3.3 พันธะโคเวเลนต์
พันธะโควาเลนต์ (Covalent bond) หมายถึง
พันธะในสารประกอบที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอม 2
อะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีใกล้เคียงกันหรือเท่ากัน
แต่ละอะตอมต่างมีความสามารถที่จะดึงอิเล็กตรอนไว้กับตัว
อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะจึงไม่ได้อยู่ ณ อะตอมใดอะตอมหนึ่งแล้วเกิดเป็นประจุเหมือนพันธะไอออนิก
หากแต่เหมือนการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันระหว่างอะตอมคู่ร่วมพันธะนั้นๆและมีจำนวนอิเล็กตรอนอยู่รอบๆ
แต่ละอะตอมเป็นไปตามกฎออกเตต 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
การพิจารณารูปร่างโมเลกุลโควาเลนต์
โมเลกุลโควาเลนต์ในสามมิตินั้น
สามารถพิจารณาได้จากการผลักกันของอิเล็กตรอนที่มีอยู่รอบๆ อะตอมกลางเป็นสำคัญ
โดยอาศัยหลักการที่ว่า อิเล็กตรอนเป็นประจุลบเหมือนๆ กัน
ย่อมพยายามที่แยกตัวออกจากกนให้มากที่สุดเท่าที่จะกระทำได้
ดังนั้นการพิจารณาหาจำนวนกลุ่มของอิเล็กตรอนที่อยู่รอบๆ นิวเคลียสและอะตอมกลาง
จะสามารถบ่งบอกถึงโครงสร้างของโมเลกุลนั้น ๆ ได้ โดยที่กลุ่มต่างๆ มีดังนี้
- อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว
- อิเล็กตรอนคู่รวมพันธะได้แก่ พันธะเดี่ยว
พันธะคู่ และพันธะสาม
ทั้งนี้โดยเรียงตามลำดับความสารารถในการผลักอิเลคตรอนกลุ่มอื่นเนื่องจากอิเลคตรอนโดดเดี่ยวและอิเลคตรอนที่สร้างพันธะนั้นต่างกันตรงที่อิเล็กตรอนโดยเดี่ยวนั้นถูกยึดด้วยอะตอมเพียงตัวเดียว
ในขณะที่อิเล็กตรอนที่ใช้สร้างพันธะถูกยึดด้วยอะตอม 2
ตัวจึงเป็นผลให้อิเลคตรอนโดดเดี่ยวมีอิสระมากกว่าสามารถครองพื้นที่ในสามมิตได้มากกว่า
ส่วนอิเล็กตรอนเดี่ยวและอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว รวมไปถึงอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะแบบต่าง
ๆ นั้นมีจำนวนอิเลคตรอนไม่เท่ากันจึงส่งผลในการผลักอิเลคตรอนกลุ่มอื่นๆ
ได้มีเท่ากัน โครงสร้างที่เกิดจกการผลักกันของอิเล็กตรอนนั้น
สามารถจัดเป็นกลุ่มได้ตามจำนวนของอิเล็กรอนที่มีอยู่ได้ตั้งแต่ 1
กลุ่ม 2 กลุ่ม 3
กลุ่ม ไปเรื่อยๆ เรียกวิธีการจัดตัวแบบนี้ว่า
ทฤษฎีการผลักกันของคู่อิเล็กตรอนวงนอก (Valence Shell Electron Pair
Repulsion : VSEPR) ดังภาพ
ภาพแสดงรูปร่างโครงสร้างโมเลกุลโควาเลนต์แบบต่างๆ
ตามทฤษฎี VSEPR
หมายเหตุ A คือ
จำนวนอะตอมกลาง (สีแดง)
X คือ จำนวน อิเล็กตรอนคู่รวมพันธะ (สีน้ำเงิน)
E คือ จำนวนอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว (สีเขียว)
แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล ( Van de
waals interaction)
เนื่องจากโมเลกุลโควาเลนต์ปกติจะไม่ต่อเชื่อมกันแบบเป็นร่างแหอย่างพันธะโลหะหรือไอออนิก
แต่จะมีขอบเขตที่แน่นอนจึงต้องพิจารณาแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลด้วย
ซึ่งจะเป็นส่วนที่ใช้อธิบายสมบัติทางกายภาพของโมเลกุลโควาเลนต์ อันได้แก่
ความหนาแน่น จุดเดือด จุดหลอมเหลว หรือความดันไอได้
โดยแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลนั้นเกิดจากแรงดึงดูดเนื่องจากความแตกต่างของประจุเป็นสำคัญ
ได้แก่
1. แรงลอนดอน ( London Force) เป็นแรงที่เกิดจากการดึงดูดทางไฟฟ้าของโมเลกุลที่ไม่มีขั้วซึ่งแรงดึงดูดทางไฟฟ้านั้นเกิดได้จากการเลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอย่างเสียสมดุลทำให้เกิดขั้วเล็กน้อย
และขั้วไฟฟ้าเกิดขึ้นชั่วคราวนี้เอง
จะเหนี่ยวนำกับโมเลกุลข้างเคียงให้มีแรงยึดเหนี่ยวเกิดขึ้น ดังภาพ
อิเล็กตรอนสม่ำเสมอ........................อิเล็กตรอนมีการเปลี่ยนแปลงตามเวลา
ดังนั้นยิ่งโมเลกุลมีขนาดใหญ่ก็จุยิ่งมีโอกาสที่อิเลคตรอนเคลื่อนที่ได้เสียสมดุลมากจึงอาจกล่าวได้ว่าแรงลอนดอนแปรผันตรงกับขนาดของโมเลกุล
เช่น F2 Cl2 Br2 I2 และ CO2
เป็นต้น
2. แรงดึงดูดระหว่างขั้ว (Dipole-Dipole
interaction)เป็นแรงยึดเหนี่ยวที่เกิดระหว่างโมเลกุลที่มีขั้วสองโมเลกุลขึ้นไปเป็นแรงดึงดูดทางไฟฟ้าที่แข็งแรงกว่าแรงลอนดอน
เพราะเป็นขั้นไฟฟ้าที่เกิดขึ้นอย่างถาวร
โมเลกุลจะเอาด้านที่มีประจุตรงข้ามกันหันเข้าหากัน ตามแรงดึงดูดทางประจุ เช่น H2O
HCl H2S และ CO เป็นต้น ดังภาพ
3. พันธะไฮโดรเจน ( hydrogen bond ) เป็นแรงยึดเหนี่ยวที่มีค่าสูงมาก
โดยเกิดระหว่างไฮโดรเจนกับธาตุที่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวเหลือ
เกิดขึ้นได้ต้องมีปัจจัยต่างๆ ได้แก่
ไฮโดรเจนที่ขาดอิเล็กตรอนอันเนื่องจากถูกส่วนที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูงในโมเลกุลดึงไป
จนกระทั้งไฮโดรเจนมีสภาพเป็นบวกสูงและจะต้องมีธาตุที่มีอิเลคตรอนคู่โดดเดี่ยวเหลือและมีความหนาแน่นอิเลคตรอนสูงพอให้ไฮโดรเจนที่ขาดอิเลคตรอนนั้น
เข้ามาสร้างแรงยึดเหนี่ยวด้วยได้เช่น H2O HF NH3
เป็นต้น ดังภาพ
สภาพขั้วของโมเลกุลน้ำและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
การเกิดพันธะไฮโดรเจนของโมเลกุลน้ำ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น