พันธะเคมี (Chemical Bonding).

งานนำเสนอเรื่อง: "พันธะเคมี (Chemical Bonding)."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 พันธะเคมี (Chemical Bonding)

2 จุดเริ่มต้นของการศึกษาเรื่องพันธะเคมี
ทำไมอะตอมของธาตุ ออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจน และ ไฮโดรเจน ถึงมารวมกันเกิดเป็น “พาราเซตามอล”? Paracetamol โมเลกุลของพาราเซตามอลนี้สามารถสลายตัวหรือเปลี่ยนแปลงได้ไหม? อะไรที่ยึดอะตอมเหล่านั้น ไว้ให้อยู่ในรูปโมเลกุล?

3 แรงยึดเหนี่ยวทางเคมี
“แรงดึงดูดระหว่างอะตอมในสารแบ่งได้ 2 ประเภท” 1. แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล (intermolecular force) แรงแวนเดอร์วาลส์ (vanderwaal force) พันธะไฮโดรเจน (hydrogen bond) 2. แรงยึดเหนี่ยวภายในโมเลกุล (intramolecular force) พันธะไอออนิก (ionic bond) พันธะโคเวเลนต์ (covelent bond) พันธะโลหะ (metallic bond)

4 จงเรียงลำดับความแข็งแรงของแรงยึดเหนี่ยวของอนุภาคสารจากมากไปน้อย

5 1. แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล (intermolecular force)
1.1 แรงแวนเดอร์วาลส์ (Van der waals force) แรงดึงดูดระหว่างขั้ว (Dipole–dipole force) - เกิดระหว่าง polar molecules - polar molecule ที่มี dipole moment สูง (แรง d-d มาก) เช่น HCl HBr HI H2S NH3 แรงเหนี่ยวนำ (Dipole – Induced dipole force, Debye force) เกิดระหว่าง polar molecule กับ non-polar molecule เช่น HCl กับ Ar

6 แรงลอนดอน (London force) เป็นแรงระหว่างโมเลกุลไม่มีขั้วด้วยกันชั่วขณะหนึ่งที่โมเลกุลหนึ่งมีความเข้มข้นของอิเล็กตรอนสูง อีกโมเลกุลหนึ่งมีความเข้มข้นของอิเล็กตรอนต่ำ ทำให้เกิดขั้วขึ้นเล็กน้อย ทำให้เกิดแรงดึงดูดกันระหว่างโมเลกุล แรงแวนเดอร์วาลส์ จะมีค่าเพิ่มขึ้นตามมวลโมเลกุล เพราะว่าอะไร?

7 1.2 พันธะไฮโดรเจน (Hydrogen bond)
- เป็นพันธะแบบพิเศษของ dipole-dipole forces - โมเลกุลจะมีธาตุ H จับอยู่กับธาตุ F, O, และN ธาตุใดธาตุหนึ่ง (ค่า EN > H มาก ๆ) เช่น N-H O-H F-H - มีความแข็งแรงกว่าแรงแวนเดอร์วาลส์ทั่วไป - เช่น H2O กับ NH3 จงเขียนการเกิดพันธะไฮโดรเจน 1. ระหว่างโมเลกุลของน้ำ โมเลกุลของน้ำกับแอมโมเนีย 3. กรดอะซิติกกับน้ำ เอทานอลกับน้ำ 5. ระหว่างโมเลกุลของกรดอะซิติก 6. ระหว่างโมเลกุลของเอทานอล 7. กรดอะซิติกกับเอทานอล

8 พันธะเคมี กฎออกเตด ( Octet rule )
2. แรงยึดเหนี่ยวภายในโมเลกุล (intramolecular force) พันธะเคมี “แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมกับอะตอมภายในโมเลกุลเป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมที่ทำให้เกิดโมเลกุลของสาร” กฎออกเตด ( Octet rule ) “ก๊าซเฉื่อยเป็นธาตุที่เสถียรมาก จากการศึกษาโครงสร้างอะตอมพบว่ามีการจัดเรียงอิเล็กตรอนวงนอกสุดเหมือนกันคือมี 8 อิเล็กตรอน (ยกเว้น He มี 2 อิเล็กตรอน)” He = 2 Ne = 2, 8 Ar = 2, 8, 8 Kr = 2, 8, 18, 8 “ธาตุที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนไม่ครบ 8 ในธรรมชาติจะไม่สามารถอยู่เป็นอะตอมเดี่ยวๆได้ ซึ่งแสดงว่าไม่เสถียรการที่อะตอมของธาตุต่างๆ รวมตัวกันด้วยสัดส่วนที่ทำให้เวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8 นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งเป็นกฎขึ้นเรียกว่า กฎออกเตด”

9 2.1พันธะไอออนิก (Ionic bond)
“แรงยึดเหนี่ยวที่เกิดระหว่าง 2 อะตอมอะตอมที่มีค่า EN ต่างกันมากและอยู่ในสภาพที่เป็นไอออนบวกและไอออนลบ อะตอมที่มีค่า EN น้อยจะให้อิเลคตรอนแก่อะตอมที่มีค่า EN มาก ทำให้อิเล็กตรอนที่อยู่รอบๆ อะตอมครบ 8 (octet rule) โดยทั่วไปแล้วพันธะไอออนิกเป็นพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างโลหะและอโลหะ” Octet rule

