Ch i l B di IChemical Bonding I - mwit.ac.thcha_swat/PowerPoint/chemicalbonding_1.pdf · Mahidol Wittayanusorn School 8/9/2010 A.Chatuporn Sawatruksa 2 Types of Interactions พันธะภายในโมเลก

Mahidol Wittayanusorn School 8/9/2010

A.Chatuporn Sawatruksa 1

Ch i l B di IChemical Bonding I:Basic Concept

A. Chatuporn SawatruksaChemistry Department

Chemical Bonding

28/9/2010



Types of Interactions

พนธะภายในโมเลกล พนธะระหวางโมเลกล(intramolecular bond) (intermolecular bond)

พนธะไอออนก (ionic bonds)

พนธะโคเวเลนต (covalent bonds)

พนธะไฮโดรเจน (hydrogen bonds)

แรงแวนเดอรวาลส (Van der W l f )

38/9/2010

bonds)

พนธะโลหะ ( metallic bonds)

Waals forces)

แรงดงดดระหวางโมเลกล-ไอออน(molecule-ion attractions)

magnesium oxide

Potassium dichromate bromine

sucroseIodine

48/9/2010Magnesium copper



พนธะเคม คอ แรงดงดดระหวางอะตอมในสารประกอบ

Ionic bond คอ แรงดงดดทเกดขนเมออะตอมหนงใหอเลกตรอนแกอกอะตอม

หนง

อะตอมทใหอเลกตรอนแลวจะเปนไอออนทมประจบวก เรยกวา ไอออนบวก

อะตอมทรบอเลกตรอนแลวจะเปนไอออนทมประจลบ เรยกวา ไอออนลบ

Covalent bond เกดจากการทอะตอม 2 อะตอมใชเวเลนซอเลกตรอน 2 อเลกตรอนรวมกน

58/9/2010

Metallic bond เปนแรงดงดดระหวางไอออนบวกของโลหะกบเวเลนซอเลกตรอนทเคลอนทไดอยางเปนอสระภายในผลกโลหะ

Covalent Bonds. .+ H:HH H

H-H or H2

68/9/2010



Covalent Bonds

78/9/2010

การเขยนสตรสารโคเวเลนต1. สตรโมเลกล โดยทวไปเขยนสญลกษณของธาตทเปนองคประกอบเรยงตามลาดบของ

ธาต และคาอเลกโทรเนกาตวต แลวระบจานวนอะตอมของธาตทเปนองคประกอบของโมเลกล เชน CO2 , HCl . NH3 , PCl3 , NO2 ฯลฯ

2. สตรโครงสราง คอสตรทแสดงใหทราบวา 1 โมเลกลของสารประกอบดวยธาตใดบาง อยางละกอะตอม และอะตอมของธาตเหลานนมการจดเรยงตวหรอเกาะเกยวกนดวยพนธะอยางไร ซงแบงเปน 2 แบบคอ

- สตรโครงสรางแบบจด คอสตรโครงสรางทแสดงถงการจดอเลกตรอนวงนอกสดใหครบออกเตต ในสารประกอบนน โดยใชจด ( . ) แทนอเลกตรอน 1 ตวสตรโครงสรางแบบเสน คอสตรโครงสรางทแสดงถงพนธะเคมในสารประกอบนนวา

88/9/2010

- สตรโครงสรางแบบเสน คอสตรโครงสรางทแสดงถงพนธะเคมในสารประกอบนนวาพนธะใดบาง โดยใชเสน ( - ) แทนพนธะเคม เสน 1 เสน แทนอเลกตรอนทใชรวมกน 1 ค



สตรแบบจดของลวอสอะตอมรวมตวกนเพอทาใหเกดการจดอเลกตรอนทมเสถยรภาพเพมขน โดยเสถยรภาพมคามากทสดเมออะตอมมจานวนอเลกตรอนเทากบจานวนอเลกตรอนในอะตอมมจานวนอเลกตรอนเทากบจานวนอเลกตรอนในธาตเฉลอย

G. N. Lewis G. N. Lewis 1875 1875 -- 19461946

98/9/2010

Covalent Bonds

108/9/2010



Covalent Bonds and Lewis Structures

M t t i l l d d b i ht l t t hi bl

118/9/2010

• Most atoms in a molecule are surrounded by eight electrons to achieve noble gas configuration. The tendency of these atoms to be surrounded by eight electrons is known as the octet rule.

