A B A B

พนธะเคม (Chemical bond)

แรงยดเหนยวภายในโมเลกลพนธะโลหะพนธะไอออนกพนธะโควาเลนต

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลแรงลอนดอน เกดในทกโมเลกลแรงไดโพล ไดโพลเกดในโมเลกลมขวพนธะไฮโดรเจนเกดกบอะตอมทมคา EN สง

พนธะเคม หมายถง แรงยดเหนยวระหวางอะตอม (ภายในโมเลกล)

1

พนธะโลหะ(metallic bond)* เปนแรงดงดดระหวางไอออนบวกซงเรยงชดกนกบอเลคตรอนทอยโดยรอบ* อะตอมของโลหะจะอยในสภาพทเปนบวก*ใชเวเลนซอเลคตรอนรวมกน เวเลนซอเลคตรอนเคลอนทไปรอบๆกอนโลหะเปน กลมหมอกอเลคตรอน (electron cloud)ท าใหดงดดนวเคลยสของอะตอมเหลานนไดดวย* โลหะหม 2 แขงแรงกวาโลหะหม 1

2

พนธะไอออนก(Ionic bond)

* เปนพนธะเคมทเกดขนจากแรงยดเหนยวทางไฟฟาของไอออนบวกกบไอออนลบ (electrostatic force)

Electron is given away

Atom with spare electron Need an electron to become stable

* สารประกอบไอออนกไดแก NaCl, MgO, CaCl2 3

พนธะโควาเลนต(Covalent bond)

* เปนแรงยดเหนยวทเกดจากอะตอมของธาตทใชเวเลนตอเลกตรอนรวมกนเปนคๆ เพอใหเปนไปตามกฎออกเตต (Octet rule) ไดแก Cl2 CO2 N2 CH4

C H

H

H

H

4

สารประกอบทไมเปนไปตามกฎออกเตต เชน

5

6

Resonance structure

1. Carbonate

2. Ozone

3. Benzene

พนธะโคออรดเนตโควาเลนต(coordinate covalent bond)

* เปนแรงยดเหนยวทเกดจากอะตอมหนงตวใหอเลคตรอนหนงคในการสรางพนธะกบอะตอมอกหนงตว* เรยกอกอยางวา dative bond

NH

H

H + H NH

H

H

H

7

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล

1. แรงแวนเดอรวาลสเปนแรงดงดดอยางออนระหวางโมเลกล ม 2 ชนดทส าคญ ค อ

1.1 แรงลอนดอน(London force) หร อแรงกระจายลอนดอน (London dispersion force) ซงเปนแรงดงดดระหวางโมเลกลทไมมขว

1.2 แรงไดโพล-ไดโพล ซงเปนแรงดงดดระหวางโมเลกลทมขวดววยกน

เปนแรงยดเหนยวทมความแขงแรงนอยยงเมอเปรยบเทยบกบพนธะไอออนก และพนธะโคเวเลนต

8

2. พนธะไฮโดรเจน (hydrogen bond)

* เปนพนธะทเกดจากแรงดงดดระหวางโมเลกลทมความแรงมากกวาแรงแวนเดอรวาลส

* เกดจากแรงดงดดระหวางไฮโดรเจนทเกดพนธะกบอะตอมทมอเลกโตรเนกาตวต(EN)สง เชน O , N , F (กบอเลกตรอนคโดดเดยว)

* พนธะไฮโดรเจนมกแทนดววยเสวนประ ( )

พนธะไฮโดรเจนHydrogen Bond

9

สตรเคม

สตรอยางงาย คอ สตรทแสดงวาสารนนประกอบดวยธาตใดบาง ในอตราสวนจ านวนอะตอมคาต าทสดเทาไร

เชน เบนซน CHกลโคส CH2O

สตรโมเลกล คอ สตรทแสดงวา สารนน 1 โมเลกลประกอบดวยธาตใดบาง และแตละธาตมกอะตอม

เชน เบนซน C6H6

กลโคส C6H12O6

(สตรอยางงาย)n = สตรโมเลกล10

สตรโครงสราง คอสตรทแสดงถงการจบกนของธาตในโมเลกล แบงเปน 2 ชนด1. สตรแบบเสน : ใชเสนตรงแทนอเลกตรอนทรวมพนธะกน 2 ตวเชน แอมโมเนย H N H

