Chemical BondChemical Bondพนธะเคมพนธะเคม

1

กาซสมบรณ (ideal gas) เปนสมมตฐาน ถอวาไมมแรงยดเหนยว ( ) ฐ

ระหวางโมเลกล แต real gas มแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลนอย

มากๆ เชน O2, He

จากกาซ ไปเปนของเหลว : โดยลดอณหภมและ/หรอเพม ความจากกาซ ไปเปนของเหลว : โดยลดอณหภมและ/หรอเพม ความ

ดน (เพมแรงยดเหนยวระหวางอนภาค)

จากของเหลว ไปเปนของแขง : เพมแรงยดเหนยวมากขน

ของแขง

สณฐาน (Crystal) = ผลก:

การจดเรยงตวของอนภาคเปนระเบยบของแขง

อสณฐาน (Amorphous) : แกว ขผง อสณฐาน (Amorphous) : แกว ขผง

พลาสตกซงการจดเรยงตวของอนภาคไมเปนระเบยบ

แรงยดเหนยว ของแขง > ของเหลว > กาซ แรงยดเหนยว ของแขง > ของเหลว > กาซ2

ประเภทสาร

ชนดของแรงยดเหนยว/พนธะ

อนภาคทเกดพนธะพนธะ

สารประกอบไออนก ไอออนก ไออนบวก กบ ไอออนลบสารประกอบไออนก ไอออนก ไออนบวก กบ ไอออนลบ

สารปร กอบโคเวแรงแวนเดอรวาลส

สารประกอบโคเว

เลนต(แรงดงดดระหวาง

โมเลกล)

โมเลกล กบ โมเลกล

โมเลกล)

ไออนบวกของโลหะ กบ โลหะ โลหะ

ไออนบวกของโลหะ กบ

ทะเลอเลกตรอน

โครงรางตาขาย โคเวเลนต อะตอม กบ อะตอม

3

คาตางๆ ทเกยวของกบพนธะ และโครงสรางของโมเลกล

11. . มมพนธะมมพนธะ

ๆ

ขนอยกบ - จานวนพนธะโคเวเลนต (จานวน e- ครวมพนธะ)

โ - จานวน e- คโดดเดยวรอบอะตอมกลางI

A IIB BIII

A

ถา A ม EN สงกวา B แรง III > แรง I B Bกวาง

ถา A ม EN ตากวา B แรง III < แรง IA

ถา A ม EN ตากวา B แรง III < แรง I B Bแคบ4

22. . สภาพขวสภาพขวการบอกสภาพขว - พนธะ (พนธะมขว /ไมมขว)การบอกสภาพขว พนธะ (พนธะมขว /ไมมขว)

- โมเลกล (โมเลกลมขว /ไมมขว)

อาศยผลตางของ EN (EN)

โ ป 2.1 โมเลกลทประกอบดวยอะตอมของธาตเดยวกน

H HEN 2.1 2.1 พนธะไมมขว โมเลกลไมมขว

EN = 0

5

โ ป 2.2 โมเลกลทประกอบดวยอะตอมของธาตตางชนดกน

H ClEN 2 1 3 2 พนธะมขว โมเลกลมขวEN 2.1 3.2

EN = 1.1

พนธะมขว โมเลกลมขว

2 3 โมเลกลทอะตอมกลางมการใชอเลกตรอนวงนอกทงหมดในการสราง2.3 โมเลกลทอะตอมกลางมการใชอเลกตรอนวงนอกทงหมดในการสรางพนธะ

C O พนธะมขว โมเลกลไมมขวO2+1- 1-

C OEN 3.5 2.5 3.5

พนธะมขว โมเลกลไมมขวO

6

CH Cl

CH Cl

พนธะมขว โมเลกลมขว

EN 2.1 2.5 3.2

2 4 โมเลกลทอ ตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลออย2.4 โมเลกลทอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลออย

OOH H

EN 2 1 3 5 2 1พนธะมขว โมเลกลมขว

EN 2.1 3.5 2.1

7

33. . ความยาวพนธะความยาวพนธะ ระยะทอะตอมอยหางกนนอยทสด (ดงดดกนดทสด) เรยกวา ความยาวพนธะ

ความยาวพนธะของพนธะเดยว พนธะค พนธะสาม ของกลมอะตอมทคลายกน เชน ความยาวพนธะของ C-C แบบตางๆอะตอมทคลายกน เชน ความยาวพนธะของ C C แบบตางๆ

