พันธะเคม ี - kasetsart...

43
1 www.pirun.ku.ac.th/~faasptt พันธะเคมี ปิ 1 ปิ ตรสุกล โครงการจัดตั้งสายวิชาเคมี คณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์ .เกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกําแพงแสน www.pirun.ku.ac.th/~faasptt หัวข้อ หัวข้อ พันธะเคมีชนิดต่าง 15 การเกิดพันธะเคมีประเภทต่าง พลังงานพันธะและความร้อนของการเกิดปฏิกิริยา 8 ความยาวและมุมพันธะ สภาพขั้วของพันธะ 7 แบบจําลองของลิวอิส (Lewis Structure) 10 ทฤษฎี VSEPR และรูปร่างโมเลกุล 15 ทฤษฎีออร์บิทัลเชิงโมเลกุล (Molecular Orbital Theory) 5 แผนผงระดบพลงงานของออรลเชงโมเลกล 10 คณะศิลศาสตรและวิทยาศาสตร .เกษตรศาสตร กําแพงแสน 2 แผนผงระดบพลงงานของออรบทลเชงโมเลก10 ทฤษฎีพันธะวาเลนซ์ (Valence Bond Theory) 5 ไฮบริดออร์บิทัลกับการเกิดพันธะ 10 แรงระหว่างโมเลกุล 10

Upload: others

Post on 01-Aug-2020

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

1

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

พนธะเคม

1

ปต ตรสกลโครงการจดตงสายวชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttหวขอหวขอ

พนธะเคมชนดตาง ๆ 15

•การเกดพนธะเคมประเภทตาง ๆ

•พลงงานพนธะและความรอนของการเกดปฏกรยา 8

•ความยาวและมมพนธะ สภาพขวของพนธะ 7

แบบจาลองของลวอส (Lewis Structure) 10

•ทฤษฎ VSEPR และรปรางโมเลกล 15

ทฤษฎออรบทลเชงโมเลกล (Molecular Orbital Theory) 5

•แผนผงระดบพลงงานของออรบทลเชงโมเลกล 10

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 2

•แผนผงระดบพลงงานของออรบทลเชงโมเลกล 10

ทฤษฎพนธะวาเลนซ (Valence Bond Theory) 5

•ไฮบรดออรบทลกบการเกดพนธะ 10

แรงระหวางโมเลกล 10

Page 2: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

2

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttอะตอมอะตอม--โมเลกลโมเลกล

อะตอม: อนภาคพนฐานประกอบดวยนวเคลยสและอเลกตรอนโมเลกล: อะตอมหรอกลมอะตอมซงยดเหนยวกนดวยพนธะเคมเสถยรและเปนอนภาคทเลกทสดทยงคงลกษณะทางกายภาพและเคมเสถยรและเปนอนภาคทเลกทสดทยงคงลกษณะทางกายภาพและเคมของสสาร

สสาร

H2O CH3OH

O2Ar

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 3

H2O(l)

นาครงแกว 180 ml (10 โมล) เทากบ H2O ≈6 ลานลานลานลาน โมเลกล

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttพนธะเคมพนธะเคม

พนธะเคม คอแรงดงดดทยดอะตอมเขาดวยกนในโมเลกล

ไฟฟ ใ• พนธะเคมเกดจากแรงดงดดทางไฟฟาระหวางอะตอมในโมเลกลเกดเนองจากประจในอะตอมหรอไอออน

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 4

อะตอม อะตอมมขว ไอออนบวก ไอออนลบ

Page 3: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

3

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttชนดของพนธะเคมชนดของพนธะเคม

พนธะไอออนกพนธะระหวางไอออนบวก (EN ตา) และไ ( )

-1+1

ไอออนลบ (EN สง)

พนธะโควาเลนตพนธะระหวางอะตอมทม EN สงมการใชอเลกตรอนรวมกน

IE ตา EA สง

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 5

พนธะโลหะพนธะระหวางอะตอมโลหะ( EN ตา)อเลกตรอนเคลอนทไดอยางอสระ

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttพนธะไอออนก พนธะไอออนก ((Ionic BondIonic Bond))

พนธะไอออนก เปนพนธะทเกดขนระหวางธาตทมคา EN ตางกนมาก ทาใหเกดแรงดงดดทางไฟฟาระหวางไอออนบวกและไอออนลบบวกและไอออนลบ• อะตอม EN ตา: ใหอเลกตรอน → ไอออนบวก (โลหะ)• อะตอม EN สง: รบอเลกตรอน → ไอออนลบ (อโลหะ)M+ (g) + X- (g) → MX(s) + lattice energy

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 6

Page 4: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

4

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttพนธะโควาเลนต พนธะโควาเลนต ((Covalent BondCovalent Bond))

พนธะโควาเลนต คอแรงยดเหนยวระหวางธาตทมคา EN มาก อะตอมคทเกดพนธะจะใชวาเลนซอเลกตรอนรวมกนเพอใหมจานวนวาเลนซอเลกตรอนครบ 8รวมกนเพอใหมจานวนวาเลนซอเลกตรอนครบ 8• อะตอม EN สง: ไมมอะตอมใดยอมเสยอเลกตรอน

+ +

--

---

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 7

+ +-

-

--

-

การใชอเลกตรอนรวมกนจะทาใหเปนไปตามกฏออกเตท

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttพนธะโลหะ พนธะโลหะ ((Metallic BondMetallic Bond))

พนธะโลหะ คอแรงทยดอะตอมโลหะไวดวยกนในผลก (ระหวางอะตอมทมคา EN ตา)

โ ไ • วาเลนซอเลกตรอนของโลหะเคลอนทไดอยางอสระ และจะดงดดนวเคลยสของอะตอมตาง ๆ เขาดวยกน

- -

+- -+- -

-

+-

-+-

-+ --

+- -- -

--

--

--

--

--

-

-- Sea of

Electronsอเลกตรอนอสระ

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 8

+- -

+- -

+ -+- -

+- -+-

-

+ -+- -

+ -+--

+- -+--

--

--

- -

-

-

-

--

-

-

-- -

-

เวเลนซอเลกตรอนมาก พนธะแขงแรงมาก

อเลกตรอนอสระ (วาเลนซอเลกตรอน)

Page 5: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

5

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttพนธะในโมเลกลพนธะในโมเลกล

แบบจาลองโมเลกล (ลกบอลแทนอะตอม ทอแทนพนธะ)

( ป )

การเกดปฏกรยาเคม คอการทาลายพนธะเดมและสรางพนธะใหม เพอใหเกดสารชนดใหม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 9