10 อาจกล่าวได้ว่าพันธะไอออนิกเกิดจาก
โลหะซึ่งมีค่าพลังงานไอออไนเซชันต่ำ จะเป็นฝ่ายให้อิเล็กตรอน เกิดเป็นไอออนบวก และอโลหะซึ่งมีค่าพลังงานไอออไนเซชันสูง จะเป็นฝ่ายรับอิเล็กตรอนเกิดเป็นไอออนลบ ซึ่งทำให้ไอออนทั้ง 2 ชนิดมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนครบตามกฎออกเตด

11

12 สูตรเอมพิริคัล และ สูตรโมเลกุลของโซเดียมคลอไรด์คืออะไร?
2.1.1โครงสร้างของสารประกอบไอออนิก เนื่องจากไอออนนั้นมีประจุทางไฟฟ้าซึ่งจะดึงดูดไอออนข้างเคียงที่มีประจุไฟฟ้าตรงข้ามกัน ดังนั้นจึงเกิดการดึงดูดต่อกันไปเรื่อยๆ เกิดเป็นโครงสร้างผลึกขนาดใหญ่ขึ้น โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) โซเดียมไอออนสลับกันกับคลอไรด์ไอออน เป็นแถวๆ ทั้งสามมิติ โดยแต่ละไอออนจะมีไอออนต่างชนิดล้อมรอบอยู่ 6 ไอออน สูตรเอมพิริคัล และ สูตรโมเลกุลของโซเดียมคลอไรด์คืออะไร?

13 ซีเซียมคลอไรด์ (CsCl)
แคลเซียมฟลูออไรด์ (CaF2) อัตราส่วนระหว่างแคลเซียมไอออนต่อ ฟลูออไรด์ไอออนเป็น 4 ต่อ 8 ซึ่งก็คือ 1 ต่อ 2 ดังนั้นสูตรอย่างง่ายจึงเป็น CaF2

14 2.1.2 การเขียนสูตรสารประกอบไอออนิก
ควรทราบแนวโน้มการเกิดเป็นไอออนชนิดใดมีประจุเป็นบวกหรือลบและมีประจุเท่าไหร่

15 หลักการ สารประกอบไอออนิกต้องมีผลรวมของประจุเป็นศูนย์ นั่นคือประจุบวกจะต้องเท่ากับประจุลบ เขียนไอออนบวกไว้หน้าและตามด้วยไอออนลบ Mg2+ O2- ไขว้เลขแสดงประจุ Mg2O2 ทำให้เป็นอัตราสวนอย่างต่ำ MgO

16 แบบฝึกหัด 1 จงเขียนสูตรเอมพิริคัลและเขียนชื่อของสารประกอบไอออนิกต่อไปนี้
1.1) Na+ กับ O2- 1.2) Ca2+ กับ Cl- 1.3) NH4+ กับ SO42- 1.4) Ca2+ กับ PO43- 1.5) Ba2+ กับ CO32- 1.6) Al3+ กับ SO42- 1.7) NH4+ กับ S2- 1.8) Na+ กับ SO42-

17 2.1.2 การอ่านชื่อของสารประกอบไอออนิก
ตัวอย่างการเรียกชื่อไอออนบวก

18 หลักการเรียกชื่อไอออนลบ
1.ไอออนลบที่มีเพียงอะตอมเดียว ให้เรียกชื่อธาตุแล้วเปลี่ยนเสียงพยางค์สุดท้ายเป็น -ไอด์ H- อ่านว่า ไฮไดรด์ไอออน Hydride ion O2- อ่านว่า ออกไซด์ไอออน Oxide ion 2.ไอออนลบที่เป็นกลุ่มอะตอมที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบ ให้ลงท้ายด้วย -เอต หรือ -ไอต์โดย -ไอต์จะใช้กับไอออนลบที่มีประจุเท่ากัน แต่มีจำนวนออกซิเจนน้อยลงไป 1 อะตอม NO3- อ่านว่า ไนเตรตไอออน Nitrate ion NO2- อ่านว่า ไนไตรต์ไอออน Nitrite ion SO42- อ่านว่า ซัลเฟตไอออน Sulfate ion SO32- อ่านว่า ซัลไฟต์ไอออน Sulfite ion

19 3. ไอออนลบที่มีออกซิเจน 4 อะตอม และมีฮาโลเจนอยู่ด้วย จะใช้คำว่าเปอร์ (per-) เพื่อบอกว่ามีออกซิเจนเพิ่มขึ้น 1 อะตอมจากไอออนที่มีคำลงท้ายด้วย เ-ต และใช้คำนำหน้าว่า ไฮโป-(hypo-) เพื่อแสดงว่ามีออกซิเจนลดลง 1 อะตอมจากไอออนที่มีคำลงท้ายเป็น ไ-ต์ ClO4- อ่านว่า เปอร์คลอเรตไอออน Perchlorate ion ClO3- อ่านว่า คลอเรตไอออน Chlorate ion ClO2- อ่านว่า คลอไรต์ไอออน Chlorite ion ClO- อ่านว่า ไฮโปคลอไรต์ไอออน Hypochlorite ion 4. ไอออนลบที่มีออกซิเจนเมื่อเติม H+ จะเติมคำว่า ไฮโดรเจน-หรือ ไดไฮโดรเจน ตามจำนวนอะตอมของไฮโดรเจน CO อ่านว่า คาร์บอเนตไอออน Carbonate ion HCO3- อ่านว่า ไฮโดรเจนคาร์บอร์เนตไอออน Hydrogen carbonate ion PO อ่านว่า ฟอสเฟตไอออน Phosphate ion HPO42- อ่านว่า ไฮโดรเจนฟอสเฟตไอออน Hydrogen phosphate ion H2PO4- อ่านว่า ไดไฮโดรเจนฟอสเฟตไอออน Dihydrogen phosphate ion

