พลั�งงานศั�กย์ (kJ/mol)
ระย์ะระหว่�างอะตอมของไฮโดรเจน (pm)
74 pm
436 kJ/mol
การเปลั��ย์นแปลังพลั�งงานในการเก ดโมเลัก!ลัไฮโดรเจน
H HH H
น ย์ามพ�นธะโคเว่เลันต ( Covalent
bond ) หมาย์ถึ%ง พ�นธะที่��เก ดจากอะตอมค'�หน%�งใช้)อ เลั*กตรอนร�ว่มก�น โดย์เก ดแรงด%งด'ดระหว่�างอ เลั*กตรอนก�บโปรตอนในน ว่เคลั�ย์สของอะตอมที่�-งสอง IE ส'ง ก�บ IE ส'ง หร.อ อโลัหะ
ก�บ อโลัหะ
I 1 อะตอม
I
O 1 อะตอม
O O
O 1 อะตอม
OO
O2 โมเลกุล
N 1 อะตอม
N
N 1 อะตอม
N
N2 โมเลกุล
N N
ช้น ดของพ�นธะโคเว่เลันต
I 1 อะตอม
I I
I2 โมเลกุล
I
OO
O2 โมเลกุล
N2 โมเลกุล
N N
I I
O O
N N
พ�นธะเด��ย์ว่(Single
bond)
พ�นธะค'�(Doubl
e bond)พ�นธะสาม(Triple bond)
e ค'�ร�ว่มพ�นธะ 1 ค'�
e ค'�ร�ว่มพ�นธะ 2 ค'�
e ค'�ร�ว่มพ�นธะ 3 ค'�
I
I2 โมเลกุล
I
พ�นธะโคออรด เนตโคเว่เลันต(Coordinate Covalent bond
หร.อ Dative Covalent bond)
O OO
พ�นธะโคออรด เนตโคเว่เลันต
พ�นธะโคเว่เลันต
O O OO O O O
3
น ย์ามพ�นธะที่��เก ดข%-นโดย์อ เลั*กตรอนค'�ร�ว่มพ�นธะมาจากอะตอมของธาต!เด�ย์ว่ ส�ว่นอ�กธาต!หน%�งไม�ได)ส�งอ เลั*กตรอนมาร�ว่มพ�นธะแต�มาใช้)อ เลั*กตรอนค'�โดดเด��ย์ว่ของธาต!อ.�น เพ.�อให)จ/านว่นเว่เลันตอ เลั*กตรอนครบ 8 ตามกฎออกเตต
การเข�ย์นส'ตรแบบเส)นแลัะแบบจ!ด
1. หาอะตอมกลัาง2. ว่างต/าแหน�งของอะตอมของธาต!ที่�-งหมด3. เข�ย์นส'ตรแบบเส)นแลัะแบบจ!ด ตามลั/าด�บ
โครงสร)างแบบจ!ดอ เลั*กตรอน กุารเขี ยนโครงสร�างล�วอ�สหร�อโครงสร�างแบบจุด
อ�เล�กุตรอน (Lewis’s dot structure) เป็�นว�ธี กุารเขี ยนเพื่�"อแสดงวาเลนซ์$อ�เล�กุตรอนและกุารสร�างพื่%นธีะโควาเลนต$ระหว&างอะตอมในโมเลกุล
โครงสร�างล�วอ�สขีองอะตอม– ใช้�จุดแทนวาเลนซ์$อ�เล�กุตรอน
โครงสร)างลั ว่อ สของโมเลัก!ลั โครงสร�างล�วอ�สขีองโมเลกุล
– พื่%นธีะโควาเลนต$ค�อกุารใช้�อ�เล�กุตรอนร&วมกุ%นขีองสองอะตอม
– หน*"งพื่%นธีะป็ระกุอบด�วยสองอ�เล�กุตรอน (2 shared electrons)
– แต&ละพื่%นธีะแทนด�วยจุด 2 จุด (:) หร�อ หน*"งเส�น ()อ�เล�กุตรอนท "ใช้�ในกุารสร�างพื่%นธีะ เร ยกุว&า bonding
electronอ�เล�กุตรอนท "ไม&เกุ "ยวขี�องกุ%บกุารสร�างพื่%นธีะเร ยกุว&า
non-bonding electron
HH C H
H
HHCH
H
N N NN
การเข�ย์นโครงสร)างลั ว่อ ส
1 .กุ,าหนดอะตอมกุลาง(ต�องกุาร valence electron หลายต%ว) และกุารจุ%ดเร ยงอะตอมในโมเลกุล
2. น%บจุ,านวนเวเลนซ์$อ�เล�กุตรอนขีองทกุอะตอมในโมเลกุล•ไอออนลบ: เพื่�"มจุ,านวนอ�เล�กุตรอนเท&ากุ%บจุ,านวนป็ระจุลบขีองไอออน
•ไอออนบวกุ: ลบจุ,านวนอ�เล�กุตรอนเท&ากุ%บจุ,านวนป็ระจุบวกุขีองไอออน
3 .เช้�"อมอะตอมด�วยพื่%นธีะเด "ยว(ระหว&างอะตอมกุลางกุ%บอะตอมป็ลาย) โดยใช้� 2 อ�เล�กุตรอนในกุารสร�างพื่%นธีะเด "ยวแต&ละพื่%นธีะ
4. เต�มวาเลนซ์$อ�เล�กุตรอนให�กุ%บอะตอมป็ลายให�ครบ8 (ยกุเว�น H เท&ากุ%บ 2)
5. เต�มอ�เล�กุตรอนท "เหล�อให�กุ%บอะตอมกุลาง (อาจุมากุกุว&า 8)
6. ถ้�าจุ,านวนวาเลนซ์$อ�เล�กุตรอนท "อะตอมกุลางไม&ครบ 8 ให�น,าอ�เล�กุตรอนท "ไม&ร&วมพื่%นธีะขีองอะตอมรอบๆ มาสร�างพื่%นธีะค/&หร�อพื่%นธีะสาม
7. จุ,านวนวาเลนซ์$อ�เล�กุตรอนรวมต�องเท&ากุ%บท "ได�จุากุขี�อ 1.