โมเลกล ชนดของพนธะ ความยาวพนธะ พลงงานพนธะโมเลกล ชนดของพนธะ ความยาวพนธะ พลงงานพนธะ (pm) (kJ mol-1)

H3C-CH3 C-C 154 348 H2C=CH2 C=C 134 614 2 2

HCCH CC 120 839

8

การเกดพนธะเคม

พนธะ : แรงยดเหนยว

ไ ( )1. พนธะไอออนก (Ionic bond)

2 พนธะโคเวเลนซ (C l t b d)2. พนธะโคเวเลนซ (Covalent bond)

3 พนธะโลหะ (Metallic bond)3. พนธะโลหะ (Metallic bond)

4. แรงแวนเดอรวาลส (Van der Waals bond)4. แรงแวนเดอรวาลส (Van der Waals bond)

9

Ionic Bondเปนแรงยดเหนยวทางไฟฟาสถต (electrostatic forces) ระหวาง ไอออนทมประจ

ตางชนดกน พบในสารประกอบไอออนกหรอของแขงไอออนก ซงประกอบดวยตางชนดกน พบในสารประกอบไอออนกหรอของแขงไอออนก ซงประกอบดวย

โลหะกบอโลหะ

Chlorine Cl2 8 7

Sodium Na2 8 1 2-8-72-8-1

โลหะ : ชอบให e- ไอออนบวก

ยดกนดวยพนธะ

อโลหะ : ชอบรบ e- ไอออนลบ

ไอออนก

10

ความแรงของแรงยดเหนยว F

ee

ความแรงของแรงยดเหนยว, F

r

eF BAe

eA,e

B : ประจของไอออน

A,

B

r : ระยะหางระหวางไอออน

EN (El i i ) เกดขนระหวางอะตอมตางชนดกนทมคา EN (Electronegativity) ตางกนมากๆ เชน โลหะกบอโลหะ

* EN คอความสามารถในการดง e- เขาหาตวเองในพนธะเคม

11

โ ป ( i i l) สตรโมเลกล : เปนสตรอยางงาย (empirical) หรอ อตราสวนอยางตาระหวางไอออนบวก และไอออนลบ ในโครงผลก เชนอยางตาระหวางไอออนบวก และไอออนลบ ในโครงผลก เชน

Mg2+ Al23+Cl O2 32

1 : 2 2 : 3

จงเขยนสตรอยางงายทเกดจากการทาปฏกรยาของธาตตอไปน

1. Ca กบ Cl2. Na กบ Cl3. Li กบ Br4 K กบ I4. K กบ I

12

สมบตทวไป

1 ป ไ ป ป

สมบตทวไป

1. สารประกอบไอออนก : เปนของแขงทเปนผลก

เพราะ จดเรยงตวกนอยางเปนระเบยบเพราะ.....................................................................

2. จดหลอมเหลวสงเพราะ....................................มแรงยดเหนยวระหวางอนภาคมาก

Na Cl C mp. = 801 o

ขนกบแรงยดเหนยว

ระหวางประจและขนาด

M O Cg

mp. = 2640 o2 2

ของไอออนหรอระยะหาง

ระหวางไอออน

มาก

Zr C C mp. = 3500 o4 4

13

3 โครงผลกเปนกลางทางไฟฟา เพราะ เปนการจดเรยงของ3. โครงผลกเปนกลางทางไฟฟา เพราะ เปนการจดเรยงของ

ไอออนบวกและลบ ซงลอมรอบซงกนและกน อยางสมมาตรใน

โครงผลก 3 มต จงเปนพนธะทไมมทศทาง

Na+ Cl- Na+ Cl- Cl- N + Cl- N +

Na+Cl-

Cl Na+ Cl Na+

Na+ Cl- Na+ Cl-

เรยกโครงสรางแบบ rock salt (NaCl)

( )

6 : 6 จานวน Na+ ทลอมรอบ Cl-

จานวน Cl- ทลอมรอบ Na+ “ดวยระยะทางทเทากนและใกลทสด”

14 Cs+Cl- ลอมรอบซงกนและกน = 8 : 8

สารประกอบไอออนกจะมโครงสรางแบบใด สารประกอบไอออนกจะมโครงสรางแบบใด

ขนกบอตราสวนรศมระหวางไอออนบวกและไอออนลบ

-4. สวนใหญละลายนาได

H H+

H O +

NaCl Na+

(aq)+Cl-(aq)H

2O

5. ไมนาไฟฟา ยกเวน เมอหลอมเหลว/ ละลายนา

เพราะ......................................................................