20 ตัวอย่างการเรียกชื่อไอออนลบ

21 หลักการอ่านชื่อของสารประกอบไอออนิก
การเรียกชื่อสารประกอบไอออนิกจะเรียกชื่อไอออนบวกก่อน แล้วตามด้วยไอออนลบ แล้วตัดคำว่าไอออนของทั้งสองทิ้งเสมอ การเรียกชื่อสารประกอบไอออนิกที่มีน้ำอยู่ในโครงสร้าง CuSO4.5H2O เรียกว่า Copper(II)sulphate pentahydrate Na2CO3.10H2O เรียกว่า Fe2O3.H2O เรียกว่า

22 แบบฝึกหัด 2 1.จงเขียนสูตรและอ่านชื่อสารประกอบไอออนิก ของ Fe2+ และ Fe3+ กับ Cl 2.จงเขียนสูตรของสารประกอบไอออนิก AB ที่ A มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเป็น 3 และ B มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเป็น 6 3.จงเขียนสูตรโครงสร้างและเรียกชื่อสารประกอบไอออนิก ที่ประกอบด้วย โซเดียมไอออน (Na+) และกลุ่มอะตอมของไอออนลบ คลอเรตไอออน (ClO3-) และกลุ่มอะตอมของไอออนลบที่มีออกซิเจนอะตอมเพิ่มขึ้น 1 อะตอม, ลดลง 1 อะตอมและลดลง 2 อะตอมของคลอเรตไอออน 4. จงเขียนสูตรและเรียกชื่อสารประกอบไอออนิก ที่ประกอบด้วย 4.1โซเดียมไอออน (Na+) และ ฟอสเฟตไอออน (PO43-) 4.2โซเดียมไอออน และ ฟอสเฟตไอออนที่มีไฮโดรเจนไอออนเพิ่มเข้ามา 1 ไอออน 4.3โซเดียมไอออน และ ฟอสเฟตไอออนที่มีไฮโดรเจนไอออนเพิ่มเข้ามา 2 ไอออน

23 การศึกษาการเปลี่ยนแปลงพลังงานกับการเกิดสารประกอบไอออนิก
ตัวอย่างการเกิดโซเดียมคลอไรด์ Na+(g) Na(s) Na(g) e- NaCl(s) Cl2(g) Cl(g) Cl-(g)

24 2.1.3 พลังงานกับการเกิดสารประกอบไอออนิก
ตัวอย่างการเกิดโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) 1 โมลจากปฏิกิริยาสุทธิ 1.การระเหิดของโซเดียม Na(s) → Na(g) พลังงานการระเหิด ∆H1= +107 kJ 1 2 Cl2(g) → Cl(g) 2.สลายพันธะของคลอรีน พลังงานสลายพันธะ ∆H2= +122 kJ 3.การแตกตัวของโซเดียม Na(g) → Na+(g) + e- พลังงาน IE ∆H3= +496 kJ 4.การเกิดคลอไรด์ไอออน พลังงาน EA Cl(g) + e- → Cl-(g) ∆H4= -349 kJ 5.การเกิด NaCl Na+(g) + Cl-(g) → NaCl(s) พลังงานแลตทิช ∆H5= -787 kJ พลังงานรวม = ∑ΔH = -411 kJ จากค่าพลังงานรวมที่ได้หมายความว่าอย่างไร ?

25 จากสมการรวมของปฏิกิริยา
Na(s) + 1/2Cl2 (g) → NaCl(s) พลังงานรวม = ∑ΔH = ΔH1+ ΔH2+ ΔH3+ ΔH4+ ΔH5= -411 kJ ปฏิกิริยาที่มีการดูดพลังงานมากกว่าพลังงานที่คายออกมาเป็นปฏิกิริยาดูดพลังงาน ∑ΔH มีเครื่องหมายเป็น + ปฏิกิริยาที่มีการดูดพลังงานน้อยกว่าพลังงานที่คายออกมาเป็นปฏิกิริยาคายพลังงาน ∑ΔH มีเครื่องหมายเป็น - ปฏิกิริยาคายพลังงาน ปฏิกิริยาดูดพลังงาน

26 วัฏจักรบอร์น-ฮาร์เบอร์ (Born-haber Cycle) ของโซเดียมคลอไรด์ 1 โมล
การแตกตัว สลายพันธะ เกิดไอออน ระเหิด เกิดผลึกสารไอออนิก

27 ตัวอย่าง จงเขียนวัฏจักรบอร์น-ฮาร์เบอร์ (Born-haber Cycle) ของสารประกอบไอออนิกต่อไปนี้
ก.โพแทสเซียมกับฟลูออรีน ข.อลูมิเนียมกับคลอรีน

28

29 สมบัติของสารประกอบไอออนิก
1. มีขั้ว เกิดจากการที่อะตอมที่มี EN ต่างกันสร้างพันธะกัน โดยจะมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูงอยู่รอบๆ อะตอมที่มีค่า EN สูงกว่า 2.ไม่นำไฟฟ้าเมื่ออยู่ในสภาพของแข็ง แต่จะนำไฟฟ้าได้เมื่อใส่สารประกอบไอออนิกลงในน้ำเนื่องจากไอออนจะแยกออกจากกัน เกิดการไหลเวียนอิเล็กตรอน 3. มีจุหลอมเหลวและจุดเดือดสูง ความร้อนในการทำลายแรงดึงดูดระหว่างไอออนให้กลายเป็นของเหลวต้องใช้พลังงานสูง 4.เป็นผลึกแข็ง แต่เปราะและแตกง่าย

