พันธะเคมี

พันธะเคมี 

ความหมาย  

          แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมภายในโมเลกุลหรือระหว่างโมเลกุลด้วยกันเอง พันธะเคมีสามารถแบ่งได้หลายประเภท เช่น  พันธะโควาเลนต์   พันธะโคออดิเนทโควาเลนต์   พันธะโลหะ   พันธะไอออนิก  พันธะไฮโดรเจน ฯลฯ

 

พันธะเคมี     แบ่งเป็น  3 ชนิด ดังนี้

1. 1.           พันธะโคเวเลนต์ (covalent bond)

เกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน (share) ของอะตอมธาตุอโลหะ เพื่อทำให้อะตอมแต่ละอะตอมมีมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนครบแปด หรือเหมือนแก๊สเฉื่อย

อะตอมที่ใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเรียกว่า อะตอมคู่ร่วมพันธะ

ถ้าอะตอมคู่ร่วมพันธะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน  1  คู่จะเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เรียกว่า พันธะเดี่ยว  เช่น ในโมเลกุลของไฮโดรเจน

ถ้าอะตอมคู่ร่วมพันธะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน  2  คู่จะเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เรียกว่า พันธะคู่  เช่น ในโมเลกุลของออกซิเจน

ถ้าอะตอมคู่ร่วมพันธะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน  3 คู่จะเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เรียกว่า พันธะสาม เช่น ในโมเลกุลของไนโตรเจน

 

H×   +   H×                 H×× H                H₂

 

Cl     +     Cl                   Cl ×× Cl                    Cl₂

 

ธาตุ	หมู่	จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน	จำนวนอิเล็กตรอนที่ share
F	VIIA	7	1
O	VIA	6	2
N	VA	5	3
C	IVA	4	4

 

 

การเกิดพันธะโคเวเลนท์ของน้ำ

+

O

H

H

H

H

O

+

การเกิดพันธะโคเวเลนท์ของคาร์บอนไดออกไซด์

 

C

O

O

O

C

O

+

+

การเกิดพันธะโคเวเลนท์ของแก๊สไนโตรเจน

 

N

N

N

N

จงแสดงการเกิดพันธะของสารประกอบต่อไปนี้

 

CH₄                              NH₃                              HCl

 

1. 2.      พันธะไอออนิก (Ionic bond)  คือ พันธะที่เกิดขึ้นอันเนื่องมาจากแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออนบวก (cation) และไอออนลบ (anion)  อันเนื่องมาจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอน จากโลหะให้แก่อโลหะโดยทั่วไปแล้วพันธะไอออนิกเป็นพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างโลหะและอโลหะ ทั้งนี้เนื่องจากว่าโลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชัน (ionization energy) ต่ำ แต่อโลหะมีค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (electron affinity) สูง ดังนั้นโลหะจึงมีแนวโน้มที่จะให้อิเล็กตรอน และอโลหะมีแนวโน้มที่จะรับอิเล็กตรอน เช่น เมื่อโลหะเสียอิเล็กตรอนก็จะกลายเป็นไอออนบวก

 

อโลหะเมื่อรับอิเล็กตรอนก็จะกลายเป็นไอออนลบ

 

 

การเกิดสารประกอบโซเดียมคลอไรด์ (NaCl)

Na    +     Cl                         Na⁺ +    Cl^-                         NaCl

 

 

 

 

 

 

เขียนสูตรโครงสร้างได้ดังนี้

 

 

 

            จะพบว่าพันธะไอออนิกมีแรงยึดเหนี่ยวที่เกิดในสาร  โดยที่อะตอมของธาตุที่มีค่าพลังงานไอออไนเซชันต่ำ  ให้
เวเลนต์อิเล็กตรอนแก่อะตอมของธาตุที่มีค่าพลังงานไอออนไนเซชันสูง  กลายเป็นไอออนที่มีประจุบวกและประจุลบ  เมื่อไอออนทั้งสองเข้ามาอยู่ใกล้กันจะเกิดแรงดึงดูดทางไฟฟ้าที่แข็งแรงระหว่างประจุไฟฟ้าตรงข้ามเหล่านั้น  ทำให้ไอออนทั้งสองยึดเหนี่ยวกันด้วย พันธะเคมีที่เรียกว่า  “พันธะไอออนิก”