6 ป

ไอออนบวกและลบในสภาวะของแขง ไมสามารถเคลอนทไดอยางอสระ

เมอมแรงมากระทบ ทาใหระนาบใดระนาบหนงของผลก6. แขงแตเปราะ พราะ…..............................................................…………………………………………………………………………

เมอมแรงมากระทบ ทาใหระนาบใดระนาบหนงของผลก

เลอนไป เปนผลทาใหประจชนดเดยวกนอยใกลกน ทาใหเกดแรงผลกระหวางระนาบสง -> เปราะ

15

การจดเรยงตวของไอออนบวกและลบ

ของโครงสรางแบบ NaCl

+ + +- - -+ + +

+ + +- - -

+ + +- - -

+ +++ ++- - -

16

Covalent Bond

เปนแรงยดเหนยวระหวางอะตอมของแรงยดเหนยวระหวางอะตอมของอโลหะ อโลหะ เปนการใช e-

โ ใวงนอกรวมกนระหวางอโลหะ 2 อะตอม เพอใหวงนอกสด

ครบ 8 (หรอครบ 2 กรณ H)ครบ 8 (หรอครบ 2 กรณ H)

H H + H H - H

Cl Cl + Cl Cl - Cl

H2

H + H H H

Cl2

Cl + Cl Cl ClO

2O + O O = O

+2

HCl H + Cl H Cl--

S + S + S -S-S-S-

17

กฎออกเตต (Octet) และกฎขอยกเวนจงถกนามาใชในการพจารณากฎออกเตต (Octet) และกฎขอยกเวนจงถกนามาใชในการพจารณาจานวนพนธะโคเวเลนต

กฎออกเตต : อะตอมใดๆ มแนวโนมทจะสรางพนธะจานวนหนง (1 พนธะ หรอมากกวา) เพอทาใหอะตอมนนๆ มอเลกตรอนวง

นอก ครบ 8 เชน F โมเลกลนอก ครบ 8 เชน F2 โมเลกล

อเลกตรอนวงนอกทใช

..

อเลกตรอนวงนอกทใชในการเกดพนธะรวมกน

.. ...... .. + อเลกตรอนวงนอกทไมใชในการเกดพนธะรวมกน

F . F ..... .. F ..... .. F. .. ....ในการเกดพนธะรวมกน

18

กฎขอยกเวน

1. กรณทจานวน valence e- สงสดไมสามารถครบ 8 ได (ธาตในหม

2 และ 3)2 และ 3)

2. กรณทจานวน valence e- สงสดสามารถเกน 8 ได (ธาตท

l d bi l)valence e- มชน d-orbital)

3. กรณทโมเลกลมจานวนอเลกตรอนเปนจานวนค

เชน 1. Be4 : H-Be-H16 ..Cl Cl..

ClCl

2. S16 : Cl-S-Cl, ,SCl Cl.... SCl

ClCl

3. NO : e- = 11 ,Cl.. ..N=O...

19

สรป : อะตอม / ไอออน / โมเลกลทเสถยรสรป : อะตอม / ไอออน / โมเลกลทเสถยร

ระดบพลงงานวงนอกสด จะม e-

ครบ 8 อนภาค

ยกเวน He และ H (ครบ 2) เรยกวา( )

กฎออกเตท (Octet rule)ฎ ( )

20

โครงสรางของธาตทอะตอมยดกนดวยพนธะโคเวเลนต

จะเปนไปตามกฎ 8-N Rule

8-N คอ จานวนอะตอมใกลทสดของแตละอะตอมโดย

N = จานวน e- วงนอกสดN = จานวน e วงนอกสด

ธาต N 8-N โครงสราง

Cl 7 1 โมเลกลอะตอมค ClCl 7 1 โมเลกลอะตอมค, Cl2

S,Se,Te 6 2 โซยาว, long chainAs, Sb, Bi 5 3 แผน, sheets of atoms

โ C 4 4 โครงรางตาขาย 3 มต (net work)

21

ธาตทม N < 4 ไมสามารถเกดพนธะโคเวเลนตได ธาตทม N < 4 ไมสามารถเกดพนธะโคเวเลนตได

สรป เฉพาะ C เทานน (เพชร, mp = 3500oC) ( , p )