30 5. สารประกอบไอออนิกไม่มีสูตรโมเลกุล มีแต่สตรเอมพิริคัล ( สูตรอย่างง่าย ) ผลึกสารประกอบไอออนิกมีรูปทรงเป็นโครงผลึกร่างตาข่ายประกอบด้วยไอออนบวกและลบเรียงสลับกันเป็นแบบสามมิติ ไม่สามารถแยกเป็นโมเลกุลเดี่ยวแต่สามารถหาจำนวนได้จากอัตราส่วนอย่างต่ำได้ 6. สารประกอบไอออนิกที่ละลายน้ำได้ต้องมีการเปลี่ยนแปลงพลังงาน (สร้างพันธะคายพลังงาน, สลายพันธะดูดพลังงาน)โดยสารประกอบไอออนิกที่ละลายน้ำได้เกิดจากกรณีที่แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำกับไอออนของสารประกอบไอออนิกมีมากกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างไอออนบวกและลบของสารประกอบไอออนิกนั้น

31 การละลายน้ำของสารประกอบไอออนิกประกอบด้วย 2 ขั้นตอน
1.โมเลกุลของน้ำดึงดูดไอออนบวกและไอออนลบให้หลุดจากผลึก โดยดูดกลืนพลังงานเข้าไปเท่ากับพลังงานแลตทิช 2. ไอออนบวกและไอออนลบที่หลุดจากผลึก จะถูกล้อมรอบโดยโมเลกุลของน้ำและคายพลังงานออกมาเรียกว่าพลังงานไฮเดรชัน

32 ตัวอย่างการละลายของ คอปเปอร์(II)ซัลเฟต
2. จงอธิบายว่าทำไมเมื่อนำแอมโมเนียมคลอไรด์มาละลายน้ำสารละลายที่ได้จึงมีอุณหภูมิต่ำลง 3. ถ้าพลังงานแลตทิซสูงกว่าพลังงานไฮเดรชันมาก ๆ การละลายน้ำจะเป็นอย่างไร

33 สรุปเกี่ยวกับการละลายน้ำของสารประกอบไอออนิก
1.สารประกอบไอออนิกที่ละลายน้ำ 2.สารประกอบไอออนิกที่ไม่ละลายน้ำ เกลือของหมู่ 1 ทุกชนิดละลายน้ำได้ สารประกอบออกไซด์ของโลหะ (ยกเว้น Sr2+, Ca2+ , Ba2+ เมื่อละลายน้ำได้สารประกอบไฮดรอกไซด์) เกลือของแอมโมเนียมไอออนทุกชนิดละลายน้ำได้ เกลือไนเตรต เกลือคลอเรต เกลือเปอร์คลอเรต สารประกอบคาร์บอเนต ฟอสเฟต ซัลไฟด์และซัลไฟต์ (ยกเว้นสารประกอบแอมโมเนียมและโลหะแอลคาไลน์) เกลือคลอไรด์ เกลือโบรไมด์ เกลือไอโอไดด์ (ยกเว้น Ag+, Pb2+) เกลือซัลเฟต (ยกเว้น Sr2+, Pb2+ , Ba2+)

34 ปฏิกิริยาของสารประกอบไอออนิก
เมื่อนำสารละลายไอออนิกคู่ใด คู่หนึ่งมาผสมกันแล้วเกิดตะกอนขึ้นแสดงว่าเกิดปฏิกิริยาและมีการแลกเปลี่ยนไอออนบวกไอออนลบกัน Ax + By → Ay + Bx Ca(OH)2(aq) + Na2CO3(aq) → CaCO3(s) + 2NaOH(aq) สมการไอออนิก คือ สมการที่แสดงไอออนอิสระของสารประกอบไอออนิกในสารละลายทุกชนิดที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาโดยผลรวมของประจุทั้งสองฝั่งของสมการต้องเท่ากัน

35 แบบฝึกหัด 3 จงเขียนสมการไอออนิกและอ่านชื่อของสารประกอบแต่ละชนิดจากปฏิกิริยาต่อไปนี้ 1. Pb(NO3)2(aq) + NaI(aq) → PbI2(s) + 2NaNO3(aq) 2. HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) 3. HCl(aq) + NaHCO3(aq) → NaCl(aq) + H2CO3(aq) *H2CO3 ไม่เสถียรสลายตัวได้น้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ 4. BaCl2(aq) + 2AgNO3(aq) → 2AgCl(s) + Ba(NO3)2(aq) 5. 2AgNO3(aq) + CaBr2(aq) → 2AgBr(s) + Ca(NO3)2(aq) 6. 2NaCl(aq) + H2O(l) → 2NaOH(aq) + H2(g) + Cl2(g) 7. Zn(s) + FeCl2(aq) → ZnCl2(aq) + Fe(s) 8. Lead(II)nitrate กับ Sodiumcarbonate สารละลายที่ได้มีตะกอนเกิดขึ้น

36 2.2พันธะโคเวเลนต์ (Covalent bond)

37 พันธะโคเวเลนต์ (Covalent bond) การเขียนสูตรโครงสร้างแสดงพันธะโคเวเลนต์
สูตรโครงสร้างแบบจุด คือสูตรโครงสร้างที่แสดงถึงจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมนั้น เมื่อเกิดเป็นสารประกอบโคเวเลนต์จะมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนให้ครบตามกฏออกเตต โดยใช้จุด (•) แทนอิเล็กตรอน 1 ตัว สูตรโครงสร้างแบบเส้น คือสูตรโครงสร้างที่แสดงถึงพันธะเคมีในสารประกอบนั้นว่าพันธะใดบ้าง โดยใช้เส้น (—) แทนพันธะเคมี เส้น 1 เส้น แทนอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน 1 คู่ และเขียนเฉพาะพันธะที่เกิดขึ้นเท่านั้น