Octet Rules1. ใหเขยนอะตอมทงหมด อะตอมทเกดพนธะกนเกดใกลกน

2. นบจานวน valence e- ทงหมด ซงกคอ ผลรวมของ valence e- ของอะตอม

ทกอะตอมรวมกนโดย

- ไอออนบวก ใหลบจานวนอเลกตรอนดวยคาประจบวก

- ไอออนลบ ใหนบจานวนประจลบเพมเขาไป

3. ใสจดแทน valence e- รอบอะตอมเปนคๆ โดยจดใหแตละอะตอม มจานวน

อเลกตรอนลอมรอบครบ 8 ตว (ยกเวน H = 2 , Be = 4 , B = 6)

128/9/2010

4. ในกรณทใช valence e- จนหมดแลว แตละอะตอมยงไมครบ 8 ตว

จะหมายถงไดวา อาจตองมพนธะค หรอพนธะสามเกดขน

5. กรณทอะตอม 3 ตว อะตอมทจะตองอยตาแหนงกลาง คอ อะตอมทมคา EN ตา



พนธะเดยว (single bond) แสดงดวยจด คอ (:) หรอ ( )

พนธะค (double bond) แสดงดวยจด คอ (::) หรอ ( )

Octet Rules

อเลกตรอนทเกยวของกบการสรางพนธะ เรยกวา bonding electron

อเลกตรอนทเกยวของกบการสรางพนธะ เรยกวา non-bonding electron

พนธะสาม (triple bond) แสดงดวยจด คอ (:::) หรอ ( )

Double bondDouble bondDouble bondDouble bond

138/9/2010

Single bondSingle bondSingle bondSingle bond

Triple bondTriple bondTriple bondTriple bond

AcrylonitrileAcrylonitrileAcrylonitrileAcrylonitrile

Molecule H2O NH3 CH4

Number of each kind of atom in molecule

O = 1H = 2

N = 1H = 3

C = 1H = 4

Valence electrons for each atom

O = 6H = 1

N = 5H = 1

C = 4H = 1

Total number of valence electrons

O = 1 x 6 = 6H = 2 x 1 = 26 + 2 = 8

N = 1 x 5 = 5H = 3 x 1 = 35 + 3 = 8

C = 1 x 4 = 4H = 4 x 1 = 44 + 4 = 8

Skeleton Structure

148/9/2010

Arrangement of dots



Covalent Bonds and Lewis Structures1. Hydrogen Compounds

158/9/2010

2. Oxo Acids and Their Anions


168/9/2010



3. Isoelectronic species have the same number of valence electrons and the same Lewis structure.


178/9/2010

Co-ordinate covalent bondsพนธะระหวาง N-H ใน NH4

+

188/9/2010



Co-ordinate covalent bonds

198/9/2010

• These atoms can form coordinate covalent bonds in which the pair of electrons in the covalent bond originate from one atom.

Octet Rule - means 8

EXCEPT ขอยกเวนทสาคญม 3 กรณ คอ1 โมเลกลมจานวนอเลกตรอนเปนเลขค1. โมเลกลมจานวนอเลกตรอนเปนเลขค2. โมเลกลมอเลกตรอนนอยกวาออกเตต3. โมเลกลมอเลกตรอนมากกวาออกเตต

208/9/2010



EXCEPT Octet Rule

218/9/2010

การหาประจฟอรแมล (Formal charge)

(FC) = V – (L + S/2)

V = จานวนเวเลนซอเลกตรอนของอะตอมนนๆV จานวนเวเลนซอเลกตรอนของอะตอมนนๆL = จานวนอเลกตรอนทไมสรางพนธะ (lone pair electrons)S = จานวนอเลกตรอนในพนธะ (shared electrons)

- ถาทกอะตอมมประจฟอรแมลเปนศนยแสดงวาทกอะตอมในสตรโครงสรางลวอสมอเลกตรอนเทากบเวเลนซอเลกตรอนของอะตอม และพนธะทกพนธะเปนพนธะโคเวเลนซ- ถาอะตอมมประจฟอรแมลไมเทากบศนยแสดงวามพนธะโคออรดเนตโคเวเลนซ

