2.1 พันธะโคเวเลนต์
พันธะโคเวเลนต์ (Covalent Bond)
พันธะโคเวเลนต์ คือ พันธะเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมของธาตุอโลหะกับธาตุ
โลหะที่เข้ามาสร้างแรงยึดเหนี่ยวต่อกัน เนื่องจากธาตุอโลหะจะมีสมบัติเป็นตัวรับอิเล็กตรอนที่ดีและยากต่อการสูญเสียอิเล็กตรอน ดังนั้นอิเล็กตรอนของธาตุทั้งสองจึง
ต่างส่งแรงดึงดูดเพื่อที่จะดึงดูดอิเล็กตรอนของอีกฝ่ายให้เข้าหาตนเอง ทำให้แรงดึงดูดจากนิวเคลียสของอะตอมทั้งสองหักล้างกัน ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงไม่มีการหลุดไปอยู่ใน
อะตอมใดอะตอมหนึ่งโดยเฉพาะ แต่จะมีลักษณะเหมือนเป็นอิเล็กตรอนที่อยู่กึ่งกลางระ
หว่างอะตอมทั้งสอง เรียกอิเล็กตรอนที่อยู่กึ่งกลางอะตอมทั้งสอง เรียกอิเล็กตรอนที่
ถูกอะตอมใช้ร่วมกันในการสร้างพันธะเคมีว่า อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ(Bonding pair electron) พันธะโคเวเลนต์ของอะตอมเกิดขึ้นจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันของอะตอม โดยอาจเกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเพียงคู่เดียว
สองคู่ หรือสามคู่ก็ได้ขึ้นอยู่กับอะตอมคู่ที่เข้ามร่วมสร้างพันธะกันว่ายังขาดเวเลนซ์
อิเล็กตรอนอยู่อีกเท่าใดจึงจะครบ 8 ตามกฎออกเตต ดังนั้นพันธะโคเวเลนต์จึงสามารถ
แบ่งออกได้เป็น 3 ชนิด ตามจำนวนอิเล็กตรอนที่มีการใช้ร่วมกัน ดังนี้
1.พันธะเดี่ยว (single bond) คือ พันธะโคเวเลนต์ที่เกิดจากอะตอมคู่ที่เข้ามา
ร่วมสร้างพันธะต่อกันมีการใช้ร่วมสร้างพันธะต่อกันมีการใช้อิเล็กตรอน
2.พันธะคู่ (double bond) คือ พันธะโคเวเลนต์ที่เกิดจากอะตอมคู่ที่เข้ามาร่วมสร้างพันธะ
ต่อกันมีการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 คู่
สร้างพันธะต่อกัน มีการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 3 คู่
ลักษณะสำคัญของพันธะโคเวเลนต์
พันธะโคเวเลนต์ เป็นพันธะที่เกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันของอะตอมที่มีค่าพลังงานไอออไน
เซชันสูง กับอะตอมที่มีค่าพลังงานไอออไนเซชันสูงด้วยกัน
การเกิดพันธะโคเวเลนต์
การเกิดพันธะโคเวเลนต์ เกิดจากอะตอมส่งอิเล็กตรอนออกมาฝ่ายละเท่าๆกัน ใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน
ให้อะตอมมีเวเลนต์อิเล็กตรอนครบ 8 (เป็นไปตามกฎออกเตต)
เช่นการเกิดโมเลกุลของคลอรีน
อะตอมของคลอรีนมีการจัดเรียงอิเล็กตรอน เป็น 2 , 8 , 7
Cl = 2 8 7 ดังนั้น คลอรีนมีเวเลนต์อิเล็กตรอน = 7 จึงต้องการอิเล็กตรอนอีก 1 ตัว
เพื่อให้เวเลนต์อิเล็กตรอนครบ 8 อะตอมจึงจะเสถียร
  
2. พันธะคู่ เกิดจากอะตอมใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 คู่ เช่น
 