• สรางพนธะ คายพลงงาน (พลงงานมคาเปนลบ)• ทาลายพนธะ ดดพลงงาน (พลงงานมคาเปนบวก)

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttพลงงานพนธะพลงงานพนธะ

พลงงานพนธะ (Dissociation Energy; D) คอ พลงงานทใชในการสลายพนธะเคมแตละพนธะในโมเลกล (มคาบวก) • พนธะแขงแรงมาก พลงงานพนธะมคาสง• พนธะแขงแรงมาก พลงงานพนธะมคาสง• พนธะชนดเดยวกนในโมเลกลตางชนดกน มคาไมเทากน

CH4 → CH3 + H D(C-H)CH4= 436 kJ/mol

CH3 → CH2 + H D(C-H)CH3= 368 kJ/mol

พลงงานพนธะเฉลย เปนคาเฉลย

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 10

ของพลงงานพนธะแบบเดยวกนในโมเลกลตาง ๆ (เปนคาโดยประมาณ)

Page 6: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

6

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttความรอนของปฏกรยา ความรอนของปฏกรยา ((Heat of Reaction)Heat of Reaction)ความรอนของปฏกรยา (ΔHrxn) คอพลงงานทเกยวของกบการสรางและ

ทาลายพนธะเพอใหเกดการเปลยนแปลงในปฏกรยาเคม

+

• ทาลายพนธะ ดดความรอน (เปนบวก) +ΣDreactant

• สรางพนธะ คายความรอน (เปนลบ) –ΣDproduct

ΔHrxn เทากบผลรวมของพลงงานทาลายและสรางพนธะในปฏกรยาหาไดจากคาพลงงานพนธะเฉลย

+

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 11

∑∑ −=Δproductsreactants

DDHrxn

หาไดจากคาพลงงานพนธะเฉลย

บวก: ดดความรอน ลบ: คายความรอน

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

CH4(g) + Cl2 (g) → CH3Cl (g) + HCl(g) ΔHrxn= ?

ตวอยาง ตวอยาง ความรอนของปฏกรยาความรอนของปฏกรยา

พลงงานพนธะเฉลย

สลาย สราง

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 12

ΔHrxn = 4D(C-H) + D(Cl-Cl)─[D(C-Cl) + 3D(C-H) + D(Cl-H)]

= [(4×414 + 243) ─ (339 + 3×414 + 431)] kJ/mol

= –104 kJ (คายความรอน)

Page 7: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

7

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttความยาวพนธะ ความยาวพนธะ (Bond Length) (Bond Length)

ความยาวพนธะ คอระยะหางระหวางอะตอมคทสรางพนธะ โดยเปนตาแหนงทอะตอมทงสองดงดดกนไดดทสดและเสถยรทสดความยาวของพนธะโควาเลนตสมพนธกบพลงงานพนธะ ความยาวของพนธะโควาเลนตสมพนธกบพลงงานพนธะ

•ความยาวพนธะ เดยว > พนธะค > พนธะสาม•พลงงานพนธะ เดยว < พนธะค < พนธะสาม(เมอเปรยบเทยบระหวางอะตอมคเดยวกน)

Type Bond Bond

13

Type Bond Length

Bond Energy

C–C 154 347C=C 134 611C ≡C 120 837O=O 121 498

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttมมพนธะ มมพนธะ ((Bond AngleBond Angle))

มมพนธะ คอมมทเกดขน เมอลากเสนผานพนธะ 2 พนธะมาตดทนวเคลยสของอะตอมกลาง• สามารถใชมมพนธะอธบายสมบตอเลกทรอนกสของโมเลกลได• สามารถใชมมพนธะอธบายสมบตอเลกทรอนกสของโมเลกลได• โมเลกลทมสตรเคมคลายกน มมพนธะอาจไมเทากน

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 14

120°

106°90°

Page 8: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

8

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttสภาพขวของพนธะ สภาพขวของพนธะ (Bond Polarity)(Bond Polarity)

สภาพขวของพนธะ คอการอธบายทศทางการกระจายตวของอเลกตรอนทใชในการสรางพนธะระหวางอะตอมในแนวพนธะ

• ถาอะตอมทสรางพนธะมคา EN ตางกน การกระจายตวของ• ถาอะตอมทสรางพนธะมคา EN ตางกน การกระจายตวของอเลกตรอนในบรเวณระหวางอะตอมทงสองจะไมสมาเสมอ

ขวบวก (δ+) มความหนาแนนอเลกตรอนนอยกวาปกตขวลบ (δ–) มความหนาแนนอเลกตรอนมากกวาปกต

พนธะโควาเลนตแบบมขวและไมมขว

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 15

พนธะโควาเลนตแบบมขว พนธะโควาเลนตแบบไมมขว

δ+ δ–

EN(H) < EN(Br)

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttสภาพขวของโมเลกลสภาพขวของโมเลกล

สภาพขวของโมเลกล เกดจากการกระจายอเลกตรอนในโมเลกลแบบไมสมมาตร เนองจาก• ความแตกตางของ EN ของอะตอม

δ +δ -δ -

• ความไมสมมาตรของโมเลกลสภาพขวของโมเลกลหาไดโดยการรวมสภาพขวของพนธะทกพนธะแบบเวคเตอร

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 16

δ -

δ +

δ +

δ + δ +

δ +δ -

δ +

δ +

δ +

Page 9: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

9

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttตวอยางสภาพขวของโมเลกลตวอยางสภาพขวของโมเลกล

BCl3

NHNH3

CHCl3

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 17

SF5

HCN

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttทฤษฎทอธบายพนธะโควาเลนตทฤษฎทอธบายพนธะโควาเลนต

1. แบบจาลองของลวอส (Lewis Structure)อะตอมจะเสถยรขนถามอเลกตรอนวงนอกครบแปด (octet rule)

2 ทฤษฎออรบทลเชงโมเลกล (Molecular Orbital MO)2. ทฤษฎออรบทลเชงโมเลกล (Molecular Orbital, MO)สมบตของโมเลกลกาหนดโดยการกระจายของอเลกตรอนในออรบทลของโมเลกล

3. ทฤษฎพนธะวาเลนซ (Valence Bond, VB)พนธะโควาเลนตเกดจากการใชอเลกตรอนรวมกนของออรบทลทม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 18

อเลกตรอนเดยว

Page 10: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

10

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttกฎออกเตท กฎออกเตท ((Octet RuleOctet Rule))