            ตัวอย่างเช่น  โครงสร้างของผลึกโซเดียมคลอไรด์เป็นของแข็ง  รูปลูกบาศก์  ใสไม่มีสีในผลึก  มีโซเดียมไอออนสลับกับคลอไรด์ไอออน  เป็นแถว ๆ ทั้งสามมิติ มีลักษณะคล้ายตาข่าย โดยที่แตละไอออนจะมีไอออนต่างชนิดล้อมรอบอยู่  6  ไอออน  ดังรูป  2  รูป  ข้างล่างดังนี้

 

รูปแสดงโครงผลึกของสารประกอบโซเดียมคลอไรด์

 

รูปแสดงไอออนในผลึก  NaCl  แต่ละไอออนถูกล้อมรอบด้วยไอออนตรงข้าม  6  ไอออน

            เนื่องจากโลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชันต่ำ  และอโลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชันสูง  ดังนั้นพันธะไอออนิกจึงเกิดระหว่างธาตุโลหะ  และอโลหะได้ดี  กล่าวคือ  อะตอมของโลหะให้เวเลนต์อิเล็กตรอนกับอะตอมของอโลหะ  แล้วเกิดไอออนบวกของโลหะ และไอออนลบของอโลหะ  ไอออนทั้งสองจะส่งแรงดึงดูดระหว่างประจุบวกและลบ  เกิดเป็นพันธะไอออนิก  และการที่โลหะให้เวเลนต์อิเล็กตรอนแก่อโลหะ เพื่อปรับให้มีเวเลนต์อิเล็กตรอนเป็นแปด  แบบแก๊สเฉื่อย  ส่วนอโลหะรับเวเลนต์อิเล็กตรอนมานั้นก็เพื่อปรับตัวเองให้เสถียรแบบแก๊สเฉื่อยเช่นกัน  ไอออนบวกกับไอออนลบจึงดึงดูดกันด้วยแรงดึงดูดระหว่างประจุไฟฟ้าเกิดเป็นสารประกอบไอออนิก (Ionic  compound)  ดังนี้

 การเกิดสารประกอบแมกนีเซียมคลอไรด์ (MgCl₂)  จาก  Mg  อะตอมและ Cl อะตอม

 

                เขียนสูตรโครงสร้างได้ ดังนี้

 

                        แมกนีเซียมอะตอม        คลอรีนอะตอม                 แมกนีเซียมคลอไรด์

 

จงแสดงการเกิดพันธะของสารประกอบต่อไปนี้

 

Al-O                             MgBr₂                           CaO

 

1. 3.           พันธะโลหะ  (Metallic bond)  หมายถึง แรงยึดเหนี่ยวที่ทำให้อะตอมของโลหะ อยู่ด้วยกันในก้อนของโลหะ โดยมีการใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่วมกันของอะตอมของโลหะ โดยที่เวเลนต์อิเล็กตรอนนี้ไม่ได้เป็นของอะตอมหนึ่งอะตอมใดโดยเฉพาะ เนื่องจากมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา ทุกๆอะตอมของโลหะจะอยู่ติดกันกับอะตอมอื่นๆ ต่อเนื่องกันไม่มีที่สิ้นสุด จึงทำให้โลหะไม่มีสูตรโมเลกุล ที่เขียนกันเป็นสูตรอย่างง่าย หรือสัญลักษณ์ของธาตุนั้นเอง

สมบัติทั่วไปของโลหะ

1. โลหะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี เพราะอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้ง่าย
2. โลหะมีจุดหลอมเหลวสูง เพราะเวเลนต์อิเล็กตรอนของอะตอมทั้งหมดในก้อนโลหะยึดอะตอมไว้อย่างเหนียวแน่น
3. โลหะสามารถตีแผ่เป็นแผ่นบางๆได้ เพราะมีกลุ่มเวเลนต์อิเล็กตรอนทำหน้าที่ยึดอนุภาคให้เรียงกันไม่ขาดออกจากกัน
4. โลหะมีผิวเป็นมันวาว เพราะกลุ่มอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่โดยอิสระมีปฏิกิริยาต่อแสง จึงสะท้อนแสงทำให้มองเห็นเป็นมันวาว
5. สถานะปกติเป็นของแข็ง ยกเว้น Hg เป็นของเหลว
6. โลหะนำความร้อนได้ดี เพราะอิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ได้ทุกทิศทาง