ทใหโครงสราง 3 มตโดยทกพนธะเปนโคเวเลนตซงจด

เปน พวกโครงรางตาขาย ดงนนพนธะโคเวนเลนตจง

ป ใ เปนพนธะทแขงแรงมาก ถาเกดทกทศทางใน 3 มต

พนธะโคเวเลนตโซยาวหรอเปนแผนจะมแรงยดเหนยว

ระหวางโซหรอระหวางแผนเปนแรงแบบออนๆ (แรง

แวนเดอรวาลส) ดงนน จดเดอดจะตาลง

22

Cl : ไมมพนธะโคเวเลนตระหวางโมเลกล แรงยดCl2 : ไมมพนธะโคเวเลนตระหวางโมเลกล แรงยด

ระหวางโมเลกลเปนแรงแบบออนๆ เชนกน

โมเลกลโคเวเลนตม และ b ตา สถานะสวนใหญโมเลกลโคเวเลนตม mp. และ bp. ตา สถานะสวนใหญ

เปนกาซและของเหลวเพราะเปนกาซและของเหลวเพราะ

.....................................................................แรงยดระหวางโมเลกล (แวนเดอรวาลล)มคาตา

: HCl, H2O, CH

4, NH

3,

2,

4,

3

: Na SO242 : เปนสารประกอบไอออนก ท

SO42 ยดกนดวยพนธะโคเวเลนตอะตอมของ

23

polymers : ทเกยวของในอตสาหกรรมสวนใหญ

เปนสารประกอบโคเวเลนตแตละพนธะจะมลกษณะ

ของไอออนกและโคเวเลนตผสมกน

ป ไ โ สารประกอบไอออนกของโลหะแทรนซชน ทเกดพนธะกบธาตทม

เวเลนซสงๆ เชน N3-

, C4-

พนธะจะมลกษณะของโคเวเลนต ๆ ,

ผสมอยดวย จงมลกษณะแขง ม mp. สงเพราะเปนสารประกอบ

ไอออนกทไดรบความแขงแกรงจากการมพนธะโคเวเลนตผสม

อย (partial covalent character)อย (partial covalent character)

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลโคเวเลนตเปนแรงทออน (แรงแวนแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลโคเวเลนตเปนแรงทออน (แรงแวน

เดอรวาลส) เพราะไมใชพนธะโคเวเลนต ทงโครงรางผลก 3 มต

เหมอนเพชร สารพวกนจงม mp, และ bp ตา24

ใ ใ โ ใ ใ โ ทฤษฎทใชในการอธบายพนธะโคเวเลนตทฤษฎทใชในการอธบายพนธะโคเวเลนต

โ 1. ทฤษฎโมเลกลารออรบทอล

ไ ไ 2. ไฮบรไดเซชน

3 ทฤษฎพนธะเวเลนซ3. ทฤษฎพนธะเวเลนซ

4 ทฤษฎการผลกคอเลกตรอนในวงเวเลนซ4. ทฤษฎการผลกคอเลกตรอนในวงเวเลนซ

25

ทฤษฏโมเลกลารออรบตอลทฤษฏโมเลกลารออรบตอล

1. อะตอมมกออรบตอล โ คอบรเวณรอบๆนวเคลยสทมโอกาสพบอเลกตรอนมากทสด ซง

อเลกตรอนเหลานนถกแบงโดยระดบชนพลงงานระดบพลงงานหลก, n 1 2 3 4

จานวน e- สงสด, 2n2 2 8 18 32

ระดบพลงงานยอย 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4fระดบพลงงานยอย 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f

จานวน e- สงสดตอระดบ

2 2 6 2 6 10 2 6 10 14พลงงานยอย

การเตมในออรบตอล 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14p p pออรบตอลตอระดบพลงงานยอย

1 1 3 1 3 5 1 3 5 7ยอย

26

รปรางของอะตอมมกออรบตอลแบบ s และ แบบ p

s orbitals orbital

p orbital

27

2 โมเลกลารออรบตอล2. โมเลกลารออรบตอล

ใ การซอนเหลอมกนของออรบทลอะตอม ทาใหเกดออรบทลโมเลกล ซงแบงไดเปน 2 แบบ คอบทลโมเลกล ซงแบงไดเปน 2 แบบ คอ

1. ออรบทลโมเลกลแบบสรางพนธะ (bonding molecular orbital ; BMO) การเกดออรบทลโมเลกลแบบนจะทาใหอเลกตรอน

มพลงงานลดลงนนคอมความเสถยรมากขนมพลงงานลดลงนนคอมความเสถยรมากขน2. ออรบทลโมเลกลแบบตานพนธะ (anti-bonding

molecular orbital ; AMO) การเกดออรบทลโมเลกลแบบนจะทาใหไ อะตอมทไดมพลงงานเพมขนนนคอมความเสถยรนอยลง

28

อนตรกรยาของออรบทลอะตอมททาใหเกด อนตรกรยาของออรบทลอะตอมททาใหเกด BMO BMO และ และ AMO AMO

