแลตทช

2. ไอออนบวกและไอออนลบทหลดจำกผลก จะถกลอมรอบโดยโมเลกลของน ำและคำยพลงงำนออกมำเรยกวำพลงงานไฮเดรชน

32

ตวอยำงกำรละลำยของ คอปเปอร(II)ซลเฟต

1.จงอธบำยเกยวกบกำรละลำยของคอปเปอร(II)ซลเฟต จำกรป 2. จงอธบำยวำท ำไมเมอน ำแอมโมเนยมคลอไรดมำละลำยน ำสำรละลำยทไดจงมอณหภมต ำลง 3. ถำพลงงำนแลตทซสงกวำพลงงำนไฮเดรชนมำก ๆ กำรละลำยน ำจะเปนอยำงไร

33

สรปเกยวกบกำรละลำยน ำของสำรประกอบไอออนก

1.สำรประกอบไอออนกทละลำยน ำ

เกลอของหม 1 ทกชนดละลำยน ำได

เกลอของแอมโมเนยมไอออนทกชนดละลำยน ำได

เกลอไนเตรต เกลอคลอเรต เกลอเปอรคลอเรต

เกลอคลอไรด เกลอโบรไมด เกลอไอโอไดด (ยกเวน Ag+, Pb2+)

2.สำรประกอบไอออนกทไมละลำยน ำ

เกลอซลเฟต (ยกเวน Sr2+, Pb2+ , Ba2+)

สำรประกอบออกไซดของโลหะ (ยกเวน Sr2+,

Ca2+ , Ba2+ เมอละลำยน ำไดสำรประกอบไฮ

ดรอกไซด)

สำรประกอบคำรบอเนต ฟอสเฟต ซลไฟดและซลไฟต (ยกเวนสำรประกอบแอมโมเนยมและโลหะแอลคำไลน)

34

ปฏกรยำของสำรประกอบไอออนก

เมอน ำสำรละลำยไอออนกคใด คหนงมำผสมกนแลวเกดตะกอนขนแสดงวำเกดปฏกรยำและมกำรแลกเปลยนไอออนบวกไอออนลบกน

Ax + By → Ay + Bx

Ca(OH)2(aq) + Na2CO3(aq) → CaCO3(s) + 2NaOH(aq)

สมการไอออนก คอ สมกำรทแสดงไอออนอสระของสำรประกอบไอออนกในสำรละลำยทกชนดทเกยวของกบปฏกรยำโดยผลรวมของประจทงสองฝงของสมกำรตองเทำกน

35

แบบฝกหด 3

จงเขยนสมกำรไอออนกและอำนชอของสำรประกอบแตละชนดจำกปฏกรยำตอไปน

1. Pb(NO3)2(aq) + NaI(aq) → PbI2(s) + 2NaNO3(aq)

2. HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)

3. HCl(aq) + NaHCO3(aq) → NaCl(aq) + H2CO3(aq)

*H2CO3 ไมเสถยรสลำยตวไดน ำและคำรบอนไดออกไซด

4. BaCl2(aq) + 2AgNO3(aq) → 2AgCl(s) + Ba(NO3)2(aq)

5. 2AgNO3(aq) + CaBr2(aq) → 2AgBr(s) + Ca(NO3)2(aq)

6. 2NaCl(aq) + H2O(l) → 2NaOH(aq) + H2(g) + Cl2(g)

7. Zn(s) + FeCl2(aq) → ZnCl2(aq) + Fe(s)

8. Lead(II)nitrate กบ Sodiumcarbonate สำรละลำยทไดมตะกอนเกดขน

36

2.2พนธะโคเวเลนต (Covalent bond)

37

พนธะโคเวเลนต (Covalent bond)

“พนธะทเกดขนระหวำงอะตอม 2 อะตอมทมคำ EN สงเหมอนกนสวนใหญเกดขนระหวำงอโลหะและอโลหะ เปนกำรใชอเลกตรอนรวมกนระหวำงอะตอมครวมพนธะนนๆ ซงอเลกตรอนอำจมำจำกแตละอะตอมอยำงละเทำ ๆ กนหรอมำจำกอะตอมใดอะตอมหนงกไดและท ำใหมจ ำนวนเวเลนซอเลกตรอนทอยรอบๆ แตละอะตอมเปนไปตำมกฎออกเตต หรอเหมอนกบแกสเฉอย”