กฎออกเตท อะตอมมแนวโนมทจะใหหรอรบอเลกตรอนเพอใหมอเลกตรอนวงนอกครบแปดคลายของธาตเฉอยซงมความเสถยรมากเปนพเศษความเสถยรมากเปนพเศษ• อเลกตรอนอาจเปนของอะตอมเองหรอมาจากการใชอเลกตรอน

รวมกบอะตอมอน(พนธะโควาเลนต)• H และ He จะเสถยรเมอมวาเลนซอเลกตรอนครบสอง• ใชไดดกบธาตใน s และ p block

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 19

Noble Gas (8A) valence e− < 8 valence e− = 8

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแบบจาลองของลวอสแบบจาลองของลวอส (Lewis Structure)(Lewis Structure)G.N. Lewis เสนอวา อะตอมมแนวโนมทจะสรางพนธะเพอใหตวมนมวาเลนซอเลกตรอนครบแปด เพอทจะมการจดเรยงอเลกตรอนเหมอนแกสเฉอยในหม (8A) ซงทาใหทงจดเรยงอเลกตรอนเหมอนแกสเฉอยในหม (8A) ซงทาใหทงโมเลกลมความเสถยรมากทสด ตามกฎออกเตท• สนใจเฉพาะวาเลนซอเลกตรอน• ใชไดดกบธาตใน s และ p block

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 20

Carbon Hydrogen CH4

Page 11: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

11

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

โครงสรางลวอสหรอโครงสรางแบบจดอเลกตรอน(Lewis’s dot structure) ใชจดแทนวาเลนซอเลกตรอนเพอแสดงการสรางพนธะโควาเลนตระหวางอะตอมใน

โครงสรางแบบจดอเลกตรอนโครงสรางแบบจดอเลกตรอน

เพอแสดงการสรางพนธะโควาเลนตระหวางอะตอมในโมเลกล• โครงสรางลวอสของอะตอม (ยงไมมการสรางพนธะ)

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 21

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttโครงสรางลวอสของโมเลกลโครงสรางลวอสของโมเลกล

อธบายการกระจายของวาเลนซอเลกตรอนในโมเลกลพนธะโควาเลนตเกดจากการใชอเลกตรอนรวมกน (electron sharing) ระหวางสองอะตอมsharing) ระหวางสองอะตอม• การใชอเลกตรอนรวมกน 1 ค แทนดวยสองจด : หรอ หนงเสน −• e- ทใชสรางพนธะ เรยกวา bonding electron• e- ทไมสรางพนธะเรยกวา non-bonding electron

Bonding electrons

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 22

HH C H

H

HH−C−H

H

N N

N≡N

Non-bonding electrons

Page 12: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

12

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการเขยนโครงสรางลวอสการเขยนโครงสรางลวอส

1. กาหนด อะตอมกลาง (ตองการ Ve- มาก/EN ตา) และอะตอมปลาย2. นบจานวนเวเลนซอเลกตรอนของทกอะตอม

• ไอออนลบ เพมจานวน e- เทากบจานวนประจลบ• ไอออนบวก ลดจานวน e- เทากบจานวนประจบวก

3. เชอมอะตอมกลางกบอะตอมปลายดวยพนธะเดยว (ใช 2 e-/พนธะ)4. เตมวาเลนซอเลกตรอนใหกบอะตอมปลายใหครบ 8 (ยกเวน H = 2)5. เตมอเลกตรอนทเหลอทงหมดใหกบอะตอมกลาง (อาจมากกวา 8)6 l - ไ 8 ใ ไ

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 23

6. ถาจานวน valence e- ทอะตอมกลางไมครบ 8 ใหนาอเลกตรอนทไมสรางพนธะของอะตอมปลายมาใชสรางพนธะคหรอพนธะสาม

7. จานวนวาเลนซอเลกตรอนรวมตองเทากบทไดจากขอ 2

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

1. อะตอมกลางคอ N2. จานวนเวเลนซอเลกตรอน = 5 + (7x3) = 26 อเลกตรอน

(จานวนเวเลนซอเลกตรอนของ N = 5 F = 7) ป

ตวอยางตวอยาง NFNF33

3. เขยนพนธะเดยวระหวางอะตอมกลางกบอะตอมปลาย

4. เขยนอเลกตรอนของอะตอมปลายใหครบ 8

F N F

F

F N F

F

F N FF

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 24

5. เตมอเลกตรอนทเหลอใหกบอะตอมกลาง (26-24 = 2 e-)

F N F

F

ทกอะตอมม Ve- ครบ 8

Page 13: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

13

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

1. อะตอมกลางคอ C2. จานวนเวเลนซอเลกตรอนของ HCN 1 + 4 + 5 =10 อเลกตรอน3. เขยนพนธะเดยวระหวางอะตอมกลางกบอะตอมทมพนธะ

ตวอยางตวอยาง HCNHCN

4. เขยนอเลกตรอนของอะตอมปลายใหครบ 8 (กรณ H ใหครบ 2 )

5. เตมอเลกตรอนทเหลอใหกบอะตอมกลาง (10-10 = 0)ยงไมเปนไปตามกฎออกเตท

H C N

H C N

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 25

6. นาอเลกตรอนทไมรวมพนธะของอะตอมรอบๆ (N) มาสรางพนธะคหรอพนธะสาม จนอะตอมกลางมอเลกตรอนครบแปด

H−C≡N:H C N

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

1.โมเลกลทมวาเลนซอเลกตรอนเปนเลขค เชน • ClO2 มเวเลนซอเลกตรอนรวม เทากบ 19• NO มเวเลนซอเลกตรอนรวม เทากบ 11• NO มเวเลนซอเลกตรอนรวม เทากบ 17

ขอยกเวนของกฎออกเตตขอยกเวนของกฎออกเตต

• NO2 มเวเลนซอเลกตรอนรวม เทากบ 172.โมเลกลทอะตอมกลางมเวเลนซอเลกตรอนนอยกวา 8

• BF3 B มวาเลนซอเลกตรอน เทากบ 6• BeH2 Be มวาเลนซอเลกตรอน เทากบ 6

3.โมเลกลทอะตอมกลางมเวเลนซอเลกตรอนมากกวา 8

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 26

• PCl5 มวาเลนซอเลกตรอน เทากบ 10• XeF4 มวาเลนซอเลกตรอน เทากบ 12• SF4 มวาเลนซอเลกตรอน เทากบ 10