1. อะตอมกุลางค�อ N2. จุ,านวนเวเลนซ์$อ�เล�กุตรอน = 5 + (7x3) = 26
อ�เล�กุตรอน(จุ,านวนเวเลนซ์$อ�เล�กุตรอนขีอง N = 5 F = 7)
3. เขี ยนพื่%นธีะเด "ยวระหว&างอะตอมกุลางกุ%บอะตอมป็ลาย
4. เขี ยนอ�เล�กุตรอนขีองอะตอมป็ลายให�ครบ 8
5. เต�มอ�เล�กุตรอนท "เหล�อให�กุ%บอะตอมกุลาง (26-24 = 2 อ�เล�กุตรอน)
ต�ว่อย์�าง โครงสร)างลั ว่อ สของ NF3
F N F
F
F N F
F
F N F
Fหร.อ
F N F
F
F N F
F
F N F
Fหร.อ
หร.อ
15
1 .อะตอมกุลางค�อ C2. จุ,านวนเวเลนซ์$อ�เล�กุตรอนขีอง HCN 1 + 4 + 5 =10
อ�เล�กุตรอน3. เขี ยนพื่%นธีะเด "ยวระหว&างอะตอมกุลางกุ%บอะตอมท "ม พื่%นธีะ
4. เขี ยนอ�เล�กุตรอนขีองอะตอมป็ลาย ให�ครบ 8 (หร�อ 2)
5. เต�มอ�เล�กุตรอนท "เหล�อให�กุ%บอะตอมกุลาง (10-10 = 0) ย์�งไม�เป1นไปตามกฎออกเตต
6. น,าอ�เล�กุตรอนท "ไม&ร&วมพื่%นธีะขีองอะตอมรอบๆ (N) มาสร�างพื่%นธีะค/&หร�อพื่%นธีะสาม จุนอะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนครบแป็ด
ต�ว่อย์�าง โครงสร)างลั ว่อ สของ HCN
H C N
H C N
H C NH C N HCN
16
1. อะตอมกุลางค�อ N2. จุ,านวนเวเลนซ์$อ�เล�กุตรอน = 5 + (7x3) = 26
อ�เล�กุตรอน(จุ,านวนเวเลนซ์$อ�เล�กุตรอนขีอง N = 5 F = 7)
3. เขี ยนพื่%นธีะเด "ยวระหว&างอะตอมกุลางกุ%บอะตอมป็ลาย
4. เขี ยนอ�เล�กุตรอนขีองอะตอมป็ลายให�ครบ 8
5. เต�มอ�เล�กุตรอนท "เหล�อให�กุ%บอะตอมกุลาง (26-24 = 2 อ�เล�กุตรอน)
ต�ว่อย์�าง โครงสร)างลั ว่อ สของ NF3
F N F
F
F N F
F
F N F
Fหร.อ
F N F
F
F N F
F
F N F
Fหร.อ
หร.อ
17
1 .อะตอมกุลางค�อ C2 .จุ,านวนเวเลนซ์$อ�เล�กุตรอนขีอง HCN 1 + 4 + 5 =10
อ�เล�กุตรอน3 .เขี ยนพื่%นธีะเด "ยวระหว&างอะตอมกุลางกุ%บอะตอมท "ม พื่%นธีะ
4 .เขี ยนอ�เล�กุตรอนขีองอะตอมป็ลาย ให�ครบ 8 (หร�อ 2)
5 .เต�มอ�เล�กุตรอนท "เหล�อให�กุ%บอะตอมกุลาง (10-10 = 0) ย์�งไม�เป1นไปตามกฎออกเตต
6 .น,าอ�เล�กุตรอนท "ไม&ร&วมพื่%นธีะขีองอะตอมรอบๆ (N) มาสร�างพื่%นธีะค/&หร�อพื่%นธีะสาม จุนอะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนครบแป็ด
ต�ว่อย์�าง โครงสร)างลั ว่อ สของ HCN
H C N
H C N
H C NH C N HCN
1. อะตอมของธาต!ในโมเลัก!ลัที่��ม�เว่เลันตอ เลั*กตรอนน)อย์กว่�า 8 ได)แก� สารประกอบธาต!ค'�ของ Be B แลัะ Al เช้�น
BeCl2
AlF3
โมเลัก!ลัที่��ไม�เป1นไปตามกฎออกเตต
Be
Cl
Cl
Al
FFF
2. อะตอมของธาต!ในโมเลัก!ลัที่��ม�เว่เลันตอ เลั*กตรอนมากกว่�า 8 ได)แก� สารประกอบธาต!ค'�ที่��ม�อะตอมกลัางของธาต!ต�-งแต�หม'� 4 ข%-นไป เช้�น
PF5
SCl6
PF FF F
F
SCl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