29

30

โระดบพลงงานของออรบทลโมเลกล

σ1s < σ*1s < σ2s < σ*2s < y , x < σz < *y , *x < σ*z

ยกเวน O2 และ F2 ท 2σZ < 2px < 2py

ซงสามารถแสดงเปนแผนผงไดดงน

31

AO =ออรบทลอะตอม MO = ออรบทลโมเลกลแผนผงดงกลาวใชไดกบกรณของอะตอมคธาตเดยวอะตอมคธาตเดยว(homonuclear diatomic molecule) (homonuclear diatomic molecule) เทานน แผนผงดงกลาวใชไดกบกรณของอะตอมคธาตเดยวอะตอมคธาตเดยว(homonuclear diatomic molecule) (homonuclear diatomic molecule) เทานน

32

การบรรจอเลกตรอนลงในออรบทล

1. ใหนาเวเลนซอเลกตรอนของแตละอะตอมมารวมกนโดยไมสนใจวามาจากอะตอมใด 2 จากนนใหบรรจเวเลนซอเลกตรอนทงหมดลงในออรบทลโมเลกลโดยให2. จากนนใหบรรจเวเลนซอเลกตรอนทงหมดลงในออรบทลโมเลกลโดยใหเรมบรรจในออรบทลมพลงงานตากอน โดยยดหลกทวา 2.1 หนงออรบทลมอเลกตรอนได 2 ตว 2 2 อเลกตรอนสองตวในออรบทลเดยวกนตองมสปนทตรงกนขาม 2.2 อเลกตรอนสองตวในออรบทลเดยวกนตองมสปนทตรงกนขาม3. ถามสองออรบทลมพลงงานเทากนเชน px และ py ใหบรรจอเลกตรอนลง

ในออรบทลใดกอนกได โดยบรรจตามกฏของฮนด จากนน ถามอเลกตรอนเหลอกใหบรรจในออรบทลใดกอนกไดโดยมสปนตรงขามกบอเลกตรอนตวเหลอกใหบรรจในออรบทลใดกอนกไดโดยมสปนตรงขามกบอเลกตรอนตวเดม

33

การบรรจอเลกตรอนในออรบทลโมเลกล

H มเวเลนซอเลกตรอน 1 ตว ดงนน 2H จงมอเลกตรอน 2 ตว จากแผนผงจะH มเวเลนซอเลกตรอน 1 ตว ดงนน 2H จงมอเลกตรอน 2 ตว จากแผนผงจะเหนวา อเลกตรอนทงสองถกบรรจลงในออรบทลโมเลกลมพลงงานตาสด นน คอ ออรบทลซกมา (เกดพนธะซกมา)หลงจากทอเลกตรอนทงสองมารวมอย

ในออรบทลโมเลกลเกดปน H2 จะเหนวามพลงงานตากวาทเปน H อะตอม 234

อนดบพนธะ

อนดบพนธะ หมายถงจานวนคอเลกตรอนทใชรวมกนระหวางอะตอม คานวณไ ไดจากอนดบพนธะ = 1/2 (จานวนอเลกตรอนในออรบทลแบบสรางพนธะ -จานวนอเลกตรอนในออรบทลแบบตานพนธะ)

อนดบพนธะ ไมจาเปนตองเปนเลขจานวนเตมยงอนดบพนธะมคามาก โมเลกลนนยงเสถยรแตถาอนดบพนธะมคาเทากบศนย โมเลกลนนไมเสถยรหรอไมสามารถเกดนนยงเสถยรแตถาอนดบพนธะมคาเทากบศนย โมเลกลนนไมเสถยรหรอไมสามารถเกดไดจรง เชน H2 มอนดบพนธะ = 1/2(2-0) = 1

สมบตทางแมเหลกไฟฟา

Paramagnetic มสมบตเบยงเบนในสนามไฟฟา เกดขนไดถาในออรบทลโมเลกลม ไ อเลกตรอนทไมเขาค

Diamagnetic ไมเบยงเบนในสนามไฟฟาเกดขนในออรบทลโมเลกลมอเลกตรอนเขาคออรบทล35

สาหรบโมเลกลของอะตอมคธาตเดยวอนๆ แสดงไดดงตาราง (เพองายตอความเขาใจจง ส ใ ป )นาเสนอในรปของตาราง)

36

37

ข. กรณของออรบทลโมเลกลของธาตตางชนดกน (heteronuclear diatomic molecule)