FF S F

F

Page 14: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

14

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแบบฝกหด แบบฝกหด

เขยนโครงสรางลวอสของโมเลกลและไอออนตอไปน• PH3

• H2S

• CH2Cl2• PO4

3-

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 27

• BrO3-

• NO+

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

ประจฟอรมาล เปนความแตกตางระหวางจานวนเวเลนซอเลกตรอนของอะตอมเดยวกบของอะตอมในโครงสรางลวอสเปนการทานายการสภาพขวของโมเลกลอยางคราว ๆ

ประจฟอรมาลประจฟอรมาล (Formal charge)(Formal charge)

ๆการคานวณประจฟอรมาลของอะตอม

• Ve เวเลนซอเลกตรอนของอะตอมเดยว

eee BNV 21charge formal −−=

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 28

e• Ne เวเลนซอเลกตรอนทไมไดสรางพนธะ• Be เวเลนซอเลกตรอนทงหมดทสรางพนธะรอบอะตอมนน

ผลรวมของประจฟอรมาลของทงโมเลกลตองเทากบประจของโมเลกลนน

Page 15: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

15

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

[ClO3]–

ตวอยางตวอยาง การหาประจฟอรมาลการหาประจฟอรมาล

O–Cl–OlO

+2−1 −1

−1

O–Cl–OlO

• Cl = 7 – 2 – ½ (6) = +2• O = 6 – 6 – ½ (2) = -1

ประจรวม = +2 – 1 – 1 – 1 = -1[NH3CH2COO]–

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 29

H H O

H−N−C−CH H O

[NH3CH2COO]

+–

จานวนพนธะ > # Valence e– ทตองการ +จานวนพนธะ < # Valence e– ทตองการ –

*มขอยกเวนบางกรณ

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttเรโซแนนซ เรโซแนนซ (Resonance)(Resonance)

บางโมเลกลหรอไอออน สามารถเขยนแบบจาลองของลวอสไดหลายแบบ

O≡C−O O = C = O O − C ≡ Oตางกน O≡C−O O = C = O O − C ≡ O

N≡N−O N = O = N N − O ≡ N

SO O

SO O

SO O

Resonance

=คลายกน

ตางกน

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 30

แบบจาลองลวอสทมการจดเรยงลาดบของอะตอมเหมอนกนแต ตางกนแตทการกระจายอเลกตรอนในพนธะเรยกวา ปรากฏการณเรโซแนนซ

Page 16: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

16

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

โครงสรางทเปนไปไดมากทสด มหลกการพจารณาดงน1. เปนไปตามกฎออกเตตมากทสด2 โครงสรางทมประจฟอรมาลตาทสด (ใกลศนย)

โครงสรางโครงสราง Lewis Lewis ทเปนไปไดทเปนไปได

2. โครงสรางทมประจฟอรมาลตาทสด (ใกลศนย)3. อะตอมชนดเดยวกนและมสภาพแวดลอมคลายกนไมควรม

ประจฟอรมาลตรงขามกน4. ประจฟอรมาลของอะตอมทมคา EN สงเปนลบ

N3− N≡N−N N = N = N N − N ≡ N

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 31

N3 N N N N N N N N N-2 +1 0-1 +1 -1 0 +1 -2

N2O 0 +1 -1 -1 +2 -1 -2 +2 0N≡N−O N = O = N N − O ≡ N

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

Valence Shell Electron Pair Repulsion (VSEPR) คอทฤษฎทใชทานายรปรางโมเลกลหรอไอออนทยดกนดวยพนธะโควาเลนซ: รปรางของโมเลกลขนกบจานวนกลมอเลกตรอน

ทฤษฎการผลกคอเลกตรอนในวงวาเลนซทฤษฎการผลกคอเลกตรอนในวงวาเลนซ

สรางพนธะและอเลกตรอนโดดเดยวรอบอะตอมกลาง

• พจารณาเฉพาะวาเลนซอเลกตรอนเทานน• วาเลนซอเลกตรอน รอบอะตอมกลาง แบงออกเปนกลมตาง ๆ

e– สรางพนธะ (พนธะเดยว 2 e–, พนธะค 4 e–, พนธะสาม 6 e– )ไ

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 32

e– ทไมสรางพนธะ (อเลกตรอนคโดดเดยว/อเลกตรอนโดดเดยว)• อเลกตรอนแตละกลมจะจดตวรอบอะตอมกลางใหหางกนทสด

Page 17: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

17

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการผลกกนของคอเลกตรอนการผลกกนของคอเลกตรอน

การผลกกนของกลมอเลกตรอนรอบอะตอมกลางเปนตวกาหนดทศทางของพนธะ

•รปรางของโมเลกลคอการแสดงทศทางของพนธะรอบอะตอมกลาง •ขนาดของกลมอเลกตรอน (ขนาดใหญจะผลกกลมอนไดด)

AX Y

e– คโดดเดยว > พนธะสาม> พนธะค > พนธะเดยว > e– เดยว

AX YA A มมงอ

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 33

• อเลกตรอนคโดดเดยว และ อเลกตรอนโดดเดยวมองไมเหน•ขนาดของพนธะจะลดลงเมอ EN ของอะตอมปลายเพมขน

AX Y?

AX YX Y<120º X Y

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการจดตาแหนงของคอเลกตรอนการจดตาแหนงของคอเลกตรอน

ทศทางการจดเรยงตาแหนงของคอเลกตรอน (พจารณาทกกลม)รปรางของโมเลกลดจากตาแหนงอเลกตรอนทสรางพนธะเทานน

180°

120°

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 34

90,120°

90°

Page 18: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

18

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการทานายรปรางของโมเลกลการทานายรปรางของโมเลกล

เขยนสตรลวอสและพจารณา• จานวนพนธะ (n) ไดแก พนธะเดยว พนธะค หรอ พนธะสาม• จานวนกลมอเลกตรอนทไมไดสรางพนธะ (m) ไดแก อเลกตรอน• จานวนกลมอเลกตรอนทไมไดสรางพนธะ (m) ไดแก อเลกตรอน

คโดดเดยว และ อเลกตรอนโดยเดยว• เขยนเปนสตร คอ

AXnEmA คออะตอมกลาง X คอพนธะ

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 35

E คอกลมอเลกตรอนทไมไดสรางพนธะ• พจารณาการจดตาแหนงของกลมอเลกตรอนทงหมด• รปรางของโมเลกลดจากตาแหนงของอเลกตรอนสรางพนธะ

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttรปรางของโมเลกลรปรางของโมเลกล

n+m AXnEm รปราง ตวอยาง

2 AX2

3AX3

เสนตรง

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 36

3

AX2E

สามเหลยมแบนราบ

มมงอ (<120°)

Page 19: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

19

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

n+m AXnEm รปราง ตวอยาง

รปรางของโมเลกลรปรางของโมเลกล

4

AX4

AX3E

ทรงสหนา

พระมดฐาน

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 37

AX2E2 มมงอ (<109.5°)

ฐสามเหลยม

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

n+m AXnEm รปราง ตวอยาง

AX

รปรางของโมเลกลรปรางของโมเลกล

5

AX5

AX4E

AX E

กระดานหก

พระมดคฐานสามเหลยม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 38

AX3E2

AX2E3เสนตรง

ตวท

Page 20: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

20

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

n+m AXnEm รปราง ตวอยาง

AX

รปรางของโมเลกลรปรางของโมเลกล

6

AX6

AX5E

AX E

พระมดฐานสเหลยม

ทรงแปดหนา

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 39

AX4E2

AX3E3 ? ?