3. ออกไซดของธาต!บางช้น ด เช้�น
NO2
ClO2
N OO
Cl
OO
21
1. โมเลัก!ลัที่��ม�อ เลั*กตรอนเป1นเลัขค�� เช้�น –ClO2 ม�อ เลั*กตรอนรว่ม เที่�าก�บ 19–NO ม�อ เลั*กตรอนรว่ม เที่�าก�บ 11–NO2 ม�อ เลั*กตรอนรว่ม เที่�าก�บ 17
2. โมเลัก!ลัที่��อะตอมกลัางม�อ เลั*กตรอนน)อย์กว่�า 8 –BF3 B ม�อ เลั*กตรอนเที่�าก�บ 6–BeH2 Be ม�อ เลั*กตรอนเที่�าก�บ 6
3. โมเลัก!ลัที่��อะตอมกลัางม�อ เลั*กตรอนมากกว่�า 8 –PCl5 ม�อ เลั*กตรอน เที่�าก�บ 10–XeF4 ม�อ เลั*กตรอน เที่�าก�บ 12–SF4 ม�อ เลั*กตรอน เที่�าก�บ 10
ข)อย์กเว่)นของกฎออกเตด
F
F S F
F
ประจ!ฟอรมาลั :
ม�กใช้)ก�บการพ จารณาสารโคเว่เลันตซ%�งถึ.อว่�าพ�นธะที่��ย์%ดอะตอมเข)าด)ว่ย์ก�นเป1นผลัจากการใช้)เว่เลันซอ เลั*กตรอนร�ว่มก�น
แม)ว่�าบางกรณ�สารโคเว่เลันตน�-นจะม�ประจ!รว่มเป1นศั'นย์ แต�เม.�อพ จารณาเป1นอะตอม อะตอมแต�ลัะต�ว่อาจม�ประจ!เป1นศั'นย์ ในขณะที่��บางอะตอมเสม.อนว่�าม�อ เลั*กตรอนเก นมา ก*จะม�ประจ!เป1นลับ แลัะขณะที่��บางอะตอมอาจเสม.อนว่�าเส�ย์อ เลั*กตรอนไป ก*จะม�ประจ!เป1นบว่ก ซ%�งเร�ย์กประจ!เหลั�าน�-ว่�า ประจ!ฟอรมาลั (formal charge)
ประจ!ฟอรมาลั เป็�นความแตกุต&างระหว&างจุ,านวนเวเลนซ์$อ�เล�กุตรอนขีองอะตอมเด "ยวกุ%บขีองอะตอมในโครงสร�างล�วอ�ส เป็�นกุารท,านายกุารสภาพื่ขี%1วขีองโมเลกุลอย&างคร&าว ๆ
การค/านว่ณประจ!ฟอรมาลัของอะตอม
– V จ/านว่นเว่เลันซอ เลั*กตรอนของอะตอมเด��ย์ว่(อะตอมที่��สนใจ)
– N จ/านว่นเว่เลันซอ เลั*กตรอนที่��ไม�ได)สร)างพ�นธะ– B จ/านว่นอ เลั*กตรอนที่�-งหมดที่��สร)างพ�นธะรอบ
อะตอมน�-น
eee BNV 21charge formal
ประจ!ฟอรมาลั (Formal charge)
ต�ว่อย์�าง จงหาประจ!ฟอรมาลัของแต�ลัะอะตอม
[IO3]–
– I = 7 – 2 – ½ (6) = +2–O = 6 – 6 – ½ (2) = -1
ประจ!รว่ม = +2 – 1 – 1 – 1 = -1
[NH3CH2COO]–
OIO O
OIO O
+21 1
1
H H O
HNCC
H H O
+
-
ว่ ธ�ลั�ด ด/จุ,านวนพื่%นธีะเป็ร ยบเท ยบกุ%บจุ,านวนพื่%นธีะท "ควรจุะม ขีองแต&ละอะตอม เช้&น N ม วาเลนซ์$ 5 ควรม พื่%นธีะ 3 พื่%นธีะ ถ้�าม เกุ�นจุะเป็�นบวกุ ถ้�าม ไม&ครบจุะเป็�นลบ
- ค/านว่ณประจ!ฟอรมาลัของ O3
O OO ........ .. ..
O = 6 – 4 – ½(4) = 0O = 6 – 2 – ½(6) = +1O = 6 – 6 – ½(2) = -1
O OO ........ .. ..
0+1-1
หมาย์ถึ%ง การใช้)โครงสร)างลั ว่อ สต�-งแต� 2 โครงสร)างข%-นไปแที่น
โมเลัก!ลัใดโมเลัก!ลัหน%�ง
ข)อคว่รระว่�ง ค.อ การจะเป1นโครงสร)างเรโซแนนซได)สารต)องม�การจ�ดเร�ย์งต�ว่ของอะตอมเหม.อนก�น ต�างเพ�ย์งการกระจาย์อ เลั*กตรอนในพ�นธะเที่�าน�-น เช้�น SO2
SO
O.. ..
..SO
O....
..