การเขยนสตรโครงสรางแสดงพนธะโคเวเลนต

สตรโครงสรำงแบบจด คอสตรโครงสรำงทแสดงถงจ ำนวนเวเลนซอเลกตรอนของอะตอมนน เมอเกดเปนสำรประกอบโคเวเลนตจะมกำรจดเรยงอเลกตรอนใหครบตำมกฏออกเตต โดยใชจด (•) แทนอเลกตรอน 1 ตว

สตรโครงสรำงแบบเสน คอสตรโครงสรำงทแสดงถงพนธะเคมในสำรประกอบนนวำพนธะใดบำง โดยใชเสน (—) แทนพนธะเคม เสน 1 เสน แทนอเลกตรอนทใชรวมกน 1 ค และเขยนเฉพำะพนธะทเกดขนเทำนน

38

ตวอยางการเขยนโครงสรางแบบจดและแบบเสนของพนธะโคเวเลนต

แสดงเวเลนซอเลกตรอนแบบจดของธาตตวอยาง

ชนดของพนธะโคเวเลนต

พนธะเดยว พนธะค พนธะสาม

39

แบบฝกหด 4 จงเขยนสตรแบบจดและแบบเสนสตรโครงสรำงแบบลวอส ของสำรประกอบโคเวเลนต ตอไปน

2.1) HF

2.2) CS2

2.3) HCN

2.4) NH3

2.5) C2H4

2.6) C2H2

2.7) C2H6

2.8) C2H6O

2.9) C3H6

2.10) HNO2

2.11) S8

2.12) P4

2.13) H2CO3

2.14) CH2O

40

แบบฝกหด 5 จงเขยนสตรโครงสรำงแบบลวอส ของสำรประกอบตอไปน

สตรโครงสรำงแบบลวอส (Lewis structure) คอสตรโครงสรำงทเขยนแทนพนธะดวยเสน (—) แทนพนธะเคม เสน 1 เสน แทนอเลกตรอนทใชรวมกน 1 ค และอเลกตรอนคโดดเดยวคงไว

เทคนคกำรหำชนดของพนธะในโครงสรำงของสำรประกอบ

ใชกฎ “6N+2”, N คอจ ำนวนอะตอมของธำตยกเวนไฮโดรเจนในสตรเคม *จ ำนวนเวเลนซอเลกตรอนในสตรเคมเทำกบ 6N+2 แสดงวำ “มแตพนธะเดยว”

*จ ำนวนเวเลนซอเลกตรอนในสตรเคมนอยกวำ 6N+2 อย 2 แสดงวำ “มพนธะค 1 พนธะ” *จ ำนวนเวเลนซอเลกตรอนในสตรเคมนอยกวำ 6N+2 อย 4 แสดงวำ “มพนธะค 2 พนธะ หรอมพนธะสำม 1 พนธะ”

3.1) PF3

3.2) CO32-

3.3) CN-

3.4) H2SO4

41

จำกกำรทอะตอมใชอเลกตรอนรวมกนเพอใหมจ ำนวนอเลกตรอนครบ 8 ตำมกฎออกเตต ชวยใหสำมำรถท ำนำยพนธะโคเวเลนตของอะตอมได

42

ฟอรมำลดไฮด เอทำนอล ไดเมทลอเทอร

เมทลเอมน แอมโมเนย นโคตน

43

ขอยกเวนของสารทไมเปนไปตามกฎออกเตต

1. โมเลกลทมจ ำนวนเวเลนซอเลกตรอนของทกอะตอมรวมกนเปนเลขค

ClO2 มเวเลนซอเลกตรอนรวมทงหมด = 19 NO มเวเลนซอเลกตรอนรวมทงหมด = 11

NO2 มเวเลนซอเลกตรอนรวมทงหมด = 17

2. โมเลกลท Be และ B เปนอะตอมกลำงจะมเวเลนซอเลกตรอนนอยกวำ 8

44

3. โมเลกลทอะตอมกลำงมอเลกตรอนมำกกวำ 8 สวนใหญจะเกดขนกบอะตอมกลำงทมเวเลนซอเลกตรอนใกลจะครบ 8 หรอครบ 8 อยแลว

45

การเขยนสตรสารประกอบโคเวเลนต

1.เรยงตำมล ำดบของธำต และคำอเลกโทรเนกำตวต ตำมหลกสำกล

B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F

2.หลกกำรเขยนสตรสำรประกอบโคเวเลนตทมอะตอมของธำตจดเวเลนตอเลกตรอน เปนไปตำมกฎออกเตต ใชจ ำนวนอเลกตรอนครวมพนธะของแตละอะตอมของธำตคณไขว