3. พันธะสาม เกิดจากอะตอมใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่วมกัน 3 คู่ เช่น
การเขียนสูตรและการเรียกชื่อสารโคเวเลนต์
สูตรโมเลกุล โดยทั่วไปเขียนสัญลักษณ์ของธาตุที่เป็นองค์ประกอบเรียงตามลำดับของธาตุ และค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี ( เรียงลำดับก่อนหลังดังนี้ B , Si , C , P , H , S , I , Br , Cl , O และ F ) แล้วระบุจำนวนอะตอมของธาตุที่เป็นองค์ประกอบของโมเลกุล เช่น CO2 , HCl . NH3 ,
PCl3 , NO3 ฯลฯ สูตรโครงสร้าง คือสูตรที่แสดงให้ทราบว่า 1 โมเลกุลของสารประกอบด้วยธาตุใดบ้าง อย่างละกี่อะตอม แล
ะอะตอมของธาตุเหล่านั้นมีการจัดเรียงตัวหรือเกาะเกี่ยวกันด้วยพันธะอย่างไร ซึ่งแบบเป็น 2 แบบคือ
สูตรโครงสร้างแบบจุด คือสูตรโครงสร้างที่แสดงถึงการจัดอิเล็กตรอนวงนอกสุดให้ครบออกเตต ในสารประกอบ
นั้น โดยใช้จุด ( . ) แทนอิเล็กตรอน 1 ตัว
สูตรโครงสร้างแบบเส้น คือสูตรโครงสร้างที่แสดงถึงพันธะเคมีในสารประกอบนั้นว่าพันธะใดบ้าง
โดยใช้เส้น ( - ) แทนพันธะเคมี เส้น 1 เส้น แทนอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน 1 คู่
การอ่านชื่อสารโคเวเลนต์ มีวิธีการอ่านดังนี้
อ่านจำนวนอะตอมพร้อมชื่อธาตุแรก (ในกรณีธาตุแรกมีอะตอมเดียวไม่ต้องอ่านจำนวน )
อ่านจำนวนอะตอม และชื่อธาตุที่สอง ลงท้ายเป็น ไ-ด์ (ide )
เลขจำนวนอะตอมอ่านเป็นภาษากรีก คือ
1 = mono 2 = di
3 = tri 4 = tetra
5 = penta 6 = hexa
7 = hepta 8 = octa
9 = nona 10 = deca
ตัวอย่าง
NO2 อ่านว่า ไนโตรเจนไดออกไซด์
CCl4 อ่านว่า คาร์บอนเตตระคลอไรด์
รูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์ที่ควรรู้จัก
1.รูปร่างเส้นตรง(Limear) โมเลกุล BeCl2 และสูตรโครงสร้างดังนี้
อะตอมกลาง Be ในโมเลกุล BeCl2 มีอิเล็กตรอนทั้งหมด 2 ตัว และทั้ง 2ตัวเป็นอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ
ซึ่งจะผลักกันให้ห่างกันให้มากที่สุด ทำให้โมเลกุลเป็นรูปเส้นตรง มีมุมระหว่างพันธะ 180๐ ดังรูป
โมเลกุล CO2 มีสูตรโครงสร้างดังนี้
อะตอมกลาง C ในโมเลกุล CO2 มีเวเลนต์อิเล็กตรอน 4 ตัว และทั้ง 4 ตัวเป็นอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ(เกิดพันธะคู่กับอะตอม O 2 พันธะ) ทำให้เกิดแรงผลักกันระหว่างพันธะให้ห่างกันมากที่สุด ทำให้โมเลกุลเป็นรูปเส้นตรง มีมุมระหว่างพันธะ 180๐ ดังรูป
สรุป โมเลกุลของสารโคเวเลนต์ใดๆ ถ้าอะตอมกลางมี 2 พันธะ จะเป็นพันธะชนิดใดก็ได้ และอะตอมกลางไม่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว โมเลกุลจะมีรูปร่างเป็นเส้นตรง
2. รูปร่างสามเหลี่ยมแบนราบ (Trigonal planar)
โมเลกุล BCl3 มีสูตรโครงสร้าง ดังนี้
อะตอมกลาง B ในโมเลกุล BCl3 มีเวเลนต์อิเล็กตรอน 3 ตัว และเป็นอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะทั้งหมด (สร้างพันธะเดี่ยวกับอะตอม Cl3 พันธะ) พันธะผลักกันให้ห่างกันมากที่สุด ทำให้โมเลกุลเป็นรูปสามเหลี่ยมแบนราบ มีมุมระหว่างพันธะเป็น 120๐ ดังรูป
สรุป โมเลกุลโคเวเลนต์ใดๆ ถ้าอะตอมกลางมี 3 พันธะ (ไม่คำนึงถึงชนิดของพันธะ)
3. รูปร่างทรงสี่หน้า
โมเลกุลมีเธน CH4 มีสูตรโครงสร้างดังนี้
อะตอม C ในโมเลกุล CH4 มีเวเลนต์อิเล็กตรอน 4 ตัว และเป็นอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะทั้งหมด
(สร้างพันธะเดี่ยวกับอะตอม H 4 พันธะ) เกิดการผลักกันระหว่างพันธะเพื่อให้ห่างกันมากที่สุด
ทำให้โมเลกุลมีรูปร่างเป็นรูปทรงสี่หน้า มีมุมระหว่างพันธะเป็น 109.5๐ ดังรูป
สรุป โมเลกุลโคเวเลนต์ใดๆ ถ้าอะตอมกลางมี 4 พันธะ
4. รูปร่างพีระมิดฐานสามเหลี่ยม (Trigonal bipyramkial)
โมเลกุล PCl5 มีสูตรโครงสร้างดังนี้
 
5. ทรงแปดหน้า (Octahedral)
โมเลกุล SF6 มีสูตรโครงสร้างดังนี้
อะตอมของ S มีเวเลนต์อิเล็กตรอน = 6 อิเล็กตรอนทั้ง 6 ตัวสร้างพันธะเดี่ยวกับอะตอมของ F
จึงทำให้มีรูปร่างโมเลกุลเป็นรูปทรงแปดหน้า มีมุมระหว่างพันธะ 90๐ ดังรูป
สรุป โมเลกุลโคเวเลนต์ใดๆ ถ้าอะตอมกลางมี 6 พันธะ (ไม่คำนึงถึงชนิดของพันธะ) และอะตอมกลาง
ไม่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว รูปร่างโมเลกุลเป็น ทรงแปดหน้า
6. รูปร่างพีระมิดฐานสามเหลี่ยม
โมเลกุล NH3 มีสูตรโครงสร้างดังนี้
อะตอม N ในโมเลกุล NH3 มีเวเลนต์อิเล็กตรอน = 5 สร้างพันธะเดี่ยวกับอะตอมของ H 3 พันธะ
เหลืออิเล็กตรอนไม่ได้ร่วมพันธะ 1 คู่ พันธะมีค่ามากกว่าแรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะผลักกันเองจึงทำให้มุมระหว่างพันธะ H – N ลดลงเหลือ
107๐ และรูปร่างโมเลกุลเป็น รูปพีระมิดฐานสามเหลี่ยม ดังรูป
 |
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น