228/9/2010

* อะตอมทมประจฟอรแมลเปนลบ แสดงวาเปนอะตอมทรบคอเลกตรอน * อะตอมทมประจฟอรแมลเปนบวก แสดงวาเปนอะตอมทใหคอเลกตรอน

•Sum of FC on atoms in neutral molecule is 0•Sum of FC on atoms in ion is charge on ion



Formal charge

ex: CH3OH

- 1st Diagram:

(1) (2)

- 2nd Diagram:

238/9/2010

gC = 4 - (2 + 6/2) = -1 O = 6 - (2 + 6/2) = 1 H = 1 - (0 + 2/2) = 0

C = 4 - (0 + 8/2) = 0 O = 6 - (4 + 4/2) = 0 H = 1 - (0 + 2/2) = 0

Resonance หมายถง การใชสองหรอหลายโครงสรางลวอสเพอบรรยายถงโมเลกลหนง แตละโครงสรางเรยกวา resonance structure

Resonance Structure

O3

248/9/2010



Resonance Structure

258/9/2010

Resonance Structure

268/9/2010



Resonance Structure

“ resonance hybrid ”

278/9/2010

“ delocalize electron ”

สมบตทวไปของโครงสรางเรโซแนนซ

1. โครงสรางเรโซแนนซเกดกบโมเลกลหรอไอออนทมพนธะคหรอพนธะสาม

2. ตาแหนงทอยของอะตอมในแตละสตรจะตองจดเปนแบบเดยวกน มแตตาแหนงคอเลกตรอนสรางพนธะและคอเลกตรอนโดดเดยวเทานนทเปลยนแปลง

โ โ 3. สตรโครงสรางเรโซแนนซทกแบบทเขยนจะตองมจานวนคอเลกตรอนเทากน

288/9/2010



Use the name of the element to name the following diatomic molecules.

Naming Covalent molecules

H2 hydrogen

N2 nitrogen

Cl2 _______________

298/9/2010

O2 _______________

I2 _______________

Naming Binary Covalent CompoundsTwo nonmetals

Name each element End the last element in -ideAdd prefixes to show more than 1 atom

Prefixesmon- 1 hexa- 6di- 2 hepta- 7

308/9/2010

di 2 hepta 7tri- 3 octa- 8tetra- 4 nona 9penta- 5 deca- 10



Learning Check Fill in the blanks to complete the following names of covalent compounds.

CO carbon ______oxide

CO2 carbon _______________

PCl3 phosphorus _______chloride

318/9/2010

CCl4 carbon ________chloride

N2O _____nitrogen _____oxide

Formula common name H2O2 hydrogen peroxide

H S h d lfidH2S hydrogen sulfide

N2O nitrous oxide

NO nitric oxide

328/9/2010

N2H4 hydrazine

NH3 ammonia



โครงสรางโมเลกลทฤษฎการผลกคอเลกตรอนในวงเวเลนซ (Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory : VSEPR)

1. คอเลกตรอนใน valence shell ของอะตอม จะจดตวใหอยหางกนมากทสด เพอใหเกดการผลกกนระหวางอเลกตรอนคตาง ๆ นอยทสด2. การผลกกนระหวางคอเลกตรอน จะลดลงตามลาดบดงน

lp – lp > lp – db > lp – Sb > db – db > db – Sb > Sb – Sb เมอ lp = อเลกตรอนคโดดเดยว dp = พนธะค Sb = พนธะเดยว

ใ

338/9/2010

3. สาหรบ multiple bond ใหถอวามอเลกตรอนทรวมสรางพนธะกลมเดยว4. ถามอเลกตรอนเดยวจะผลกอเลกตรอนตวอนนอยกวาอเลกตรอนค การผลกกน

ของอเลกตรอนตาง ๆ จะลดลงตามลาดบดงนlone pair > multiple bond > bonding pair > unpaired electron

AXmEn ใ

Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory : VSEPR

m nกาหนดใหA = อะตอมกลางX = อะตอมทเกดพนธะกบ Am = จานวนคของ bonding electronE = nonbonding electron หรอ lone pair electronn = จานวนคของ nonbonding electron

348/9/2010

n จานวนคของ nonbonding electron



A. Central Atoms Surrounded by Only Single-Bond Pairs

The Shapes of Covalent Moleculars

358/9/2010

Molecular ShapesB. Central Atoms with Single-Bond Pairs and Lone Pairs

• The molecular geometry depends on the electron pair geometry (i.e. the total number of electron pairs on the central atom).