ตวอยาง จงเขยนสตรของสำรประกอบโคเวเลนตตอไปน

ก.ไฮโดรเจนกบซลเฟอร ข.ซลเฟอรกบคำรบอน ค.ไนโตรเจนกบคลอรน ง.ออกซเจนกบไนโตรเจน

46

การเรยกชอสารประกอบโคเวเลนต

1. เรยกชอธำตทอยขำงหนำกอนแลวตำมดวยชอธำตทอยหลง โดยเปลยนเสยงพยำงคทำยเปน “ไอด” (ide)

ไฮโดรเจน (H) → ไฮไดรต คำรบอน (C) → คำรไบด ไนโตรเจน(N) → ไนไตรด ฟลออรน (F) → ฟลออไรด คลอรน (CI) → คลอไรต ออกซเจน (O) → ออกไซต

2. ใหระบจ ำนวนอะตอมของแตละธำตดวยเลขจ ำนวนในภำษำกรก

1 = มอนอ (mono) 2 = ได (di)

3 = ไตร (tri) 4 = เตตระ (tetra)

5 = เพนตะ (penta) 6 = เฮกซะ (hexa)

7 = เฮปตะ (hepta) 8 = ออกตะ (octa)

9 = โนนะ (nona) 10 = เดคะ (deca)

47

3. ถำสำรประกอบนนอะตอมของธำตแรกมเพยงอะตอมเดยว ไมตองระบจ ำนวนอะตอมของธำตนน แตถำเปนอะตอมของธำตหลงใหอำน “ มอนอ” หรอกรณทเปนธำตไฮโดรเจน ไมวำจะมกอะตอมกตำมไมตองมกำรระบจ ำนวน

NO2 เรยกวำ nitrogen dioxide

N2O4 เรยกวำ dinitrogen tetraoxide

PCl3 เรยกวำ phosphorus trichloride

PCl5 เรยกวำ phosphorus pentachloride

CO เรยกวำ carbon monoxide

1. N2O

7. CCI4

4. SO2

6. P4O10

ตวอยาง จงเขยนชอของสำรประกอบตอไปน

5. Mn2O3

3. FeCI3

2. NaCN

8. Cu2S

9. Cl2O7

10. SF6

11. CsCl

12. CaF2

48

พลงงานพนธะ

พลงงำนปรมำณนอยทสดทใชเพอสลำยพนธะระหวำงอะตอมภำยในโมเลกลทอยในสถำนะแกสใหเปนอะตอมเดยวในสถำนะแกส

H2(g) + 436 kJ/mol → 2H(g)

ตวอยาง กำรท ำใหโมเลกลของแกสไฮโดรเจนกลำยเปนไฮโดรเจนอะตอมจะตองใชพลงงำนอยำงนอยทสด 436 kJ/mol

49

กำรสลำยพนธะ C-H ในโมเลกลมเทนแตละพนธะใชพลงงำนไมเทำกนผลรวมของพลงงำนทใชในกำรสลำยพนธะ C-H ทง 4 เทำกบ 1652 kJ/mol

CH4(g) + 1652 kJ/mol → C(g) + 4H(g)

พลงงำนเฉลยของพนธะ C-H ใน CH4 = 1652/4 = 413 kJ/mol

เมอกลำวถงพลงงำนพนธะใดหมำยถง “ พลงงานเฉลย ”

CH4(g) + 435 kJ/mol → CH3(g) + H(g)

CH3(g) + 453 kJ/mol → CH2(g) + H(g)

CH2(g) + 425 kJ/mol → CH(g) + H(g)

CH(g) + 339 kJ/mol → C(g) + H(g)

โมเลกลทประกอบดวยอะตอมมำกกวำสองอะตอมมพนธะในโมเลกลมำกกวำหนงพนธะ กำรท ำใหสลำยเปนโมเลกลเดยวตองใชพลงงำนทสงขน

50

พลงงำนเฉลยของพนธะระหวำงอะตอมคตำง ๆ (kJ/mol)

พลงงำนของพนธะใชบงบอกถงอะไรได?