เรโซแนนซ (Resonance)
:
เรโซแนนซ (Resonance)
ในบางโมเลกุลหร�อไอออน สามารถ้เขี ยนแบบจุ,าลองขีองล�วอ�สได�มากุกุว&า 1 แบบ เช้&น CO2 และ SO2
เร ยกุป็รากุฏกุารณ์$น 1ว&า ปรากฏการณเรโซแนนซ โดยต�องม กุารจุ%ดเร ยงล,าด%บขีองอะตอมเหม�อนกุ%นเสมอ ต&างกุ%นแต&เพื่ ยงกุารกุระจุายอ�เล�กุตรอนในพื่%นธีะ
O C O O = C = O O C O
-1 +1-1+1
S
O O S
O O
+1
-1
+1
-1
เรโซแนนซ (Resonance)
โครงสร�างล�วอ�สขีอง O3
จุากุกุารทดลองพื่บว&า ความยาวพื่%นธีะระหว&าง O ท%1งสองเท&ากุ%นแสดงว&าโมเลกุล O3 ไม&เกุ�ดพื่%นธีะท%1ง 2 แบบ แต&เกุ�ดโครงสร�างท "เร ยกุว&า โครงสร�างเรโซ์แนนซ์$ (Resonance structure)
O
O O
+1
-1
O
O O
+1
-1
O
O O1.278 Å
1.278 Å
หลั�กในการต�ดส นว่�าโครงสร)างเรโซแนนซแบบใด คว่รเป1นไปได)มากที่��ส!ดม�
หล%กุกุารพื่�จุารณ์าว&าโครงสร�างใดเป็�นโครงสร�างท "เป็�นไป็ได� มากุท "สด ม ด%งน 1
1. เป็�นไป็ตามกุฎออกุเตดมากุท "สด2. โครงสร�างท "ม ป็ระจุฟอร$มาลต,"าท "สด3. อะตอมท "ม ค&า EN ส/งควรม ป็ระจุฟอร$มาลเป็�นลบ4. อะตอมช้น�ดเด ยวกุ%นไม&ควรม ป็ระจุฟอร$มาลตรงขี�าม
กุ%น
โครงสร)าง Lewis ที่��เป1นไปได)
N N N N N N N N N-2 +1 0 -1 +1 -1 0 +1 -2
N3
+1 0 -1 0 0 0 -1 0 +1
CO2O C O O = C = O O C O
การเข�ย์นส'ตรโมเลัก!ลัของสารประกอบโคเว่เลันต1. เขี ยนส%ญล%กุษณ์$ขีองธีาตเร ยงตามล,าด%บด%งน 1B Si C Sb As P N H Te Se S At I Br Cl O F
2. ระบจุ,านวนอะตอมขีองธีาตในสารป็ระกุอบ โดยเขี ยนต%วเลขีไว�มมล&างขีวา3. ใช้�จุ,านวนอ�เล�กุตรอนท "แต&ละอะตอมต�องกุารค/ณ์ไขีว�กุ%น และท,าให�เป็�นอ%ตราส&วนอย&างต,"า เช้&น C S
C2S4 CS2
4 2
ต�ว่อย์�างส'ตรสารประกอบโคเว่เลันต
NCl3 CO2
NH3
C2H4 HF CH4
H2S PH3
Cl2O
ClO3+ PO4
3-
H2O
การเร�ย์กช้.�อสารประกอบโคเว่เลันต1. สารป็ระกุอบธีาตค/& ให�อ&านธีาตต%วหน�ากุ&อนและตามด�วยธีาตต%วหล%งโดยเป็ล "ยนท�ายพื่ยางค$เป็�นไอด$ (-ide)
2. ระบจุ,านวนอะตอมขีองแต&ละธีาตด�วยจุ,านวนในภาษากุร กุ ด%งน 1 mono- (1), di-(2), tri-(3), tetra-(4), penta-(5), hexa-(6),
hepta-(7), octa-(8), nona-(9), deca-(10)
3. ถ้�าธีาตต%วหน�าม อะตอมเด ยวไม&ต�องระบจุ,านวนอะตอม แต&ธีาตต%วหล%งต�องระบจุ,านวนอะตอมแม�ม เพื่ ยงอะตอมเด ยว
ต�ว่อย์�างการเร�ย์กช้.�อสารประกอบโคเว่เลันต
AsF5อ&านว&า อาร$ซ์ น�กุเพื่นตะฟล/ออไรด$AlI3 อ&านว&า อะล/ม�เน ยมไตรไอโอไดด$N2O อ&านว&า ไดไนโตรเจุนโมโนออกุไซ์ด$Cl2O7 อ&านว&า ไดคลอร นเฮป็ตะออกุไซ์ด$CO อ&านว&า คาร$บอนโมโนออกุไซ์ด$
พลั�งงานพ�นธะ
คว่ามย์าว่พ�นธะหมายถ้*ง ระยะทางระหว&างน�วเคล ยสขีองอะตอมสองอะตอมท "สร�างพื่%นธีะกุ%นในโมเลกุลอะตอมแต&ละช้น�ดอาจุเกุ�ดพื่%นธีะมากุกุว&า 1 ช้น�ด เช้&น C กุ%บ C , N กุ%บ N และพื่%นธีะแต&ละช้น�ดจุะม พื่ล%งงานพื่%นธีะและความยาวพื่%นธีะแตกุต&างกุ%นพ�นธะเด��ย์ว่ > พ�นธะค'�
> พ�นธะสาม
พลั�งงานพ�นธะหมาย์ถึ%ง พลั�งงานที่��ใช้)ไปเพ.�อสลัาย์พ�นธะระหว่�างอะตอมภาย์ในโมเลัก!ลัซ%�งอย์'�ในสถึานะแก8สให)แย์กออกเป1นอะตอมในสถึานะแก8ส
พ�นธะสาม > พ�นธะค'� > พ�นธะเด��ย์ว่
พลั�งงานพ�นธะใช้)บอกคว่ามแข*งแรงของพ�นธะ
CH4 (g) + 423 kJCH3(g) + H (g)
CH3 (g) + 368 kJCH2(g) + H (g)
CH2 (g) + 519 kJCH (g) + H (g)
CH (g) + 335 kJC (g) + H (g)