สเหลยมแบนราบ

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 40

Page 21: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

21

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttVSEPRVSEPR

a d

AX5

AX2EAX4E

3 4

b ce

f

g

h m

AX4EAX3EH2SAX3E2

NH3

AX4E25 6

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 41

i

j

k

l

n

op

q

r

AX4E2

AX2E3

AX2E4

SF6

AX5E

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttตวอยางตวอยาง

ClF3• Cl = 7 F−Cl−F

|F

AX3E2• Fx3 = 7 x 3

CH2O• C = 4

F 3 2

H−C−H

รปตวท

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 42

• C = 4• Hx2 = 1 x 2• O = 6

H C H||O

AX3

สามเหลยมแบนราบ

>120°

<120°

Page 22: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

22

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttมมพนธะทเปลยนไปมมพนธะทเปลยนไป

120° >120° >120°

<120° <120°

>109.5°

<109.5°

Cl

H

H

H

<109.5°

>109.5°

>>109.5°

<<109.5°

H

H

H

H

109.5°

ป EN

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 43

90°

120°

>90°

>120°

<90°

อะตอมปลายทม EN สงจะดงอเลกตรอนเขาหาตวเองไดด พนธะจะตองการทนอยลง

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttผลของคา ผลของคา EN EN ตอมมพนธะตอมมพนธะ**

คา EN ของอะตอมปลาย (EN มาก มมแคบ)PI3 PBr3 PCl3 PF3

คา EN ของอะตอมกลาง (EN มาก มมกวาง)

EN(X) 2.66 2.96 3.16 3.98angle 102.0 101.5 100.3 97.8

AsH PH NH

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 44

AsH3 PH3 NH3

EN(A) 2.17 2.19 3.04angle 91.6 93.8 107.0

AX

X

X

Page 23: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

23

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการทานายการทานายรปรางโมเลกลรปรางโมเลกล

โมเลกลทมอะตอมกลางมากกวา 1 อะตอม ใหพจารณาอะตอมกลางทละอะตอม

H

H C O H

H ∼109.5°

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 45

AX4 AX2E2ทรงสหนา มมงอ

∼104.5°

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการทานายสตรลวอสจากโครงสรางการทานายสตรลวอสจากโครงสราง

เราสามารถทานายสตรลวอสไดจากมมพนธะของโมเลกล

104 5 90°104.5°107°

90

AX2E? AX3E? AX4E?

H OAX4 AX E

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 46

| ||H–C–C–O–H

|H

110°118°

104°AX4

AX3

AX2E2

Page 24: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

24

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttCoordinate Covalent BondCoordinate Covalent Bond

พนธะโคออรดเนตโควาเลนต (dative covalent bond) คอพนธะโควาเลนตทเกดจากการใชอเลกตรอนทมาจากอะตอมหนงรวมกนระหวางอะตอมสองอะตอม หนงรวมกนระหวางอะตอมสองอะตอม • พนธะโคออรดเนตโควาเลนตมสมบตเหมอนกบพนธะโควาเลนตปกตทกประการแตมทมาตางกน

Al3+H2O

H2O

H2OOH2

OH2H N H

N+ H+ →

HH N H

+ HH N H

+

Coordinate bond

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 47

+ →H

H NN

FB FF

HH N

N

FB FF

HH N

N

FB FF

+

H2O

AlH2O

H2OH2O

H2OOH2

OH2

3+

N N N

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแบบฝกหดแบบฝกหด

H2SPO4

3-

N2ONO2

NH3

PCl5CH2OCH3OH

BrF3

PF5

SF6

XeF4

48

BeCl2SO3

BrO2

CH3CH2OH

Page 25: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

25

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

ทฤษฎออรบทลเชงโมเลกล (Molecular Orbital Theory,MO) อธบายการเกดพนธะโควาเลนตโดยใชออรบทลเชงโมเลกล

ทฤษฎออรบททฤษฎออรบทลเชงโมเลกลลเชงโมเลกล (MO Theory)(MO Theory)

เชงโมเลกล

• Atomic Orbital (AO) บรเวณทจะพบอเลกตรอนในอะตอม

อะตอมAO

อะตอมAO

โมเลกลMO+

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 49

• Atomic Orbital (AO) บรเวณทจะพบอเลกตรอนในอะตอม• Molecular Orbital (MO) บรเวณทจะพบอเลกตรอนในโมเลกล

MO เกดจากผลรวมของ AOจานวน MO ทเกดขนเทากบจานวน AO ทงหมดทรวมกน

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttAtomic Orbitals (AOs)Atomic Orbitals (AOs)

ชนดของออรบทลในอะตอม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 50

Page 26: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

26

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

การรวมกนของ AO ของสองอะตอมจะเกดขนไดเมอ• AO มพลงงานใกลเคยงกน มรปรางและทศทางทเหมาสม

ประเภทของการรวม AO เพอสราง MO

การสรางออรบทลเชงโมเลกลการสรางออรบทลเชงโมเลกล

• รวมแบบ Bonding : รวม AO ดานทมสเหมอนกนออรบทลจะมขนาดใหญขนในแนวเชอมระหวางอะตอม เสถยรเพมขน

• รวมแบบ Antibonding : รวม AO ดานทมสตางกน ออรบทลจะม1sA + 1sB Bonding

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 51

รวมแบบ Antibonding : รวม AO ดานทมสตางกน ออรบทลจะมขนาดเลกลงในแนวเชอมระหวางอะตอม เสถยรลดลง

1sA − 1sB Antibonding

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttชนดของออรบทลเชงโมเลกลชนดของออรบทลเชงโมเลกล

ชนดของ MO ขนกบรปแบบการซอนเหลอม (รวมตว) ของ AOSigma bond (σ,σ*): ซอนเหลอมกนแบบ 1-lobe ของ Aos (head-on overlap)