51

ปฏกรยำเคมทเกดขนโดยทวไป จะมกำรสลำยพนธะของสำรเดมหรอเรยกวำสำรตงตนโดยกำรดดพลงงำน และหลงจำกนนมกำรสรำงพนธะของสำรใหมหรอเรยกวำผลตภณฑโดยกำรคำยพลงงำน

ดงนนถำทรำบชนดและจ ำนวนของพนธะทสลำยและเกดขนใหม จะสำมำรถค ำนวณหำพลงงำนของปฏกรยำได (ΔH)

ΔH = ƩΔH(สำรตงตน) - ƩΔH(สำรผลตภณฑ)

ΔH = พลงงำนของปฏกรยำ (Heat of reaction)

ƩΔH(สำรตงตน) = พลงงำนทงหมดทดดเขำไปเพอสลำยพนธะของสำรตงตน

ƩΔH(สำรผลตภณฑ) = พลงงำนทงหมดทคำยออกมำจำกกำรสรำงพนธะของ สำรผลตภณฑ

52

ตวอยางท 1 กำรสลำยพนธะในโมเลกลคำรบอนเตตระคลอไรด 1 โมล ออกเปนอะตอมเดยวตองใชพลงงำนเทำใด และเปนกำรเปลยนแปลงแบบดดหรอคำยพลงงำน

53

ตวอยางท 2 จงค ำนวณหำพลงงำนของปฏกรยำตอไปนวำมกำรเปลยนแปลงพลงงำนก kJ/mol

C2H6(g) + 7/2 O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g)

54

1. จงค ำนวณหำพลงงำนของปฏกรยำตอไปนวำมกำรเปลยนแปลงพลงงำนก kJ/mol เปนปฏกรยำดดหรอคำยพลงงำน พรอมทงวำดกรำฟแสดงกำรเปลยนแปลงของพลงงำน

1.1 CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)

แบบฝกหด 6

1.2 C2H4(g) + Cl2(g) → CH2ClCH2Cl(g)

2. จงค ำนวณหำพลงงำนทใชเพอสลำยแกสบวเทน C4H10 0.5 โมล ออกเปนอะตอมอยำงสมบรณ

1.3 CH4(g) + Cl2(g) → CH3Cl + HCl(g)

55

ตำรำงแสดงควำมยำวพนธะระหวำง O-H ในโมเลกลของสำรตำงชนดกน

ความยาวพนธะ

ระยะระหวำงนวเคลยสของอะตอมคหนงทสรำงพนธะกนในโมเลกล หำไดจำกกำรศกษำกำรเลยวเบนรงสเอกซ

เมอกลำวถงควำมยำวพนธะหมำยถง “ ความยาวพนธะเฉลย ”

56

ตำรำงแสดงควำมยำวพนธะเฉลย (ในหนวย pm) ระหวำงอะตอมคตำง ๆ

ควำมสมพนธระหวำงชนดของพนธะ ควำมยำวพนธะและพลงงำนพนธะเปนอยำงไร?

จงเปรยบเทยบพลงงำนและควำมยำวพนธะของคำรบอนกบคำรบอนใน C2H2 , C2H4

และ C2H6 ?

57

แนวคดเกยวกบเรโซแนนซ

เปนปรำกฏกำรทสำมำรถเขยนสตรโครงสรำงไดมำกกวำ 1 แบบ โดยทกแบบมต ำแหนงอะตอมในโมเลกลเหมอนกน ตำงกนทกำรจดเรยงอเลกตรอน

อเลกตรอนทใชในกำรสรำงพนธะสำมำรถเคลอนทจำกอะตอมสอกอะตอมได ท ำใหพนธะในโมเลกลตำงกนเกดสตรโครงสรำงทไมเหมอนกน

จำกโครงสรำงแสดงวำพนธะทงสองในโมเลกลควรมควำมยำวไมเทำกน แตจำกกำรศกษำพบวำพนธะทงสองมควำมยำวเทำกน โดยควำมยำวพนธะจะอยระหวำงพนธะเดยวกบพนธะคของ ออกซเจน

ควำมยำวพนธะระวำง O กบ O คอ 128 pm

โมเลกลโอโซน O3

58

เรยกปรำกฏกำรดงกลำววำ เรโซแนนซ และสำมำรถเขยนเปนโครงสรำงดงตอไปน

จงอธบำยวำคำรบอเนตไอออนมโครงสรำงเปนแบบเรโซแนนซหรอไม ถำมจงเขยนโครงสรำงดงกลำว?