38 ตัวอย่างการเขียนโครงสร้างแบบจุดและแบบเส้นของพันธะโคเวเลนต์
แสดงเวเลนซ์อิเล็กตรอนแบบจุดของธาตุตัวอย่าง ชนิดของพันธะโคเวเลนต์ พันธะเดี่ยว พันธะคู่ พันธะสาม

39 แบบฝึกหัด 4 จงเขียนสูตรแบบจุดและแบบเส้นสูตรโครงสร้างแบบลิวอิส ของสารประกอบโคเวเลนต์ ต่อไปนี้
2.1) HF 2.2) CS2 2.3) HCN 2.4) NH3 2.5) C2H4 2.6) C2H2 2.7) C2H6 2.8) C2H6O 2.9) C3H6 2.10) HNO2 2.11) S8 2.12) P4 2.13) H2CO3 2.14) CH2O

40 สูตรโครงสร้างแบบลิวอิส (Lewis structure) คือสูตรโครงสร้างที่เขียนแทนพันธะด้วยเส้น (—) แทนพันธะเคมี เส้น 1 เส้น แทนอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน 1 คู่ และอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวคงไว้ เทคนิคการหาชนิดของพันธะในโครงสร้างของสารประกอบ ใช้กฎ “6N+2”, N คือจำนวนอะตอมของธาตุยกเว้นไฮโดรเจนในสูตรเคมี *จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนในสูตรเคมีเท่ากับ 6N+2 แสดงว่า “มีแต่พันธะเดี่ยว” *จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนในสูตรเคมีน้อยกว่า 6N+2 อยู่ 2 แสดงว่า “มีพันธะคู่ 1 พันธะ” *จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนในสูตรเคมีน้อยกว่า 6N+2 อยู่ 4 แสดงว่า “มีพันธะคู่ 2 พันธะ หรือมีพันธะสาม 1 พันธะ” แบบฝึกหัด 5 จงเขียนสูตรโครงสร้างแบบลิวอิส ของสารประกอบต่อไปนี้ 3.1) PF3 3.2) CO32- 3.3) CN- 3.4) H2SO4

41 จากการที่อะตอมใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเพื่อให้มีจำนวนอิเล็กตรอนครบ 8 ตามกฎออกเตต ช่วยให้สามารถทำนายพันธะโคเวเลนต์ของอะตอมได้

42 ฟอร์มาลดีไฮด์ เอทานอล ไดเมทิลอีเทอร์ เมทิลเอมีน แอมโมเนีย นิโคติน

43 ข้อยกเว้นของสารที่ไม่เป็นไปตามกฎออกเตต
1. โมเลกุลที่มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนของทุกอะตอมรวมกันเป็นเลขคี่ ClO2 มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนรวมทั้งหมด = 19 NO มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนรวมทั้งหมด = 11 NO2 มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนรวมทั้งหมด = 17 2. โมเลกุลที่ Be และ B เป็นอะตอมกลางจะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนน้อยกว่า 8

44 3. โมเลกุลที่อะตอมกลางมีอิเล็กตรอนมากกว่า 8 ส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นกับอะตอมกลางที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนใกล้จะครบ 8 หรือครบ 8 อยู่แล้ว

45 การเขียนสูตรสารประกอบโคเวเลนต์
1.เรียงตามลำดับของธาตุ และค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี ตามหลักสากล B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F 2.หลักการเขียนสูตรสารประกอบโคเวเลนต์ที่มีอะตอมของธาตุจัดเวเลนต์อิเล็กตรอน เป็นไปตามกฎออกเตต ใช้จำนวนอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะของแต่ละอะตอมของธาตุคูณไขว้ ตัวอย่าง จงเขียนสูตรของสารประกอบโคเวเลนต์ต่อไปนี้ ก.ไฮโดรเจนกับซัลเฟอร์ ข.ซัลเฟอร์กับคาร์บอน ค.ไนโตรเจนกับคลอรีน ง.ออกซิเจนกับไนโตรเจน

46 การเรียกชื่อสารประกอบโคเวเลนต์
1. เรียกชื่อธาตุที่อยู่ข้างหน้าก่อนแล้วตามด้วยชื่อธาตุที่อยู่หลัง โดยเปลี่ยนเสียงพยางค์ท้ายเป็น “ไอด์” (ide) ไฮโดรเจน (H)        → ไฮไดรต์ คาร์บอน (C)          → คาร์ไบด์ ไนโตรเจน(N)        → ไนไตรด์ ฟลูออรีน (F)           → ฟลูออไรด์ คลอรีน (CI)           → คลอไรต์ ออกซิเจน (O)         → ออกไซต์ 2. ให้ระบุจำนวนอะตอมของแต่ละธาตุด้วยเลขจำนวนในภาษากรีก 1     =    มอนอ (mono)       =    ได (di) 3     =   ไตร (tri)      =    เตตระ (tetra) 5     =   เพนตะ (penta)      =    เฮกซะ (hexa) 7     =   เฮปตะ (hepta)      =    ออกตะ (octa) 9     =   โนนะ (nona)    =    เดคะ (deca)