368/9/2010



Molecular Shapes

378/9/2010

ค e- รอบอะตอมกลาง

m n สตร Overall Geometry รปรางโมเลกล มมพนธะ ตวอยาง

รปรางโมเลกลประเภทตางๆ ตามทฤษฎ VSEPR

2 2 0 AX2 linear linear 180๐ BeF2

3 32

0 1

AX3

AX2Etrigonal planar trigonal planar

V-shaped120๐

<120๐

BF3

SO2

4 4 32

0 12

AX4

AX3EAX2E2

tetrahedral tetrahedral trigonal pyramidal

V-shaped

109.5๐

<109.5๐

<109.5๐

CH4

NH3

H2O

5 5 0 AX5 trigonal bipyramid trigonal bipyramid 120๐ , 90๐ PF5

388/9/2010

432

123

AX4EAX3E2

AX2E3

distorted tetrahedronT-shaped

linear

<120๐ , <90๐

<90๐

180๐

SF4

ClF3XeF2

6 6 54

0 12

AX6

AX5EAX4E2

octahedral octahedral square pyramid

square linear

90๐

<90๐

90๐

SF6

ClF5

XeF4



ทฤษฎ VSEPR กบมมพนธะ

ผลของอเลกโตรเนกาตวตตอมมพนธะ

โ โ ผลของโครงสรางเรโซแนนซ

ผลของพหพนธะตอมมพนธะ

398/9/2010

ทฤษฎพนธะเวเลนซ (Valence Bond Theory: VB)เปนทฤษฎของกลศาสตรควอนตมทใชอธบายการเกดพนธะโคเวเลนตของโมเลกล

408/9/2010



ชนดของพนธะโคเวเลนซพนธะซกมา (σ) คอ พนธะทเกดจากการซอนเกยกนของออรบทลเชงอะตอมแบบดานปลายตามแนวเสนตอระหวางนวเคลยสของอะตอม

พนธะไพ (π) คอ พนธะทเกดจากการซอนเกยกนของออรบทลเชงอะตอม( )แบบดานขางโดยสวนทซอนเกยกน ของออรบทลอยดานบนและดานลาง ของแนวเสนตอระหวางนวเคลยส

s + s orbital

418/9/2010

s + p orbital

p + p orbital

p + p orbital

Hybridizationชนดของออรบทล ชนดของไฮบรดออรบทล รปราง

s, p sp - hybrid orbital เสนตรง (linear)(linear)

s, p, p sp2 - hybrid orbital ระนาบสามเหลยม(trigonal planar)

s, p, p sp3 - hybrid orbital ทรงสหนา(tetrahedral)

3

428/9/2010

s, p, p, p, d sp3d - hybrid orbital พระมดคฐานสามเหลยม(trigonal bipyramid)

s, p, p, p, d, d sp3d2 - hybrid orbital ทรงแปดหนา(octahedral)



sp hybridization

438/9/2010

sp2 hybridization

448/9/2010



sp3 hybridization

458/9/2010

468/9/2010



478/9/2010

488/9/2010



498/9/2010

508/9/2010



518/9/2010

528/9/2010



538/9/2010

Hybridization - Carbonพนธะเดยว = พนธะ σ 1 พนธะ

พนธะค = พนธะ σ 1 พนธะ + พนธะ π 1 พนธะ

พนธะสาม = พนธะ σ 1 พนธะ + พนธะ π 2 พนธะ

Hybridization

Hybridizing Orbitals

UnhybridizedOrbitals

sBonds

pBonds

Example

sp s + p = 2 sp 2 p 2 2

548/9/2010

sp2 s + 2p = 3 sp2 1 p 3 1

sp3 s + 3p = 4 sp3 none 4 none



C2H4

C2H2

558/9/2010

Documents

Ch i l B di IChemical Bonding I - mwit.ac.thcha_swat/PowerPoint/chemicalbonding_1.pdf · Mahidol Wittayanusorn School 8/9/2010 A.Chatuporn Sawatruksa 2 Types of Interactions พันธะภายในโมเลก