Pi-bond (π,π*): ซอนเหลอมกนแบบ 2-lobe ของ AOs (side-on overlap)

(δ δ*) 4 l b AO

σ antibonding

π bonding π antibonding π bonding

σ bonding

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 52

Delta-bond (δ,δ*): ซอนเหลอมกนแบบ 4-lobe ของ AOs

δ bonding

Page 27: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

27

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแผนผงระดบพลงงานออรบทลเชงโมเลกลแผนผงระดบพลงงานออรบทลเชงโมเลกลMolecular Orbital Diagram คอแผนผงแสดงระดบพลงงานของ MO เทยบกบระดบพลงงานของ AO

•พลงงาน: EAMO > EAO > EBMO

•ความสามารถในการซอนเหลอม σ > π > δ

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 53

Molecular orbital ของโมเลกล AB

Atomic orbital ของอะตอม A

Atomic orbital ของอะตอม B

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแผนผงระดบพลงงานออรบทลเชงโมเลกลแผนผงระดบพลงงานออรบทลเชงโมเลกลAOs ระดบพลงงานเทากน EAMO > EAO > EBMO• ΔE : destabilization

AOs ระดบพลงงานตางกนEAMO > EAO-H > EAO-L > EBMO• AMO จะมสมบตคลาย AO-H• ΔEd: destabilization

energy• ΔEs: stabilization energy

• AMO จะมสมบตคลาย AO-H• BMO จะมสมบตคลาย AO-L

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 54

Page 28: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

28

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการซอนเหลอมระหวางออรบทลการซอนเหลอมระหวางออรบทล

σ

A B

σsσpx

y

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 55

πpyไมมการซอนเหลอม

x

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

2p 2p

π*pz

πpz

π*py

πpy

σpx

σ*px

σ*2s

Molecular Orbital Energy Levels

1s

2s

1s

2s

σ1s

σ*1s

σ2sBonding ซอนสเดยวกนAntiobonding (*) ซอนสตางกนσ orbital ซอน 1 ตาแหนงπ orbital ซอน 2 ตาแหนงδ orbital ซอน 4 ตาแหนง

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 56

xyA

B

Page 29: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

29

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแผนผงระดบพลงงานออรบทลเชงโมเลกลแผนผงระดบพลงงานออรบทลเชงโมเลกล

g y

Molecular OrbitalE

n e

r g

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 57

E-configuration: (σ2s)2(σ2s*)2 (σ2px)2 (π2p)4(π 2p*)4(σ2px*)2

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการบรรจอเลกตรอนใน การบรรจอเลกตรอนใน MOsMOs

1. สนใจเฉพาะเวเลนซอเลกตรอน (รวม)2. จดอเลกตรอนใสใน MO ทมพลงงานตาทสดกอน

ไ ไ 3. แตละ MO มอเลกตรอนไดไมเกน 2 ตวและมสปนตางกน4. ถา MO มพลงงานเทากนใหจดตามกฎของฮนด5. จานวนอเลกตรอนใน MO เทากบผลรวมจานวนอเลกตรอน

ทมาจากอะตอมทสรางพนธะ

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 58

6. การเขยนโครงแบบอเลกตรอนทาเชนเดยวกบของอะตอมแตเปลยนชนดของออรบทลเปนแบบ σ, π, δ, σ*, π*, δ*

Page 30: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

30

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการบรรจอเลกตรอนใน การบรรจอเลกตรอนใน MOsMOs

H2 molecule He2 molecule

Antibonding Antibonding

H1s H1s

Antibonding

He1s He1s

59

Bonding Bonding

H2 = (σ1s)2 He2 = (σ1s)

2(σ1s*)2

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttอนดบพนธะอนดบพนธะ((Bond orderBond order))

อนดบพนธะคอการทานายความแขงแรงของพนธะโควาเลนต หรอความเสถยรของโมเลกลโดยดจากจานวนอเลกตรอนใน BMO และ AMO• อนดบพนธะ = ½(อเลกตรอนใน BMO – อเลกตรอนใน AMO)• โมเลกลทมอนดบพนธะสงจะมความเสถยรมากตวอยาง

H2 H2+ H2

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 60

อนดบพนธะ : 1 0.5 0.5

Page 31: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

31

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttMO Diagram of LiMO Diagram of Li22 & Be& Be22

Li2 (2 x 3 electrons)• Li = 1s2 2s1

• Bond order = 1

Be2 (2 x 4 electrons)• Be = 1s2 2s2

• Bond order = 0 (no bond)• Bond order = 1

E n

e r

g y

61

MO of Li2 MO of Be2(σ1s)2(σ1s*)

2 (σ2s)2 (σ1s)

2(σ1s*)2 (σ2s)

2 (σ2s*)2

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttMO Diagram of NMO Diagram of N22 & O& O22

O2 (2 x 6 valence electrons)• O = 1s2 2s2 2p4

N2 (2 x 5 valence electrons)

• N = 1s2 2s2 2p3p• มลาดบของ MO แบบปกต

E n

e r

g y

• มการสลบทของออรบทล (σp, πp) • เปนขอยกเวน คลาย B2 และ C2

62

MO of O2 (σ2s)2(σ2s*)

2(σ2px)2(π2p)

4(π2p*)2 MO of N2 (σ2s)

2(σ2s*)2 (π2p)

4(σ2px)2

Page 32: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

32

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttสมบตทางแมเหลกของโมเลกลสมบตทางแมเหลกของโมเลกล

สารไดอะแมกเนตก(Diamagnetic)สารทมจานวนอเลกตรอนสปนขนและสปนลงเทากนสนามแมเหลก ทกระทาตอโมเลกลเปนศนยสารพาราแมกเนตก(Paramagnetic) สารทมอเลกตรอนเดยว ทาใหมแรงดงดดกบสนามแมเหลกทกระทา

ออกซเจนเหลวผานขวแมเหลก

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 63

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

ทฤษฎพนธะวาเลนซ (Valence Bond Theory) ใชในการอธบายการเกดพนธะโควาเลนตในอะตอมโดยพจารณาวาการซอนเหลอมระหวาง AO ทมอเลกตรอนเดยวของอะตอมแตละคกอใหเกด

ทฤษฎพนธะวาเลนซ ทฤษฎพนธะวาเลนซ ((VB)VB)

พนธะโควาเลนต และบรเวณทมพนธะเคมคอบรเวณทมอเลกตรอนหนาแนน• การรวม AO เปนแบบสรางพนธะ (Bonding) • ชนดของ MO ทเกดขนคอ σ, π, δ