ไ โดยทวไปแลวออรบทลอะตอมของอะตอมทมคาอเลกโทรเนกาตวตตากวามกจะมคาพลงงานสงกวา เชน HF มกจะมคาพลงงานสงกวา เชน HF

HF; H ม 1 เวเลนซอเลกตรอน และ F ม 7 เวเลนซอเลกตรอน จะเหน ใ โ โ วาอเลกตรอนทง 8 ตวบรรจอยในออรบทลโมเลกลทงหมด 4ออรบทลโดยออรบทลทมระดบพลงงานสงสด ทมอเลกตรอนบรรจอยเปน ชนดไพออรบทลซงอเลกตรอน ชนดไพออรบทลซงอเลกตรอน ไพออรบทลจะไมมสวนเกยว ของกบ H อะตอม เรยกวา non bonding orbitalnon-bonding orbital

38

ไฮบรไดเซซน ไฮบรไดเซซน (hybridization)(hybridization)

ไฮบรไดเซซน คอ ปรากฎการณทออรบทลในอะตอมเดยวกน

( y )( y )

ไฮบรไดเซซน คอ ปรากฎการณทออรบทลในอะตอมเดยวกน ทมระดบพลงงานใกลเคยงกนเกดการรวมกนเกดเปนไฮบรดออรบทล (hybrid orbital) ซงแตละไฮบรดออรบทลจะ

ใ ครอบครองพนทเทากน และอยหางกนมากทสดเพอทาใหพลงงานรวมของออรบทลมพลงงานนอยทสด ผลทเกดขนคอ พลงงานรวมของออรบทลมพลงงานนอยทสด ผลทเกดขนคอ เกดไฮบรดออรบทลมรปรางตางๆกนไป และพลงงานรวมของ

ไฮบรดออรบทลนอยกวาผลรวมพลงงานทงหมดของออรบทลอะตอมกอนการเกดไฮบรไดเซซนอะตอมกอนการเกดไฮบรไดเซซน

39

เชนเชน

C62p

2s2s

ใ พบวาอะตอมคารบอนม e- เดยวใน 2p ออรบตอล 2 ตว ดงน นควรเกดพนธะโคเวเลนตกบอะตอมอนไดเพยง 2 พนธะดงนนควรเกดพนธะโคเวเลนตกบอะตอมอนไดเพยง 2 พนธะเทานน แตความจรงแลวคารบอนสามารถเกดได 4 พนธะ โดยพจารณาจากการผสมกนของ s และ p ออรบตอลเขาดวยกน เรยก ไ ไฮบรดออรบตอล ไฮบรดออรบตอล จะมลกษณะ สมบต และระดบพลงงานเทากนทกประการ

40

เชน คารบอน เกดการรวมกนของ s ออรบตอล 1 ออรบตอล และ p ออรบตอล 3 ออรบตอล เกดเปน sp3 ไฮบรไดเซชน

62p sp3 ไฮบรไดเซชน

C62s

ใ ระดบพลงงานของ sp3 ไฮบรด

ระดบพลงงานของออรบตอลในสภาวะพน (s2p2) ออรบตอล

41

ประเภทของไฮบรดออรบทล ประเภทของไฮบรดออรบทล 1. sp-ไฮบรดออรบทล เกดจากการรวมกนระหวาง s และ p ออรบทลอยางละหนงออรบทลไดไฮบรดออรบทลปนเสนตรง ดงรป

42

ตวอยางของ sp-ไฮบรดออรบทล เชน BeCl2, C2H22 2 2

BeCl2

จากแผนผงจะเหนวา Be ไมมอเลกตรอนเดยวทสามารถนาไปใชในการสรางพนธะรวมกบอะตอมของ Cl ไดเลย ดงนน จงเกดไฮบรไดเซซนเกดสรางพนธะรวมกบอะตอมของ Cl ไดเลย ดงนน จงเกดไฮบรไดเซซนเกดเปนไฮบรดออรบทลใหมทมอเลกตรอนเดยวสองตว ดงนน สองอะตอม

โของ Cl จงสามารถ เขามาสรางพนธะเปนโมเลกล BeCl243

CC HHCC22HH22

C2H2 เกดไฮบรไดเซซนระหวาง 2s สองออรบทลกบ p ออรบทลหนงออรบทลไดเปน ไฮบรดออรบทล มอเลกตรอนเดยวสองตว หนงออรบทลไดเปน sp- ไฮบรดออรบทล มอเลกตรอนเดยวสองตว หนงตวเกดพนธะซกมากบ H และอกตวเกดพนธะซกมากบคารบอน สวน p-ออรบทลเกดพนธะไพกบคารบอนอะตอมอกตวไดเปนโ โมเลกลเสนตรง