กุารสลายพื่%นธีะช้น�ดเด ยวกุ%นในโมเลกุลท "ม หลายพื่%นธีะ ต�องม กุารสลายพื่%นธีะหลายขี%1นตอน แต&ละขี%1นตอนใช้�พื่ล%งงานไม&เท&ากุ%น ด%งน%1นพื่ล%งงานพื่%นธีะจุ*งใช้�ค&าเฉล "ยแทน เร ยกุว&า พลั�งงานพ�นธะเฉลั��ย์
พลั�งงานพ�นธะเฉลั��ย์ (Average Bond Energy)
พลั�งงานพ�นธะเฉลั��ย์ เป็�นค&าเฉล "ยขีองพื่ล%งงานสลายพื่%นธีะส,าหร%บพื่%นธีะแต&ละช้น�ดในโมเลกุลต&าง ๆ (เป็�นค&าโดยป็ระมาณ์)
การเก ดปฏ ก ร ย์าเคม� ค�อกุระบวนกุารท "ม กุารที่/าลัาย์พ�นธะเด ม(สารต%1งต�น) และสร)างพ�นธะใหม�(สารผล�ตภ%ณ์ฑ์$)
คว่ามร)อนของปฏ ก ร ย์า ( Hrxn) ค�อพื่ล%งงานเอนทาลป็<ขีองระบบท " เป็ล "ยนแป็ลงไป็ในร/ป็ความร�อนเม�"อเกุ�ดป็ฏ�กุ�ร�ยา สามารถ้หาได�จุากุ
– DHrxn เป็�นลบ ป็ฏ�กุ�ร�ยาคายพื่ล%งงาน– DHrxn เป็�นบวกุ ต�องใช้�พื่ล%งงานเพื่�"อให�เกุ�ดป็ฏ�กุ�ร�ยา
(ด/ดพื่ล%งงาน)
คว่ามร)อนของปฏ ก ร ย์า (Heat of Reaction)
productsreactants
DDH rxn
พลั�งงานพ�นธะรว่มของผลั ตภ�ณฑ์
พลั�งงานพ�นธะรว่มของสารต�-งต)น
การค/านว่ณหาค�าคว่ามร)อนของปฏ ก ร ย์า
ต�ว่อย์�าง จุงหาพื่ล%งงานท "เป็ล "ยนแป็ลงขีองป็ฏ�กุ�ร�ยาต&อไป็น 1 CH4(g) + Cl2(g) CH3Cl (g) + HCl(g)
– (พื่ล%งงานพื่%นธีะสารต%1งต�น) = 4D(C-H) + D(Cl-Cl)
– (พื่ล%งงานพื่%นธีะผล�ตภ%ณ์ฑ์$ ) = D(C-Cl) + 3D(C-H) + D(Cl-H)
Hrxn = 4D(C-H) + D(Cl-Cl) – [D(C-Cl)
+ 3D(C-H) + D(Cl-H)] = (4414 + 243) – (339 + 3414 + 431)
kJ/mol = –113 kJ/mol ป็ฏ�กุ�ร�ยาน 1จุะคายความร�อนออกุมา 113
kJ/mol
products
D
reactants
D
การค/านว่ณต�ว่อย์�างที่�� 1
ก/าหนดพลั�งงานให)ด�งน�- H – H = 436 kJ/mol
N N = 945 kJ/mol แลัะ N – H = 391 kJ/mol
ปฏ ก ร ย์าเคม�ต�อไปน�-ด'ดหร.อคาย์พลั�งงานเที่�าใด2NH3 (g) N2 (g) + 3H2 (g)
H2NH3 (g) N2 (g) + 3H2 (g)
2H – N – H N N + 3(H – H)
6(N – H) N N + 3(H – H)
6 x 391 945 + 3 x 436
2346 kJ 2253 kJ
ปฏ ก ร ย์าด'ดพลั�งงาน = 2346 – 2253 = 93 kJ
ร'ปร�างโมเลัก!ลั
ที่/าไมต)องศั%กษาร'ปร�างโมเลัก!ลัเพราะสารต�างๆ แม)ว่�าจะม�ส'ตรโมเลัก!ลัเหม.อนก�นหร.อไม�ก*ตามถึ)าม�ร'ปร�างโมเลัก!ลัต�างก�น สมบ�ต ของสารก*แตกต�างก�นด)ว่ย์ ร'ปร�างของโมเลัก!ลั (ร'ปที่รงที่างเรขาคณ ต) เก ดจากการจ�ดต�ว่ของอะตอมภาย์ในโมเลัก!ลัม�ผลัต�อค!ณสมบ�ต ที่าง
กาย์ภาพ (m.p., b.p., density) แลัะเคม�
ต�ว่อย์�างเช้�น เอที่านอลั แลัะ เมที่
อกซ�ม�เที่น
H
C C
O
HH
HH
H
CH3CH2
OH OCC
H
H HH
H
H
CH3OCH
3
สมบ%ต� : ขีองเหลวไม&ม ส ละลายน,1าได�ด mp.-117 0C bp. 78.5 0C
สมบ%ต� : แกุ=ส ไม&ม ส ไม&ละลายน,1าmp. -138.5
0C bp. -23 0C
ป=จจ�ย์ที่��ม�ผลัต�อร'ปร�างโมเลัก!ลัจุ,านวนอะตอมในโมเลกุลจุ,านวนอ�เล�กุตรอนค/&ร &วมพื่%นธีะจุ,านวนอ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยวมมระหว&างพื่%นธีะและความยาวพื่%นธีะ
ม!มพ�นธะ ค�อมมท "เกุ�ดขี*1น เม�"อลากุเส�นผ&านพื่%นธีะ 2 พื่%นธีะมาต%ดท "น�วเคล ยสขีองอะตอมกุลาง
โมเลกุลท "ม ส/ตรเคม คล�ายกุ%น มมพื่%นธีะอาจุไม&เท&ากุ%น –H2O = 104.5 H2S =
92
กุารท,านายโครงสร�างขีองโมเลกุลเช้&น มมพื่%นธีะ จุ,าเป็�นต�องอาศั%ยขี�อม/ลเกุ "ยวกุ%บอ�เล�กุตรอนในโมเลกุล
ม!มพ�นธะ
106.0
104.0
ม!มระหว่�างพ�นธะ(Bond angle)
ค�อ มมท "เกุ�ดจุากุอะตอมสองอะตอมท,ากุ%บอะตอมกุลางหร�อมมท "เกุ�ดระหว&างพื่%นธีะสองพื่%นธีะ A
BBO