ใช ใ ส

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 68

• ใชเฉพาะออรบทลทมอเลกตรอนเดยวในการสรางพนธะ

Page 33: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

33

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

พจารณาการจดเรยงอเลกตรอนในอะตอม

• H = − − − − − มอเลกตรอนเดยว 1 AO จะเกด 1 พนธะ

1s 2s 2px 2py 2pz

การเกดพนธะเนองจากอเลกตรอนเดยวการเกดพนธะเนองจากอเลกตรอนเดยว

• N = − − − − − มอเลกตรอนเดยว 3 AO จะเกด 3 พนธะ

• F = − − − − − มอเลกตรอนเดยว 1 AO จะเกด 1 พนธะ

การเกดพนธะโควาเลนตโดยการซอนเหลอมของ AO• H2 • N2 H− H N≡ N

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 69

• HF

• F2

H− F

F− F

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

อะตอมคารบอนสามารถเกดพนธะไดเพยง 2 พนธะแตถาอเลกตรอนถกกระตนขนไปท 2p ทาใหมจานวน AO เดยวมากขน

• C = − − − − − มอเลกตรอนเดยว 2 AO จะเกด 2 พนธะ1s 2s 2px 2py 2pz

การผสมออรบทลในอะตอมการผสมออรบทลในอะตอม

• C มอเลกตรอนเดยว 2 AO จะเกด 2 พนธะ

• C = − − − − − มอเลกตรอนเดยว 4 AO จะเกด 4 พนธะไฮบรดไดเซชน

ออรบทลทงส (s px py pz) จะผสมรวมกนเกดเปนออรบทลใหมทเรยกวา sp3ไฮบรดออรบทล จานวน 4 ออรบทลทมพลงงานเทากนซงชไปในทศทางตางกน

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 70

ตางกน

• C = − − − − −1s sp3

CH4

Page 34: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

34

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttไฮบรไดเซชนไฮบรไดเซชน (Hybridization)(Hybridization)

กระบวนการสรางไฮบรดออรบทล คอ การผสมอะตอมกออรบทลในอะตอมเพอสรางออรบทลชดใหมทมรปรางและระดบพลงงานเทากน เพอใหสามารถอธบายการสรางพนธะไดดขน

ไ ไ ไ ใ • ไฮบรไดเซชนจะเกดไดกตอเมอระดบ พลงงานของ AO มคาใกลเคยงกน

• ออรบทลใหม เรยกวา ไฮบรดออรบทล (Hybrid orbital) มรปรางและระดบพลงงานเทากนแตมทศทางแตกตางกน

• จานวนไฮบรดออรบทล= อะตอมกออรบทลเดม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 71

s

psp3

Hybridization

ออรบทลของอะตอม ไฮบรดออรบทลของอะตอม

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttชนดของไฮบรดออรบทลชนดของไฮบรดออรบทล

ชนดไฮบรดออรบทลขนกบชนดและจานวนของ AO ทมาผสมกน• sp ม 2 ออรบทล (Linear)

• sp2 ม 3 ออรบทล (Trigonal planar)รปรางของไฮบรดออรบทลจะตางจาก

• sp3 ม 4 ออรบทล (Tetrahedral)

• sp3d ม 5 ออรบทล (Trigonal bipyramidal)

• sp3d2 ม 6 ออรบทล (Octahedral)

จานวนพนธะทอะตอมมไดเทากบจานวน AO ทงหมดทมอเลกตรอนเดยว

p ออรบทล

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 72

(ทงออรบทลปกตและไฮบรดออรบทล)ไฮบรดออรบทล (sp, sp2, …) สามารถเกดพนธะซกมาเทานนในขณะทออรบทลปกต (s,p,d …) สามารถเกดพนธะซกมา ไพ เดลตา ...

Page 35: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

35

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttspsp ไฮบรดออรบทลไฮบรดออรบทล

sp-Hybridization คอการผสมระหวางs-orbital และ p-orbitalไ h b id bit l 2 ได sp-hybrid orbital 2 ออรบทลจดเรยงกนเปนเสนตรงp-orbital ทเหลออาจเกดพนธะ π 1 หรอ 2 พนธะ

เตมอเลกตรอนกระจาย

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 73

s

px py pz

spHybridization

py pz

เกด 2 σ-bond เกด 2 π-bond

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttspsp22 ไฮบรดออรบทลไฮบรดออรบทล

sp2-Hybridization คอการผสมระหวาง s-orbital และ 2 p-orbitalsไ ได sp2-hybrid orbital รวม 3 ออรบทลจดเรยงกนเปนแบบสามเหลยมระนาบp-orbital ทเหลออาจเกดพนธะ π

p

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 74

s

px py pz

sp2Hybridization

pz

เกด 3 σ-bond เกด 1 π-bond p-orbital

Page 36: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

36

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttspsp33 ไฮบรดออรบทลไฮบรดออรบทล

sp3-Hybridization เกดจาก s-orbital และ 3 p-orbitalsไ ได sp3-hybrid orbital รวม 4 ออร-บทลจดเรยงกนเปนแบบทรงสหนาไมม p orbital เหลอใหสรางพนธะ π

p p p

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 75

s

px py pz

sp3Hybridization

เกด 4 σ-bond (หรอตามจานวนออรบทลทมอเลกตรอนเดยว)

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttspsp33dd และและ spsp33dd22 ไฮบรดออรบทลไฮบรดออรบทล

ธาตในคาบท 3 ขนไป อาจใช d ออรบทลในการไฮบรดเพราะระดบพลงงานไมแตกตางจาก p มากนกsp3d Hybridizationsp d Hybridization• 5 sp3d hybrid orbitals• จดเรยงเปนพระมดคฐานสามเหลยม

sp3d2 Hybridization

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 76

• 6 sp3d2 hybrid orbitals• จดเรยงเปนทรงแปดหนา

Page 37: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

37

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

Be (1s22s2)

2p 2p 2pLinear

ตวอยางการสรางพนธะโดยไฮบรดออรบทลตวอยางการสรางพนธะโดยไฮบรดออรบทล

HH

C (1s22s22p2)

2s

2px 2py 2pz

spHybridization 2py 2pz Be

BeH2

H

Tetrahedral

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 77

H

CH3Cl

C

H2s

2px 2py 2pz

sp3Hybridization

Cl

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

N (1s22s22p3)