47 ตัวอย่าง จงเขียนชื่อของสารประกอบต่อไปนี้
3. ถ้าสารประกอบนั้นอะตอมของธาตุแรกมีเพียงอะตอมเดียว ไม่ต้องระบุจำนวนอะตอมของธาตุนั้น แต่ถ้าเป็นอะตอมของธาตุหลังให้อ่าน “ มอนอ” หรือกรณีที่เป็นธาตุไฮโดรเจน ไม่ว่าจะมีกี่อะตอมก็ตามไม่ต้องมีการระบุจำนวน NO2 เรียกว่า nitrogen dioxide N2O4 เรียกว่า dinitrogen tetraoxide PCl3 เรียกว่า phosphorus trichloride PCl5 เรียกว่า phosphorus pentachloride CO เรียกว่า carbon monoxide ตัวอย่าง จงเขียนชื่อของสารประกอบต่อไปนี้ 1. N2O  5. Mn2O3  9. Cl2O7  2. NaCN  6. P4O10  10. SF6  3. FeCI3  7. CCI4  11. CsCl  4. SO2  8. Cu2S  12. CaF2 

48 พลังงานพันธะ พลังงานปริมาณน้อยที่สุดที่ใช้เพื่อสลายพันธะระหว่างอะตอมภายในโมเลกุลที่อยู่ในสถานะแก๊สให้เป็นอะตอมเดี่ยวในสถานะแก๊ส ตัวอย่าง การทำให้โมเลกุลของแก๊สไฮโดรเจนกลายเป็นไฮโดรเจนอะตอมจะต้องใช้พลังงานอย่างน้อยที่สุด 436 kJ/mol H2(g) kJ/mol → 2H(g)

49 โมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมมากกว่าสองอะตอมมีพันธะในโมเลกุลมากกว่าหนึ่งพันธะ การทำให้สลายเป็นโมเลกุลเดี่ยวต้องใช้พลังงานที่สูงขึ้น CH4(g) kJ/mol → CH3(g) + H(g) CH3(g) kJ/mol → CH2(g) + H(g) CH2(g) kJ/mol → CH(g) + H(g) CH(g) kJ/mol → C(g) + H(g) การสลายพันธะ C-H ในโมเลกุลมีเทนแต่ละพันธะใช้พลังงานไม่เท่ากันผลรวมของพลังงานที่ใช้ในการสลายพันธะ C-H ทั้ง 4 เท่ากับ 1652 kJ/mol CH4(g) kJ/mol → C(g) + 4H(g) พลังงานเฉลี่ยของพันธะ C-H ใน CH4 = 1652/4 = 413 kJ/mol เมื่อกล่าวถึงพลังงานพันธะใดหมายถึง “ พลังงานเฉลี่ย ”

50 พลังงานเฉลี่ยของพันธะระหว่างอะตอมคู่ต่าง ๆ (kJ/mol)
พลังงานของพันธะใช้บ่งบอกถึงอะไรได้?

51 ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นโดยทั่วไป จะมีการสลายพันธะของสารเดิมหรือเรียกว่าสารตั้งต้นโดยการดูดพลังงาน และหลังจากนั้นมีการสร้างพันธะของสารใหม่หรือเรียกว่าผลิตภัณฑ์โดยการคายพลังงาน ดังนั้นถ้าทราบชนิดและจำนวนของพันธะที่สลายและเกิดขึ้นใหม่ จะสามารถคำนวณหาพลังงานของปฏิกิริยาได้ (ΔH) ΔH = ƩΔH(สารตั้งต้น) - ƩΔH(สารผลิตภัณฑ์) ΔH = พลังงานของปฏิกิริยา (Heat of reaction) ƩΔH(สารตั้งต้น) = พลังงานทั้งหมดที่ดูดเข้าไปเพื่อสลายพันธะของสารตั้งต้น ƩΔH(สารผลิตภัณฑ์) = พลังงานทั้งหมดที่คายออกมาจากการสร้างพันธะของ สารผลิตภัณฑ์

52 ตัวอย่างที่ 1 การสลายพันธะในโมเลกุลคาร์บอนเตตระคลอไรด์ 1 โมล ออกเป็นอะตอมเดี่ยวต้องใช้พลังงานเท่าใด และเป็นการเปลี่ยนแปลงแบบดูดหรือคายพลังงาน

53 ตัวอย่างที่ 2 จงคำนวณหาพลังงานของปฏิกิริยาต่อไปนี้ว่ามีการเปลี่ยนแปลงพลังงานกี่ kJ/mol
C2H6(g) + 7/2 O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(g)

54 แบบฝึกหัด 6 1. จงคำนวณหาพลังงานของปฏิกิริยาต่อไปนี้ว่ามีการเปลี่ยนแปลงพลังงานกี่ kJ/mol เป็นปฏิกิริยาดูดหรือคายพลังงาน พร้อมทั้งวาดกราฟแสดงการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน 1.1 CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) 1.2 C2H4(g) + Cl2(g) → CH2ClCH2Cl(g) 1.3 CH4(g) + Cl2(g) → CH3Cl + HCl(g) 2. จงคำนวณหาพลังงานที่ใช้เพื่อสลายแก๊สบิวเทน C4H โมล ออกเป็นอะตอมอย่างสมบูรณ์

55 ความยาวพันธะ ระยะระหว่างนิวเคลียสของอะตอมคู่หนึ่งที่สร้างพันธะกันในโมเลกุล หาได้จากการศึกษาการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ ตารางแสดงความยาวพันธะระหว่าง O-H ในโมเลกุลของสารต่างชนิดกัน เมื่อกล่าวถึงความยาวพันธะหมายถึง “ ความยาวพันธะเฉลี่ย ”

56 ตารางแสดงความยาวพันธะเฉลี่ย (ในหน่วย pm) ระหว่างอะตอมคู่ต่าง ๆ
ความสัมพันธ์ระหว่างชนิดของพันธะ ความยาวพันธะและพลังงานพันธะเป็นอย่างไร? จงเปรียบเทียบพลังงานและความยาวพันธะของคาร์บอนกับคาร์บอนใน C2H2 , C2H4 และ C2H6 ?

