พันธะเคมี

พันธะเคมี 

              พันธะเคมี (Chemical Bond) หมายถึง แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอม 2 อะตอม หรือไอออนเข้าไว้ด้วยกันเป็นโมเลกุลหรือเป็นกลุ่มของอะตอม ทั้งนี้ แรงยึดเหนี่ยวจะขึ้นอยู่กับอิเล็กตรอนวงนอกของอะตอม (Valence Electron) เท่านั้น  มีการถ่ายโอนหรือการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันทำให้เกิดพันธะเคมีที่มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนให้เกิดอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะขึ้นมาทำให้โมเลกุลที่เกิดขึ้นมีความเสถียรขึ้น

พันธะเคมี   ประกอบด้วย

-พันธะโคเวเลนต์   (Covalent bond)

-พันธะไอออนิก ( Lonic  bond)

-พันธะโลหะ  ( Metallic bond)

พันธะโคเวเลนต์

              พันธะโคเวเลนต์(Covalent bond)หมายถึง พันธะในสารประกอบที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอม 2 อะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีใกล้เคียงกันหรือเท่ากัน แต่ละอะตอมต่างมีความสามารถที่จะดึงอิเล็กตรอน ไว้กับตัว อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะจึงไม่ได้อยู่ ณ อะตอมใดอะตอมหนึ่งแล้วเกิดเป็นประจุเหมือนพันธะไอออนิกหากแต่เหมือนการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันระหว่างอะตอมคู่ร่วมพันธะนั้นๆและมีจำนวนอิเล็กตรอนอยู่รอบๆแต่ละอะตอมเป็นไปตามกฎออกเตต ดังภาพ

เป็นพันธะที่เกิดจากการใช้อิเล็กตรอนข้างนอกร่วมกันระหว่างอะตอมของธาตุหนึ่งกับอีกธาตุหนึ่งแบ่งเป็น 3 ชนิดด้วยกัน

1. พันธะเดี่ยว (Single covalent bond)เกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 1 อิเล็กตรอน เช่น F2 Cl2 CH4 เป็นต้น 

.........................................................................................................

2. พันธะคู่ ( Doublecovalent bond) เกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันของธาตุทั้งสองเป็นคู่ หรือ 2 อิเล็กตรอน เช่น O2 CO2 C2H4 เป็นต้น

...........

3. พันธะสาม ( Triple covalent bond ) เกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 3 อิเล็กตรอน ของธาตุทั้งสอง เช่น N2 C2H2 เป็นต้น

..........

การอ่านชื่อสารประกอบโควาเลนซ์

..............

•สารประกอบของธาตุคู่ ให้อ่านชื่อธาตุที่อยู่ข้างหน้าก่อน แล้วตามด้วยชื่อธาตุที่อยู่หลัง โดยเปลี่ยนเสียงพยางค์ท้ายเป็น “ ไอด์” (ide) 

•ให้ระบุจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุด้วยเลขจำนวนในภาษากรีก ดังตาราง

•ถ้าสารประกอบนั้นอะตอมของธาตุแรกมีเพียงอะตอมเดียว ไม่ต้องระบุจำนวนอะตอมของธาตุนั้น แต่ถ้าเป็นอะตอมของธาตุหลังให้อ่าน “ มอนอ" เสมอ

<center><br><img src=Bo_clip_image012.gif width=250  height=200></center><br>

<br><center><br><img src=Bo_clip_image016.gif width=600  height=700></center><br>

การพิจารณารูปร่างโมเลกุลโควาเลนต์  

โมเลกุลโควาเลนต์ในสามมิตินั้น สามารถพิจารณาได้จากการผลักกันของอิเล็กตรอนที่มีอยู่รอบๆ 

อะตอมกลางเป็นสำคัญโดยอาศัยหลักการที่ว่า อิเล็กตรอนเป็นประจุลบเหมือนๆ กั

ย่อมพยายามที่แยกตัวออกจากกนให้มากที่สุดเท่าที่จะกระทำได้ดังนั้นการพิจารณาหาจำนวน

กลุ่มของอิเล็กตรอนที่อยู่รอบๆ นิวเคลียสและอะตอมกลาง จะสามารถบ่งบอกถึงโครงสร้างของโมเลกุลนั้น ๆ

ได้ โดยที่กลุ่มต่างๆ มีดังนี้

- อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว

- อิเล็กตรอนคู่รวมพันธะได้แก่ พันธะเดี่ยว พันธะคู่ และพันธะสาม

ทั้งนี้โดยเรียงตามลำดับความสารารถในการผลักอิเล็กตรอนกลุ่มอื่นเนื่องจากอิเล็กตรอนโดดเดี่ยว

และอิเล็กตรอนที่สร้างพันธะนั้นต่างกันตรงที่อิเล็กตรอน โดยเดี่ยวนั้นถูกยึดด้วยอะตอมเพียงตัวเดียว 

ในขณะที่อิเล็กตรอนที่ใช้สร้างพันธะถูกยึดด้วยอะตอม 2 ตัวจึงเป็นผลให้อิเลคตรอนโดดเดี่ยวมีอิสระมากกว่า