H

2. สตรแบบจด : ใชจดแทนอเลกตรอนทรวมพนธะกน ซงจะเขยนเฉพาะอเลกตรอนวงนอกเทานนเชน กรดไฮโดรคลอรก

H Cl11

Cl Cl Cl Cl

O C O O C O

N N N N

12

ตย. จงค านวณการเปลยนแปลงของพลงงานความรอนของปฏกรยาตอไปนH2 (g) + 1O2 (g) H2O (g)2

ก ำหนดให พลงงำนพนธะ H-H = 431.0 kJH-O = 463.0 kJO=O = 485.0 kJ

ปฏกรยานเปนแบบดดหรอคายความรอน?

วธท ำ จากสมการ พนธะทถกท าลาย คอ H-H และ O=Oพนธะทเกดขน คอ H-O

พลงงานทตองใชเพอสลายพนธะ = 431 kJ + 1 (485.0 kJ)2

= 673.5 kJพลงงานทถกคายออกมา = 2 (463.0 kJ) H-O 2 พนธะ

= 926.0 kJความรอนทเปลยนแปลง = 926.0 – 673.5 = 252.5 kJ

ความรอนทระบบคายออกมา มากกวา ความรอนทถกดดเขาไป ปฏกรยาคายความรอน 13

ทฤษฎทใชอธบายพนธะเคม

ม 4 ทฤษฎ ดงน

1. ทฤษฎออรบทลเชงโมเลกล (Molecular Orbital Theory)

2. ทฤษฎเวเลนซบอนด (Valence Bond Theory)

3. ไฮบรไดเซชนของอะตอมมกออรบทล (Hybridization of

atomic orbitals)

4. ทฤษฎ Valence-Shell Electron-Pair Repulsion (VSEPR)14

1. ทฤษฎออรบทลเชงโมเลกล (Molecular Orbital Theory)การรวมกนของอะตอมกออรบทลจะไดว โมเลควลารออรบทล 2 แบบ ค อ1. Bonding molecular orbitals (BMO)

เปนโมเลควลารออรบทลทสรวางพนธะเกดจากการรวมตวของอะตอมมกออรบทลทเสรมกน ท าใหวความหนาแนนของ

อเลกตรอนระหวางนวเคลยสทงสองสงขน

2. Anti-bonding molecular orbitals (AMO)เปนโมเลควลารออรบทลทตวานการสรวางพนธะเกดจากการรวมตวของอะตอมมกออรบทลทหกลวางกน ท าใหวความหนาแนนของ

อเลกตรอนระหวางนวเคลยสทงสองลดลง

Bonding molecular orbital จะมระดบพลงงานต ากวา Anti-bonding molecular orbital15

16

อนดบพนธะ = ½(จ านวน e- ทสรวางพนธะ - จ านวน e- ทตวานการสรวางพนธะ)= ½(2-0) = 1

แผนภาพแสดงระดบพลงงานโมเลกลารออรบทลของโมเลกล H2

โครงแบบอเลกตรอน (electron configuration) (1s)2

17

Molecular Orbital Energy-Level Diagrams for Diatomic Molecules with Only 1s Atomic Orbitals(a) The H2

+ ion, (b) the He2+ ion, and (c) the He2 molecule are shown here.

อนดบพนธะ = ??การจดอเลกตรอน??(electron configuration)

18

แผนภาพแสดงระดบพลงงานโมเลกลารออรบทลของโมเลกล O2

การจดอเลกตรอน(electron configuration)

อนดบพนธะ = ??

19

แผนภาพแสดงระดบพลงงานโมเลกลารออรบทลของโมเลกล F2

การจดอเลกตรอน(electron configuration)

อนดบพนธะ = ??

20

แผนภาพแสดงระดบพลงงานโมเลกลารออรบทลของโมเลกล NO

การจดอเลกตรอน(electron configuration)

อนดบพนธะ = ??