44

2 sp2-ไฮบรดออรบทล เกดจากการรวมกนระหวาง s 1 ออรบทล2. sp ไฮบรดออรบทล เกดจากการรวมกนระหวาง s 1 ออรบทลและ p 2 ออรบทลไดไฮบรดออรบทลปนสามเหลยมแบนราบ

45

ตวอยางของ sp2-ไฮบรดออรบทล เชน BF3, C2H4 p 3, 2 4

BF3

อะตอมของ B เกดการไฮบรไดเซซนระหวาง s 1ออรบทลและ p 2 ไ 2 ไ ออรบทลได sp2-ไฮบรดออรบทล ทมอเลกตรอนเดยวสามตว ดงนน

จงสามารถสรางพนธะ จงสามารถสรางพนธะ กบ F ทงสามอะตอมได

46

C2H4 เกดไฮบรไดเซซนระหวาง 2s กบ p สองออรบทลไดเปน sp2- ไ โ ไฮบรดออรบทล มอเลกตรอนเดยวสามตว โดยสองตวเกดพนธะซกมากบ H และอกตวเกดพนธะซกมากบคารบอนอกตว สวน p-ออรบทลเกดกบ H และอกตวเกดพนธะซกมากบคารบอนอกตว สวน p ออรบทลเกดพนธะไพกบคารบอนอะตอม อกตวไดเปนโมเลกล

47

3. sp3-ไฮบรดออรบทล เกดจากการรวมกนระหวาง s 1ออรบทลpและ p 3 ออรบทลไดไฮบรดออรบทลปนรปทรงสหนา

48

การเกด sp3-ไฮบรดการเกด sp ไฮบรด

ออรบทล ใน CH4

2 กบ 2 ในอะตอมของ C เกดการไฮบรไดเซชนได 3 ไฮบรดออรบทล ท2s กบ 2p ในอะตอมของ C เกดการไฮบรไดเซชนได sp3-ไฮบรดออรบทล ท

มอเลกตรอนเดยวสตว ดงนน จงสามารถสรางพนธะกบ H ทงสอะตอม ได

เปนโมเลกล

49

4. sp3d-ไฮบรดออรบทล เกดจากการรวมกนระหวาง s ออรบทล1 ออรบทล, d ออรบทล1ออรบทลและ p ออรบทล 3 ออรบทลไดไ ป ป ไฮบรดออรบทลปนรปคพระมดรวมฐานสามเหลยม (trigonal bipyramid) bipyramid)

50

sp3d- ไฮบรดออรบทล ใใน PCl5

3 3 และ 3d ในอะตอมของ เกดการไฮบรไดเซชนได 3d ไฮบรดออร3s, 3p และ 3d ในอะตอมของ s เกดการไฮบรไดเซชนได sp3d-ไฮบรดออรบทล ทมอเลกตรอนเดยวหาตว ดงนน จงสามารถสรางพนธะกบ Cl ทงหาอะตอมไดเปนโมเลกล

51

5 sp3d2 ไฮบรดออรบทล เกดจากการรวมกนระหวาง ออรบทล 1 5. sp3d2-ไฮบรดออรบทล เกดจากการรวมกนระหวาง s ออรบทล 1 ออรบทล, d ออรบทล 2 ออรบทลและ p ออรบทล 3 ออรบทลไดไฮบรดออรบทลเปนรปทรงแปดหนา (octahedron)

52

sp3d2- ไฮบรดออร ใ SF บทล ใน SF6

3s, 3p และ 3d ในอะตอมของ s เกดการไฮบรไดเซชนได 3d2 ไฮบรดออรบทล ไฮบรไดเซชนได sp3d2-ไฮบรดออรบทล ท ม อ เลกตรอนเ ดยวหกตว ดงน น จงสามารถสรางพนธะกบ F ทงหกอะตอมไดเปนโมเลกลไดเปนโมเลกล

53

ทฤษฎพนธะเวเลนซ ทฤษฎพนธะเวเลนซ (valence bond theory)(valence bond theory)

ทฤษฎพนธะเวเลนซเปนทฤษฎทใชอธบายการเกดพนธะดวยการซอนเหลอมกนของออรบทลอะตอม โดยทวไปแลว ป ใ ถาอเลกตรอนมสปนเหมอนกนเมอเขาใกลกนจะมการผลกกน ทาใหพลงงานเพมขน ถาอเลกตรอนมสปนตรงกนขาม กน ทาใหพลงงานเพมขน ถาอเลกตรอนมสปนตรงกนขาม เมอเขาใกลกนจะมการดงดดกน ทาใหพลงงานลดลง เมอเขาใกลกนจะมการดงดดกน ทาใหพลงงานลดลง