59

รปรางโมเลกล

จงเขยนโครงสรำงแบบลวอสของคำรบอนเตตระคลอไรด พรอมทงบอกวำสำมำรถท ำนำยรปรำงโมเลกลจำกโครงสรำงดงกลำวไดหรอไม

60

กำรท ำนำยรปรำงโมเลกลโดยใชแบบจ ำลองกำรผลกระหวำงคอเลกตรอนวงเวเลนซ

(Valence Shell Electron Pair Repulsion Model, VSEPR)

หลกกำรโดยสรปของ VSEPR

1. รปรำงของโมเลกลขนอยกบจ ำนวนเวเลนตอเลกตรอน โดยคอเลกตรอนเหลำนจะจดตวรอบ ๆ อะตอมกลำงใหหำงกนมำกทสด เพอลดแรงผลก

2. ควำมแรงในกำรผลกกนระหวำงคอเลกตรอนเปนดงตอไปน

อเลกตรอนคโดดเดยวกบอเลกตรอนคโดดเดยว> อเลกตรอนคโดดเดยวกบอเลกตรอนครวมพนธะ> อเลกตรอนครวมพนธะกบอเลกตรอนครวมพนธะ

3. กำรท ำนำยรปรำงจะถอวำพนธะคและพนธะสำมมอเลกตรอนเหมอนพนธะเดยว

61

กำรพจำรณำรปรำงตำมหลกของ VSEPR

เรมจำกอะตอมกลำงจบกบอะตอมอนทมำลอมรอบเขยนสตรเปน ABxEy

A แทนอะตอมกลำง

B แทนอะตอมลอมรอบทจบกบ A

x แทนจ ำนวนอะตอมของ B ทจบกบ A

E แทนอเลกตรอนคโดดเดยว

y แทนจ ำนวนอเลกตรอนคโดดเดยวรอบอะตอมกลำง

ตวอยาง จงเขยนสญลกษณแบบ VSEPR ของ 1.คำรบอนไดออกไซด 2.ซลเฟอรไดออกไซด

62

รปรำงโมเลกลโคเวเลนตทอะตอมกลำงไมมอเลกตรอนคโดดเดยว

63

รปรำงโมเลกลโคเวเลนตทอะตอมกลำงมอเลกตรอนคโดดเดยว

64

65

66

67

รปรางโมเลกลโคเวเลนตแบบตาง ๆ

68

รปรางโมเลกลโคเวเลนต

เสนตรง Linear

69

สามเหลยมแบนราบ Trigonal planar

70

ทรงสหนา Tetrahedral

71

พระมดฐานสามเหลยม Trigonal pyramidal

72

มมงอ Bent/ V-shaped

73

ลกษณะรปรางโมเลกลแบบมมงอและทรงสหนา

74

พระมดคฐานสามเหลยม Trigonal bipyramidal

75

ทรงแปดหนา Octahedral

76

พระมดฐานสเหลยม Square pyramidal

77

รปตวท T-shaped

78

ทรงสหนาบดเบยวหรอกระดานหก Distorted tetrahedral, Seesaw

79

สเหลยมแบนราบ Square planar

80

ผลของอเลกตรอนคโดดเดยวทมตอมมพนธะ

1. BCl3 และ NH3 นำจะมรปรำงและมมพนธะเทำกนแตพบวำมรปรำงและมมพนธะดงรป

81

2. CH4 H2O และ NH3 มกำรวำงต ำแหนงและรปทรงเหมอนกน แตมรปรำงโมเลกลและมมพนธะตำงกน

82

พจำรณำโมเลกลดงรปและอภปรำยวำรปรำงโมเลกลและมมพนธะเหมอนหรอตำงกนอยำงไร เพรำะอะไร

83

จงท ำนำยรปรำงของโมเลกลโดยเขยนเปนโครงสรำงของโมเลกลโดยใชหลกของ VSEPR

แบบฝกหด 7

1.PCl3

2.CO2 10.NH4

+

7.BrO3-

8.NO2+

3.NF3

4.BCl3

5.H2S 9.XeO3

6.OCl2

84

สภาพขวของสารประกอบโคเวเลนต

ขวของพนธะพจำรณำไดจำกผลตำงของอเลกโทรเนกำตวต

85

โมเลกลโคเวเลนตมขว (Polar molecule)

โมเลกลทเกดจำกขวของพนธะหกลำงกนไมหมด จงแสดงอ ำนำจทำงไฟฟำบวก และลบในโมเลกล

86

โมเลกลโคเวเลนตไมมขว (Non-Polar molecule)