57 แนวคิดเกี่ยวกับเรโซแนนซ์
เป็นปรากฏการที่สามารถเขียนสูตรโครงสร้างได้มากกว่า 1 แบบ โดยทุกแบบมีตำแหน่งอะตอมในโมเลกุลเหมือนกัน ต่างกันที่การจัดเรียงอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนที่ใช้ในการสร้างพันธะสามารถเคลื่อนที่จากอะตอมสู่อีกอะตอมได้ ทำให้พันธะในโมเลกุลต่างกันเกิดสูตรโครงสร้างที่ไม่เหมือนกัน โมเลกุลโอโซน O3 ความยาวพันธะระว่าง O กับ O คือ 128 pm จากโครงสร้างแสดงว่าพันธะทั้งสองในโมเลกุลควรมีความยาวไม่เท่ากัน แต่จากการศึกษาพบว่าพันธะทั้งสองมีความยาวเท่ากัน โดยความยาวพันธะจะอยู่ระหว่างพันธะเดี่ยวกับพันธะคู่ของ ออกซิเจน

58 เรียกปรากฏการดังกล่าวว่า เรโซแนนซ์ และสามารถเขียนเป็นโครงสร้างดังต่อไปนี้
จงอธิบายว่าคาร์บอเนตไอออนมีโครงสร้างเป็นแบบเรโซแนนซ์หรือไม่ ถ้ามีจงเขียนโครงสร้างดังกล่าว?

59 รูปร่างโมเลกุล จงเขียนโครงสร้างแบบลิวอีสของคาร์บอนเตตระคลอไรด์ พร้อมทั้งบอกว่าสามารถทำนายรูปร่างโมเลกุลจากโครงสร้างดังกล่าวได้หรือไม่

60 หลักการโดยสรุปของ VSEPR
การทำนายรูปร่างโมเลกุลโดยใช้แบบจำลองการผลักระหว่างคู่อิเล็กตรอนวงเวเลนซ์ (Valence Shell Electron Pair Repulsion Model, VSEPR) หลักการโดยสรุปของ VSEPR 1. รูปร่างของโมเลกุลขึ้นอยู่กับจำนวนเวเลนต์อิเล็กตรอน โดยคู่อิเล็กตรอนเหล่านี้จะจัดตัวรอบ ๆ อะตอมกลางให้ห่างกันมากที่สุด เพื่อลดแรงผลัก 2. ความแรงในการผลักกันระหว่างคู่อิเล็กตรอนเป็นดังต่อไปนี้ อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวกับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว> อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวกับอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ> อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะกับอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ 3. การทำนายรูปร่างจะถือว่าพันธะคู่และพันธะสามมีอิเล็กตรอนเหมือนพันธะเดี่ยว

61 เริ่มจากอะตอมกลางจับกับอะตอมอื่นที่มาล้อมรอบเขียนสูตรเป็น
การพิจารณารูปร่างตามหลักของ VSEPR เริ่มจากอะตอมกลางจับกับอะตอมอื่นที่มาล้อมรอบเขียนสูตรเป็น ABxEy A แทนอะตอมกลาง B แทนอะตอมล้อมรอบที่จับกับ A x แทนจำนวนอะตอมของ B ที่จับกับ A E แทนอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว y แทนจำนวนอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวรอบอะตอมกลาง ตัวอย่าง จงเขียนสัญลักษณ์แบบ VSEPR ของ 1.คาร์บอนไดออกไซด์ 2.ซัลเฟอร์ไดออกไซด์

62 รูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์ที่อะตอมกลางไม่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว

63 รูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์ที่อะตอมกลางมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว

64

65

66

67 รูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์แบบต่าง ๆ

68 รูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์
เส้นตรง Linear

69 สามเหลี่ยมแบนราบ Trigonal planar

70 ทรงสี่หน้า Tetrahedral

71 พีระมิดฐานสามเหลี่ยม Trigonal pyramidal

72 มุมงอ Bent/ V-shaped

73 ลักษณะรูปร่างโมเลกุลแบบมุมงอและทรงสี่หน้า

74 พีระมิดคู่ฐานสามเหลี่ยม Trigonal bipyramidal

75 ทรงแปดหน้า Octahedral

76 พีระมิดฐานสี่เหลี่ยม Square pyramidal

77 รูปตัวที T-shaped

78 ทรงสี่หน้าบิดเบี้ยวหรือกระดานหก Distorted tetrahedral, Seesaw

79 สี่เหลี่ยมแบนราบ Square planar

80 ผลของอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวที่มีต่อมุมพันธะ
1. BCl3 และ NH3 น่าจะมีรูปร่างและมุมพันธะเท่ากันแต่พบว่ามีรูปร่างและมุมพันธะดังรูป

81 2. CH4 H2O และ NH3 มีการวางตำแหน่งและรูปทรงเหมือนกัน แต่มีรูปร่างโมเลกุลและมุมพันธะต่างกัน

82 พิจารณาโมเลกุลดังรูปและอภิปรายว่ารูปร่างโมเลกุลและมุมพันธะเหมือนหรือต่างกันอย่างไร เพราะอะไร