Oมม เป็�นมมระหว&างพื่%นธีะขีองโมเลกุล AB2 ซ์*"งจุะแคบหร�อกุว�างขี*1นอย/&กุ%บแรงผล%กุระหว&าง Bond Pair Electron และ Lone Pair Electron
การที่/านาย์ร'ปร�างโมเลัก!ลั
พ จารณาร'ปร�างโมเลัก!ลัจาก Valence Shell Electron Pair Repulsion Model (VSEPR) โดย์ย์%ดหลั�กที่��ว่�า valence electron pair รอบอะตอมจะม�การผลั�กก�นที่/าให)อ เลั*กตรอนแต�ลัะค'�อย์'�ห�างก�น
1. โมเลัก!ลัเป1นเส)นตรง (Linear) : AX2
อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&ร &วมพื่%นธีะ 2 ค/& แต&ละค/&ผล%กุกุ%นเพื่�"อให�ห&างกุ%นมากุท "สด เป็�นมมระหว&างพื่%นธีะเท&ากุ%บ 180 oC เช้&น BeCl2 HCN CO2 C2H2
โมเลัก!ลัที่��อะตอมกลัางไม�ม� อ เลั*กตรอนค'�โดดเด��ย์ว่
2. โมเลัก!ลัเป1นร'ปสามเหลั��ย์มแบนราบ(Trigonal planar) : AX3
อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&ร &วมพื่%นธีะ 3 ค/& แต&ละค/&ผล%กุกุ%นห&างกุ%นมากุท "สด เป็�นมมระหว&างพื่%นธีะเท&ากุ%บ 120 oC
เช้&น BF3 SO3 NO3-
3. โมเลัก!ลัเป1นร'ปที่รงเหลั��ย์มส��หน)า (Tetrahedral) : AX4
อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&ร &วมพื่%นธีะ 4 ค/& แต&ละค/&ผล%กุกุ%นห&างมากุท "สด เป็�นมมระหว&างพื่%นธีะเท&ากุ%บ 109.5 oC
เช้&น CH4 SiCl4 SO42- NH4
+
4. โมเลัก!ลัเป1นร'ปพ�ระม ดค'�ฐานสามเหลั��ย์ม (Trigonal bipyramidal) : AX5
อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&ร &วมพื่%นธีะ 5 ค/& แต&ละค/&ผล%กุกุ%นห&างมากุท "สด เป็�นมมระหว&างพื่%นธีะเท&ากุ%บ 90 oC และ 120 oC
เช้&น PCl5 SbI5
5. โมเลัก!ลัเป1นร'ปที่รงแปดหน)า (Octahedral) : AX6
อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&ร &วมพื่%นธีะ 6 ค/& แต&ละค/&ผล%กุกุ%นห&างมากุท "สด เป็�นมมระหว&างพื่%นธีะเท&ากุ%บ 90 o และ 180 o
เช้&น SF6 SiF62-
ถึ)าโมเลัก!ลัม� lone pairs 1 ที่��อะตอมกลัางการที่/านาย์ร'ปร�างของโมเลัก!ลัจะซ�บซ)อน เพราะม�แรงผลั�กของ electron pairs เข)ามา
เก��ย์ว่ข)อง 1. แรงผลั�กระหว่�าง lone pair ก�บ lone pair2. แรงผลั�กระหว่�าง lone pair ก�บ bonding pair3. แรงผลั�กระหว่�าง bonding pair ก�บ bonding pair
โดย์ที่�� แรง 1 > แรง 2 > แรง 3
โมเลัก!ลัที่��อะตอมกลัางม�อ เลั*กตรอนค'�โดดเด��ย์ว่
1. โมเลัก!ลัเป1นร'ปต�ว่ว่�หร.อม!มงอ (V-Shape or Bent) : AX2E แลัะ AX2E2
อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&ร &วมพื่%นธีะ 2 ค/& และอ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยว 1 หร�อ 2 ค/& แต&ละค/&จุะผล%กุกุ%นให�ห&างมากุท "สด ย�"งอ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยวมากุ มมระหว&างพื่%นธีะย�"งน�อยเช้&น SO2 SnCl2 H2O Cl2O SH2
SO2
H2
O
119.50
มมงอ(V-shape)มมงอ(bent)
2. โมเลัก!ลัเป1นร'ปพ�ระม ดฐานสามเหลั��ย์ม (Trigonal pyramidal) : AX3E
อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&ร &วมพื่%นธีะ 3 ค/& และอ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยว 1 ค/& แต&ละค/&จุะผล%กุกุ%นให�ห&างมากุท "สด มมระหว&างพื่%นธีะน�อยกุว&า 109.5 0 เช้&น NH3 NCl3 SO3
2- PH3
3. โมเลัก!ลัเป1นร'ปที่รงส��หน)าบ ดเบ�-ย์ว่
(Distorted tetrahedral หร.อ seesaw) : AX4E
อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&ร &วมพื่%นธีะ 4 ค/& และอ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยว 1 ค/& แต&ละค/&จุะผล%กุกุ%นให�ห&างมากุท "สด มมระหว&างพื่%นธีะน�อยกุว&า 180 0 เช้&น SF4 TeCl4 XeO2F2
SeF4
4. โมเลัก!ลัเป1นร'ปต�ว่ที่� (T - Shaped) : AX3E2
อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&ร &วมพื่%นธีะ 3 ค/& และอ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยว 2 ค/& แต&ละค/&จุะผล%กุกุ%นให�ห&างมากุท "สด มมระหว&างพื่%นธีะน�อยกุว&า 90 0 และ 180 0 เช้&น ClF3 BrF3
5. โมเลัก!ลัเป1นเส)นตรง (Linear) : AX2E3
อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&ร &วมพื่%นธีะ 2 ค/& และอ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยว 3 ค/& แต&ละค/&จุะผล%กุกุ%นให�ห&างมากุท "สด มมระหว&างพื่%นธีะเป็�น 180 0เช้&น XeF2 I3- ICl2-
6. โมเลัก!ลัเป1นร'ปที่รงพ�ระม ดฐานส��เหลั��ย์ม (Square pyramidal) : AX5E
อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&ร &วมพื่%นธีะ 5 ค/& และอ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยว 1 ค/& แต&ละค/&จุะผล%กุกุ%นให�ห&างมากุท "สด มมระหว&างพื่%นธีะน�อยกุว&า 90 0 และ 180 0
เช้&น BrF5 IF5 XeOF4
7. โมเลัก!ลัเป1นร'ปส��เหลั��ย์มแบนราบ (Square planar) : AX4E2
อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&ร &วมพื่%นธีะ 4 ค/& และอ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยว 2 ค/& แต&ละค/&จุะผล%กุกุ%นให�ห&างมากุท "สด มมระหว&างพื่%นธีะ 90 0
และ 180 0 เช้&น XeF4 BrF4
-
หลั�กการพ จารณาม!มระหว่�างพ�นธะ1. กุรณ์ อะตอมกุลางไม&ม อ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยวมมระหว&างพื่%นธีะขี*1นกุ%บจุ,านวนพื่%นธีะรอบอะตอมกุลาง ย�"งม มากุมมย�"งเล�กุลง2. กุรณ์ อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยวไม&เท&ากุ%น โมเลกุลใดม อ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยวมากุมมย�"งเล�กุลง3. กุรณ์ อะตอมกุลางม อ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยวเท&ากุ%น - ถ้�าอะตอมกุลางช้น�ดเด ยวกุ%น พื่�จุารณ์าจุากุอะตอมท "มาจุ%บ ถ้�าค&า EN มากุ มมจุะเล�กุลง - ถ้�าอะตอมกุลางต&างช้น�ดกุ%น พื่�จุารณ์าอะตอมกุลาง ถ้�าค&า EN มากุ มมจุะห&างมากุ
สภาพข�-ว่ของพ�นธะ (Bond Polarity)
สภาพข�-ว่ของพ�นธะ ค�อ กุารอธี�บายกุารกุระจุายต%วขีองอ�เล�กุตรอนท "ใช้�ในกุารสร�างพื่%นธีะระหว&างอะตอม
สภาพื่ขี%1วขีองพื่%นธีะโควาเลนต$ขี*1นอย/&กุ%บ ค&า EN ขีองอะตอมท%1งสอง ถ้�าค&า EN ขีองอะตอมท%1งสองต&างกุ%น กุารกุระจุายต%วขีองอ�เล�กุตรอนในบร�เวณ์ระหว&างอะตอมท%1งสองจุะไม&สม,"าเสมอ ซ์*"งจุะเร ยกุว&า พ�นธะโคว่าเลันตแบบม�ข�-ว่ X+Y-
เม.�อ EN ของ Y X
+ -
H F+ H F
สภาพข�-ว่ของโมเลัก!ลัค�อสภาพื่ขี%1วสทธี�(net dipole)ขีองพื่%นธีะทกุพื่%นธีะในโมเลกุล
สภาพื่ขี%1วขีองโมเลกุลหาได�โดยกุารรวมสภาพื่ขี%1วขีองพื่%นธีะทกุพื่%นธีะแบบเวคเตอร$
สภาพข�-ว่ของโมเลัก!ลั (Polarity of Molecule)
ต�ว่อย์�างสภาพข�-ว่ของโมเลัก!ลั
BCl3
NH3
CHCl3
SF5
HCN
H F
H F + -
โมเมนตข�-ว่ค'� (Dipole Moments) ภาย์ในโมเลัก!ลัของสารประกอบ ถึ)าอะตอมม�ค�า EN ต�างก�น ม�การ
ด%งอ เลั*กตรอนที่/าให)เก ดข�-ว่ข%-น
ต�ว่อย์�าง แสดงที่ ศัที่างการด%งของ e-
แสดงข�-ว่ (polar bond) 2.1 4.0
H F
HHO....