โมเลกลทเกดจำกขวของพนธะหกลำงกนหมด เมอคดพนธะมขว ทกๆ พนธะในโมเลกล จงไมแสดงทศทำงขว

เชน โมเลกลอะตอมคทม EN เทำกน สำรประกอบไฮโดรคำรบอนทกชนด หรอสำรประกอบทมรปทรงเรขำคณตเปนเสนตรง สำมเหลยมแบบรำบ ทรงเหลยมสหนำ พระมดคฐำนสำมเหลยม ทรงเหลยมแปดหนำ โดยอะตอมทลอมรอบอะตอมกลำงตองเปนธำตเดยวกนเทำนน

87

สำรโคเวเลนตโครงผลกรำงตำขำย (Network Covalent)

• อะตอมยดเหนยวกนดวยพนธะโคเวเลนตตอเนองกนไปคลำยตำขำย • จดหลอมเหลวสงมำก • ไมมสตรโมเลกล เขยนไดแตสตรอยำงงำย

เพชร

เปนผลกทเกดจำกอะตอมของคำรบอนมำตอกน และแตละอะตอมของคำรบอนเกำะเปนพนธะเดยวได 4พนธะ และเกำะตอเนองกนเปนโครงผลกรำงตำขำย จดเดอด จดหลอมเหลว ของเพชรจะสงมำก

88

แกรไฟต เปนผลกเกดจำกอะตอมของคำรบอนมำตอกน และคำรบอนแตละอะตอมเกำะเปนพนธะเดยวได 3 พนธะ และจะมอเลกตรอนอสระวำงอย 1 อเลกตรอน

89

สมบตบำงประกำรของสำร

90

พนธะโลหะ(Metallic bond)

“โลหะมคำพลงงำนไอออไนเซซนทต ำหรอ EN ต ำดงนนจงยดอเลกตรอนวงนอกสดไวอยำงหลวม ๆ ท ำใหอเลกตรอนเหลำนเคลอนทไปมำรอบๆโลหะตลอดเวลำเหมอนกบวำไมไดเปนอเลกตรอนของอะตอมตวใดตวหนงแตเปนเสมอนกบวำเปนของอะตอมทกตว ซงอเลกตรอนเหลำนท ำหนำทคลำยซเมนต ทชวยยดไอออนของโลหะทมประจบวกใหอยในต ำแหนงทคงทพนธะนเกดกบธำตทเปนโลหะดวยกน ”

91

สมบตของโลหะ

1.เปนตวน ำไฟฟำไดด เพรำะมอเลกตรอนเคลอนทไปไดงำยทวทงกอนของโลหะแตโลหะน ำไฟฟำไดนอยลงเมออณหภมสงขน เนองจำกไอออนบวกมกำรสนสะเทอนดวยควำมถและชวงกวำงทสงขนท ำใหอเลกตรอนเคลอนทไมสะดวก

2.โลหะน ำควำมรอนไดด เพรำะมอเลกตรอนทเคลอนทได โดยอเลกตรอนซงอยตรงต ำแหนงทมอณหภมสง จะมพลงงำนจลนสง และอเลกตรอนทมพลงงำนจลนสงจะเคลอนทไปยงสวนอนของโลหะจงสำมำรถถำยเทควำมรอนใหแกสวนอน ๆ ของแทงโลหะทมอณหภมต ำกวำได

3.โลหะตแผเปนแผนหรอดงออกเปนเสนได เพรำะไอออนบวกแตละไอออนอยในสภำพเหมอนกน ๆ กนและไดรบแรงดงดดจำกประจลบเทำกนทงแทงโลหะไอออนบวกจงเลอนไถลผำนกนไดโดยไมหลดจำกกนเพรำะมกลมของอเลกตรอนท ำหนำทคอยยดไอออนบวกเหลำนไว

92

5.โลหะมจดหลอมเหลวสง เพรำะพนธะในโลหะเปนพนธะทเกดจำกแรงยดเหนยวระหวำงวำเลนซอเลกตรอนอสระทงหมดในกอนโลหะกบไอออนบวกจงเปนพนธะทแขงแรงมำก

4.โลหะมผวเปนมนวำว เพรำะกลมของอเลกตรอนทเคลอนทไดโดยอสระจะรบและกระจำยแสงออกมำ จงท ำใหโลหะสำมำรถสะทอนแสงซงเปนคลนแมเหลกไฟฟำได