21

แผนภาพแสดงระดบพลงงานโมเลกลารออรบทลของโมเลกล NO-

การจดอเลกตรอน(electron configuration)

อนดบพนธะ = ??

2. Valence bond theory-bond

22

23

Valence bond theory-bond

24

sp hybridization

3. Hybridization of atomic orbitals theory

Linear structure

Cl Cl

hydridization

sp2 hybridization ตวอยาง BF3

sp2 hybridization

27

Trigonal planar

28

sp3 hybridization

hydridization

ตวอยาง CH4

Tetrahedral

sp3 hybridization

29

30

31

sp3d hybridization

Trigonal bipyramidal

32

sp3d2 hybridization

Octahedral

structure

S

รปรางของโมเลกล

โมเลกลโควาเลนตมรปรางตางๆกนเนองจากสาเหตดงนคอ

* ค e- ในพนธะจะผลกค e- อนๆใหหางกนมากทสด

* ค e- คโดดเดยว จะมแรงผลก e- คอนๆมากกวา e- ครวมพนธะ

* ทศทางของพนธะโควาเลนต จะมทศทางทแนนอน

4. Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory

33

สตรทวไป รปรางโมเลกล การจดเรยงตว มมพนธะ

AX2 เสนตรง (linear) 180o

AX3

สามเหลยมแบนราบ

(trigonal planar)

120o

BCl3, BF3, GaI3

AX4

ทรงสหนา

(tetrahedral)

109.5o

CH4, SnCl4, CHCl3

AX5

พรามดครวมฐานสามเหลยม

(trigonal bipyramidal) 120o (equatorial)

(90o axial)

AX6

ทรงแปดหนา

(octahedral)90o

SF6, [AlCl6]3-, [SiF6]2-

A

ตาราง 1 รปรางของโมเลกลหร อไอออนทไมมอเลกตรอนคโดดเดยว

34

สตรทวไป รปรางโมเลกล การจดเรยงตว มมพนธะ

AX2E รปตวว< 120o

SnCl2, SO2, NO2-

AX3E พรามดฐานสามเหลยม107o

NH3, H3O+, PCl3

AX4E คลายไมกระดานหก(seesaw) หรอทรงสหนาทบดเบยว

186o และ 116o

SF4, TeCl4

AX5E พรามดฐานสเหลยมจตรสประมาณ90o

BrF5, IF5

Lonepair

ตาราง 2 รปรางของโมเลกลหร อไอออนทมอเลกตรอนคโดดเดยว 1 ค

35

สตรทวไป รปรางโมเลกล การจดเรยงตว มมพนธะ

AX3E2

รปตวท T (T-shaped)

90o

BrF3, ClF3

AX4E2 ระนาบจตรส90o

XeF4, ICl4-

AX2E3 เสนตรง Linear 180o

I3-, ICl2

-, XeF2

ตาราง 3 รปรางของโมเลกลหร อไอออนทมอเลกตรอนคโดดเดยว 2 และ 3 ค

36

ความมขวกบรปรางโมเลกล

อาจบอกไดจากรปรางโมเลกล ดงน

1. โมเลกลหลายอะตอมทเปนเสวนตรง ไดโพลจะหกลวางกนหมด กลายเปนโมเลกลไมมขว

2. โมเลกลทมรปรางเปนสามเหลยมแบนราบ (AX3) จะเปนโมเลกลไมมขว เชน BCl3 แตถวาเปน AX2Y จะเปนโมเลกลมขว

3. โมเลกลทมรปรางเปนทรงสหนวา ซงมสตรทวไปเปน AX4จะเปนโมเลกลไมมขวเชน CH4 ,CF4 แตถวาเปน AX3Y หร อ AX2Y2 จะเปนโมเลกลมขว

4. โมเลกลทมรปรางแบบคพระมดรวมฐานสามเหลยม ซงมสตรทวไป AX5หร อแบบทรงแปดหนวา ซงมสตรทวไป AX6 จะเปนโมเลกลไมมขว

5. โมเลกลทมอเลกตรอนคโดดเดยวทอะตอมกลาง มกเปนโมเลกลมขว เชน SO2 , H2O 37

สรป

38