OO C
HH
CC
Cl Cl
H
HCC
Cl
Cl
dipole moment ส!ที่ธ = 1. 87( เป1น polar molecule)
Cis (polar)
= 1. 89
Trans = 0
โมเลัก!ลั H2O
โมเลัก!ลัCO2
โมเลัก!ลัC2H2Cl2
ข�-ว่ของโมเลัก!ลั ค/านว่ณจากผลัรว่มแบบ vector ของข�-ว่ของพ�นธะ
เป1น non-polar molecule = 0
สภาพข�-ว่ของโมเลัก!ลัโคเว่เลันต
หมายถ้*ง โมเลกุลโคเวเลนต$ท "เกุ�ดจุากุพื่%นธีะโคเวเลนต$ท "ม อะตอมขีองธีาตท%1งสองม ผลต&างขีองค&า EN มากุ ขี%1วน%1นม อ,านาจุไฟฟ?ามากุ สภาพข�-ว่แรง แต&ถ้�า EN ต&างกุ%นน�อย ขี%1วน%1นม อ,านาจุไฟฟ?าน�อย สภาพข�-ว่ต/�า
พ�นธะม�ข�-ว่แลัะพ�นธะไม�ม�ข�-ว่
พ�นธะม�ข�-ว่ค�อ พื่%นธีะท "เกุ�ดจุากุอะตอมขีองธีาตต&างช้น�ด
กุ%น ม ค&า EN ไม&เท&ากุ%น มาย*ดกุ%นด�วยพื่%นธีะโคเวเลนต$ เป็�นโมเลัก!ลัม�ข�-ว่หร.อไม�ม�ข�-ว่ก*ได)ขี*1นกุ%บร/ป็ร&างโมเลกุลพ�นธะ
ไม�ม�ข�-ว่ค�อ พื่%นธีะท "เกุ�ดจุากุอะตอมขีองธีาตช้น�ดเด ยวกุ%น ม ค&า EN เท&ากุ%น มาย*ดกุ%นด�วยพื่%นธีะโคเวเลนต$ เป็�นโมเลัก!ลัไม�ม�ข�-ว่
โมเลัก!ลัม�ข�-ว่แลัะโมเลัก!ลัไม�ม�ข�-ว่โมเลัก!ลั
ไม�ม�ข�-ว่1. โมเลกุลขีองธีาตช้น�ดเด ยวกุ%น เช้&น H2 Cl2 P4
2. โมเลกุลขีองสารป็ระกุอบท "เกุ�ดจุากุธีาต 2 ช้น�ด โดยม อะตอมหน*"งเป็�นอะตอมกุลาง และอะตอมอ กุธีาตหน*"งอย/&โดยรอบ โดยม ร/ป็ร&างโมเลกุลท "สมมาตร ท,าให�สภาพื่ขี%1วขีองพื่%นธีะห%กุล�างกุ%นหมด เช้&น BeCl2 BF3 CH4 PCl5 SF6
3. โมเลกุลขีองสารป็ระกุอบไฮโดรคาร$บอนท%1งหมด
โมเลัก!ลัม�ข�-ว่
1. โมเลกุลท "ม 2 อะตอม ขีองธีาตต&างช้น�ดกุ%น เช้&น HCl NO CO HF
2. โมเลกุลท "อะตอมกุลางเกุ�ดพื่%นธีะโคเวเลนต$กุ%บอะตอมขี�างเค ยงช้น�ดเด ยวกุ%น และม อ�เล�กุตรอนค/&โดดเด "ยวเหล�ออย/& เช้&น NH3 H2O PCl3
3. โมเลกุลท "อะตอมกุลางเกุ�ดพื่%นธีะโคเวเลนต$กุ%บอะตอมขี�างเค ยงต&างช้น�ดกุ%น เช้&น HCN CHCl3 HCHO
ต�ว่อย์�างการพ จารณาสภาพข�-ว่ของโมเลัก!ลั
H C N
O
HH
คว่ามแรงของสภาพข�-ว่ของพ�นธะแลัะโมเลัก!ลัโคเว่เลันต
พื่�จุารณ์าจุากุผลต&างขีองค&าอ�เล�กุโตรเนกุาต�ว�ต (EN) ถ้�าผลต&างมากุกุว&า สภาพื่ขี%1วจุะแรงกุว&า เช้&น
H F
H Clผลต&างค&า EN
= 1.78ผลต&างค&า EN = 0.96
HF ม สภาพื่ขี%1วแรงกุว&า HCl ท,าให�ม จุดเด�อดส/งกุว&าด�วย
แรงย*ดเหน "ยวระหว&างโมเลกุลโควาเลนต$