83 แบบฝึกหัด 7 จงทำนายรูปร่างของโมเลกุลโดยเขียนเป็นโครงสร้างของโมเลกุลโดยใช้หลักของ VSEPR 1.PCl3 5.H2S 9.XeO3 10.NH4+ 2.CO2 6.OCl2 3.NF3 7.BrO3- 4.BCl3 8.NO2+

84 สภาพขั้วของสารประกอบโคเวเลนต์
ขั้วของพันธะพิจารณาได้จากผลต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตี

85 โมเลกุลโคเวเลนต์มีขั้ว (Polar molecule)
โมเลกุลที่เกิดจากขั้วของพันธะหักล้างกันไม่หมด จึงแสดงอํานาจทางไฟฟ้าบวก และลบในโมเลกุล

86 โมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว (Non-Polar molecule)
โมเลกุลที่เกิดจากขั้วของพันธะหักล้างกันหมด เมื่อคิดพันธะมีขั้ว ทุกๆ พันธะในโมเลกุล จึงไม่แสดงทิศทางขั้ว เช่น โมเลกุลอะตอมคู่ที่มี EN เท่ากัน สารประกอบไฮโดรคาร์บอนทุกชนิด หรือสารประกอบที่มีรูปทรงเรขาคณิตเป็นเส้นตรง สามเหลี่ยมแบบราบ ทรงเหลี่ยมสี่หน้า พีระมิดคู่ฐานสามเหลี่ยม ทรงเหลี่ยมแปดหน้า โดยอะตอมที่ล้อมรอบอะตอมกลางต้องเป็นธาตุเดียวกันเท่านั้น

87 เพชร สารโคเวเลนต์โครงผลึกร่างตาข่าย (Network Covalent)
• อะตอมยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ต่อเนื่องกันไปคล้ายตาข่าย • จุดหลอมเหลวสูงมาก • ไม่มีสูตรโมเลกุล เขียนได้แต่สูตรอย่างง่าย เพชร เป็นผลึกที่เกิดจากอะตอมของคาร์บอนมาต่อกัน และแต่ละอะตอมของคาร์บอนเกาะเป็นพันธะเดี่ยวได้ 4พันธะ และเกาะต่อเนื่องกันเป็นโครงผลึกร่างตาข่าย จุดเดือด จุดหลอมเหลว ของเพชรจะสูงมาก

88 แกรไฟต์ เป็นผลึกเกิดจากอะตอมของคาร์บอนมาต่อกัน และคาร์บอนแต่ละอะตอมเกาะเป็นพันธะเดี่ยวได้ 3 พันธะ และจะมีอิเล็กตรอนอิสระว่างอยู่ 1 อิเล็กตรอน

89 สมบัติบางประการของสาร

90 พันธะโลหะ(Metallic bond)
“โลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซซันที่ต่ำหรือ EN ต่ำดังนั้นจึงยึดอิเล็กตรอนวงนอกสุดไว้อย่างหลวม ๆ ทำให้อิเล็กตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่ไปมารอบๆโลหะตลอดเวลาเหมือนกับว่าไม่ได้เป็นอิเล็กตรอนของอะตอมตัวใดตัวหนึ่งแต่เป็นเสมือนกับว่าเป็นของอะตอมทุกตัว ซึ่งอิเล็กตรอนเหล่านี้ทำหน้าที่คล้ายซีเมนต์ ที่ช่วยยึดไอออนของโลหะที่มีประจุบวกให้อยู่ในตำแหน่งที่คงที่พันธะนี้เกิดกับธาตุที่เป็นโลหะด้วยกัน ”

91 สมบัติของโลหะ 1.เป็นตัวนำไฟฟ้าได้ดี เพราะมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปได้ง่ายทั่วทั้งก้อนของโลหะแต่โลหะนำไฟฟ้าได้น้อยลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เนื่องจากไอออนบวกมีการสั่นสะเทือนด้วยความถี่และช่วงกว้างที่สูงขึ้นทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไม่สะดวก 2.โลหะนำความร้อนได้ดี เพราะมีอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้ โดยอิเล็กตรอนซึ่งอยู่ตรงตำแหน่งที่มีอุณหภูมิสูง จะมีพลังงานจลน์สูง และอิเล็กตรอนที่มีพลังงานจลน์สูงจะเคลื่อนที่ไปยังส่วนอื่นของโลหะจึงสามารถถ่ายเทความร้อนให้แก่ส่วนอื่น ๆ ของแท่งโลหะที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าได้ 3.โลหะตีแผ่เป็นแผ่นหรือดึงออกเป็นเส้นได้ เพราะไอออนบวกแต่ละไอออนอยู่ในสภาพเหมือนกัน ๆ กันและได้รับแรงดึงดูดจากประจุลบเท่ากันทั้งแท่งโลหะไอออนบวกจึงเลื่อนไถลผ่านกันได้โดยไม่หลุดจากกันเพราะมีกลุ่มของอิเล็กตรอนทำหน้าที่คอยยึดไอออนบวกเหล่านี้ไว้

92 4.โลหะมีผิวเป็นมันวาว เพราะกลุ่มของอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้โดยอิสระจะรับและกระจายแสงออกมา จึงทำให้โลหะสามารถสะท้อนแสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ 5.โลหะมีจุดหลอมเหลวสูง เพราะพันธะในโลหะเป็นพันธะที่เกิดจากแรงยึดเหนี่ยวระหว่างวาเลนซ์อิเล็กตรอนอิสระทั้งหมดในก้อนโลหะกับไอออนบวกจึงเป็นพันธะที่แข็งแรงมาก