N

Trigonal Pyramidal

ตวอยางการสรางพนธะโดยไฮบรดออรบทลตวอยางการสรางพนธะโดยไฮบรดออรบทล

H

O (1s22s22p2)NH3

H2s

2px 2py 2pz

sp3Hybridization

N

H

H

Bent

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 78

H2O

2s

2px 2py 2pz

sp3Hybridization O

H

Page 38: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

38

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttพนธะค พนธะค (Double Bond)(Double Bond)

พนธะค ประกอบดวย• พนธะ sigma (σ) จาก hybrid orbital

( ) b l• พนธะ pi (π) จาก p-orbital

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 79

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttพนธะคใน พนธะคใน HH22C=CHC=CH22

พนธะคใน H2C=CH2 ประกอบดวย• พนธะ sigma จาก sp-orbital ของคารบอน

i bit l • พนธะ pi จาก p-orbital ของคารบอน

+

-

+

-

+

-

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 80

+

-

+

-

+-

Page 39: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

39

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttพนธะสามพนธะสาม (Triple Bond)(Triple Bond)

พนธะสาม ประกอบดวย• พนธะ sigma (σ) จาก hybrid orbital หรอ p-orbital

( ) b l• พนธะ pi (π) 2 พนธะ จาก 2 p-orbitalN≡N (3 พนธะเกดจาก px py pz)HC≡CH (3 พนธะเกดจาก sp px py)

+ + +

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 81

+ +

- -

- - -+

-

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

โลหะมจดหลอมเหลวสง นาไฟฟาและความรอนไดด รดใหเปนแผนบางได มความมนวาวเมอขดถและสะทอนแสงไดด

•สมบตเหลานเปนผลจากพนธะโลหะ

พนธะโลหะและแบบจาลองทะเลอเลกตรอนพนธะโลหะและแบบจาลองทะเลอเลกตรอน

•แบบจาลองทะเลอเลกตรอน และ ทฤษฎแถบพลงงานแบบจาลองทะเลอเลกตรอน (Electron sea model)

นวเคลยสซงมประจบวกอยทจดแลททซ สวนวาเลนซอเลกตรอนเคลอนทไดอยาง

+ + + +

ทะเลของวาเลนซอเลกตรอนทเคลอนทอยางอสระ

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 82

อสระ•พนธะโลหะเกดจากแรงดงดดระหวางอเลกตรอนอสระและประจบวกทนวเคลยส

+ + + ++ + + +ไอออนบวกในผลกโลหะ

(นวเคลยส+อเลกตรอนวงใน)

Page 40: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

40

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttทฤษฎแถบพลงงาน (Energy band theory) การรวม AO จะได MO แบบมพนธะ (bonding) และแบบตาน

พนธะ (anti-bonding) AO AOAMO

BMO

• เมอมอะตอมมากขน ระดบพลงงานจะใกลชดกนมากจนเหมอนเปนแถบตอเนองเรยกวาแถบพลงงาน (energy band)

• โลหะนาไฟฟาไดเนองจากอเลกตรอนสามารถเคลอนทไดอยางอสระในโลหะเมอถกกระตนไปยงแถบนาไฟฟา(แถบวาเลนซ)ทวางอย

ออรบทลทวาง

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 83

ออรบทลบรรจเตม

x

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

แรงระหวางโมเลกล คอ แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลหรอสารประกอบในสสารเนองจากแรงทางไฟฟา

Type of Intermolecular Forces Relative strength

Ionic bonds Ions 1000

แรงระหวางโมเลกล แรงระหวางโมเลกล ((Intermolecular ForceIntermolecular Force))

แรงแวนเดอรวาลสคอแรงยดเหนยวแบบออน ระหวางโมเลกล• Dipole-dipole interaction ระหวางโมเลกลม

Ionic bonds Ions 1000Hydrogen bonds Strong dipoles 100

Dipole-Dipole Permanent dipoles

10

London Induced dipoles 1

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 84

Dipole dipole interaction ร หวางโมเลกลมขวแบบถาวร

• Dipole-induced dipole interaction ระหวางโมเลกลทมขวและโมเลกลอนทไมมขว

• London Force ระหวางโมเลกลทไมมขว

Page 41: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

41

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

เปนแรงระหวางโมเลกลแบบมขวซงเกดระหวางโมเลกลซงประกอบดวย H และ อะตอมอนทมคา EN สงมาก ๆ และมขนาดเลก เชน F O หรอ N ทาใหโมเลกลมสภาพขวสงกวาโมเลกลปกต

พนธะไฮโดรเจน พนธะไฮโดรเจน (Hydrogen bond)(Hydrogen bond)

• พนธะไฮโดรเจนนมคามากกวาแรงทเกดจาก dipole-dipole ปกต• สารทมพนธะไฮโดรเจนมจดเดอดและจดหลอมเหลวสงกวาปกตเนองจาก

แรงดงดดระหวางโมเลกลสงเปนพเศษBoiling Point (°C) • H2O 100.0 • HF 19.5 δ+

δ+δ –

δ

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 85

2

• NH3 -33.3 • H2S -60.7 • HCl -85.1 • CH4 -161.6 δ+ δ+

δ+δ –

δ –

δ –δ –

www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแบบฝกหด แบบฝกหด

เขยนโครงสรางลวอสของโมเลกลและไอออนตอไปน• PH3

• H2S

• CH2Cl2

• PO43-

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 86

• BrO3-

• NO+

Page 42: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

42

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 105

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

H

H N H

H

O N O

OH C H

OHO

104.5°

มมงอ

O

NO O

มมงอ

115.4°

O N O

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 106

CH H

121°

118°

สามเหลยมระนาบ

มมงอ 121°

Page 43: พันธะเคม ี - Kasetsart Universitypirun.ku.ac.th/~faasptt/Files/GChem/GC57-02Bonding-BW.pdf · โครงการจ ัดต ั้งสายว ิชาเคม

43

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

ปมเชอก (อะตอมกลาง)

กลมอเลกตรอน (สราง/ไมสรางพนธะ)

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 109

ทศทางพนธะการจดเรยงลกปงปอง

www.pirun.ku.ac.th/~faasptt

อะตอมกลางอะตอมปลาย

คอเลกตรอนทไมสรางพนธะ (ลกปงปอง)

อเลกตรอนคโดดเดยว

รป 3 มตของแบบจาลอง รปทรงเรขาคณต :: ปรามดฐานสามเหลยม

พนธะ (ไมจมฟน)

อะตอมกลางอะตอมปลาย

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 110

รป 3 มตของแบบจาลอง รปทรงเรขาคณต :: ทรงสหนาพนธะ (ไมจมฟน)