สามารถครองพื้นที่ในสามมิติได้มากกว่า ส่วนอิเล็กตรอนเดี่ยวและอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว 

รวมไปถึงอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะแบบต่าง ๆ นั้นมีจำนวนอิเลคตรอนไม่เท่ากันจึงส่งผล

ในการผลักอิเลคตรอนกลุ่มอื่นๆ ได้มีเท่ากัน โครงสร้างที่เกิดจกการผลักกันของอิเล็กตรอนนั้น

สามารถจัดเป็นกลุ่มได้ตามจำนวนของอิเล็กรอนที่มีอยู่ได้ตั้งแต่ 1 กลุ่ม 2 กลุ่ม 3 กลุ่ม ไปเรื่อยๆ 

เรียกวิธีการจัดตัวแบบนี้ว่า ทฤษฎีการผลักกันของคู่อิเล็กตรอนวงนอก 

(Valence Shell Electron Pair Repulsion : VSEPR) ดังภาพ

ภาพแสดงรูปร่างโครงสร้างโมเลกุลโควาเลนต์แบบต่างๆ ตามทฤษฎี VSEPR  

<center><br><img src=Bo_clip_image001.jpg width=600  height=700></center><br>

หมายเหตุ A คือ จำนวนอะตอมกลาง (สีแดง)

X คือ จำนวน อิเล็กตรอนคู่รวมพันธะ (สีน้ำเงิน)

E คือ จำนวนอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว (สีเขียว) 

แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ( Van de waals interaction)

เนื่องจากโมเลกุลโควาเลนต์ปกติจะไม่ต่อเชื่อมกันแบบเป็นร่างแหอย่างพันธะโลหะหรือไอออนิก 

แต่จะมีขอบเขตที่แน่นอนจึงต้องพิจารณาแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลด้วย 

ซึ่่งจะเป็นส่วนที่ใช้อธิบายสมบัติทางกายภาพของโมเลกุลโควาเลนต์ อันได้แก่ ความหนาแน่น 

จุดเดือด จุดหลอมเหลว หรือความดันไอได้ โดยแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลนั้น

เกิดจากแรงดึงดูดเนื่องจากความแตกต่างของประจุเป็นสำคัญ ได้แก่ 

1.แรงลอนดอน ( London Force)  เป็นแรงที่ เกิดจากการดึงดูดทางไฟฟ้าของโมเลกุลที่ไม่มีขั้ว

ซึ่งแรงดึงดูดทางไฟฟ้านั้น เกิดได้จากการเลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอย่างเสียสมดุลทำให้เกิดขั้วเล็กน้อย

<br>และขั้วไฟฟ้าเกิดขึ้นชั่วคราวนี้เอง จะเหนี่ยวนำกับโมเลกุลข้างเคียงให้มีแรงยึดเหนี่ยวเกิดขึ้น ดังภาพ 

<center><br><img src=Bo_clip_image002_0001.jpg width=300  height=150></center><br>

อิเล็กตรอนสม่ำเสมอ........................อิเล็กตรอนมีการเปลี่ยนแปลงตามเวลา

ดังนั้นยิ่งโมเลกุลมีขนาดใหญ่ก็จุยิ่งมีโอกาสที่อิเลคตรอนเคลื่อนที่ได้ เสียสมดุลมากจึงอาจกล่าวได้ว่า

แรงลอนดอนแปรผันตรงกับขนาดของโมเลกุล เช่น F2 Cl2 Br2 I2 และ CO2 เป็นต้น 

2.แรงดึงดูดระหว่างขั้ว (Dipole-Dipole interaction)</b>เป็นแรงยึดเหนี่ยวที่เกิดระหว่างโมเลกุล

ที่มีขั้วสองโมเลกุลขึ้นไปเป็นแรงดึงดูดทางไฟฟ้าที่แข็งแรงกว่าแรงลอนดอน เพราะเป็นขั้นไฟฟ้าที่

เกิดขึ้นอย่างถาวร โมเลกุลจะเอาด้านที่มีประจุตรงข้ามกันหันเข้าหากัน ตามแรงดึงดูดทางประจุ 

เช่น H2O HCl H2S และ CO เป็นต้น ดังภาพ

3.พันธะไฮโดรเจน ( hydrogen bond)  เป็น แรงยึดเหนี่ยวที่มีค่าสูงมาก 

โดยเกิดระหว่างไฮโดรเจนกับธาตุที่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวเหลือ เกิดขึ้นได้ต้องมีปัจจัยต่างๆ ได้แก่ 

ไฮโดรเจนที่ขาดอิเล็กตรอนอันเนื่องจากถูกส่วนที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี สูงในโมเลกุลดึงไป 

จนกระทั้งไฮโดรเจนมีสภาพเป็นบวกสูงและจะต้องมีธาตุที่มีอิเลคตรอนคู่โดดเดี่ยวเหลือและ

มีความหนาแน่นอิเลคตรอนสูงพอให้ไฮโดรเจนที่ขาดอิเลคตรอนนั้น เข้ามาสร้างแรงยึดเหนี่ยว

ด้วยได้เช่น H2O HF NH3 เป็นต้น ดังภาพ