54

ใ ป ในกรณของอะตอมสองอะตอมทอเลกตรอนมสปนตรงกนขาม

จะเหนวา อะตอมสามารถซอนเหลอมกนไดในระดบหนงจะเหนวา อะตอมสามารถซอนเหลอมกนไดในระดบหนง

เทานน ถามการซอนเหลอมกนมากกวาน พลงงานของโมเลกล

จะเพมขนอยางรวดเรว ทาใหโมเลกลทเกดขนไมเสถยร

ro คอตาแหนงทอะตอมทงสองเกดการซอนเหลอมกน แลวทาo

ใหโมเลกลทไดมพลงงานตาสด การซอนเหลอมของออรบทล

จะสอดคลองกบความแขงแรงของพนธะ คอ ถามอเลกตรอน

หนาแนนมากในตาแหนงทซอนเหลอม(ระหวางนวเคลยสของหนาแนนมากในตาแหนงทซอนเหลอม(ระหวางนวเคลยสของ

สองอะตอม) พนธะทเกดขนกจะมความแขงแรง

55

ro คอตาแหนงทอะตอมท ง

สองเกดการซอนเหลอมกน

แลว ท าใหโม เลกลท ไดมแลวทาใหโมเลกลทไดม

พลงงานตาสด

การซอนเหลอมของออรบทลจะสอดคลองกบความ

แขงแรงของพนธ คอ ถามอเลกตรอนหนาแนนมากแขงแรงของพนธะ คอ ถามอเลกตรอนหนาแนนมาก

ในตาแหนงทซอนเหลอม (ระหวางนวเคลยสของในตาแหนงทซอนเหลอม (ระหวางนวเคลยสของ

สองอะตอม) พนธะทเกดขนกจะมความแขงแรง

56

- พนธะเดยว เกดจาก พนธะซกมา 1 พนธะ

- พนธะค เกดจาก พนธะซกมา 1 พนธะ และ พนธะไพ 1 พนธะ

- พนธะสาม เกดจาก พนธะซกมา 1 พนธะ และ พนธะไพ 2 พนธะ

พลงงานพนธะ: พนธะคและพนธะสามมการสรางพนธะทงพนธะซก

พนธะสาม เกดจาก พนธะซกมา 1 พนธะ และ พนธะไพ 2 พนธะ

มาและไพ จงแขงแรงกวาพนธะเดยว อยางไรกตามพนธะสามมการสราง

ซ ไ พนธะซกมาเทากบพนธะคแตมพนธะไพมากกวาดงนนจงแขงแรงกวา

ความยาวพนธะ : พนธะคและพนธะสามสนกวาพนธะเดยวเนองจากมการซอนเหลอมตามแนวขาง เพอใหเกดพนธะไพ ดงนนอะตอมจงตองอย

ชดกน เพอใหสามารถซอนเหลอมกนไดตามแนวขาง ในขณะทพนธะเดยวไมชดกน เพอใหสามารถซอนเหลอมกนไดตามแนวขาง ในขณะทพนธะเดยวไม

มการซอนเหลอมตามแนวขาง พนธะสามสนกวาพนธะคเนองจากมการซอน

เหลอมตามแนวขางถงสองแกน ในขณะทพนธะคมการซอนเหลอมตามแนว

ขางเพยงแกนเดยว ขางเพยงแกนเดยว

57

ใ ขอดของทฤษฎพนธะเวเลนซ คอ ใชอธบายการเกดพนธะเมอทราบ

รปรางโมเลกล และยงสามารถอธบายไดวาทาไมพนธะเดยวมความรปรางโมเลกล และยงสามารถอธบายไดวาทาไมพนธะเดยวมความ

ยาวพนธะมากกวาพนธะค และพนธะคมความยาวพนธะมากกวา

พนธะสาม รวมถงอธบายลาดบความแขงแรงของพนธะไดอกดวย

ลาดบความแขงแรงของพนธะ : พนธะสาม > พนธะค > พนธะเดยว

ความยาวพนธะ : พนธะเดยว > พนธะค > พนธะสามพนธะเดยว > พนธะค > พนธะสาม

58

59

Polar covalent bond

พนธะโคเวเลนตมขว (Polar covalent bond) : ลกษณะการพนธะโคเวเลนตมขว (Polar covalent bond) : ลกษณะการ

เกดพนธะเหมอนกบการเกดพนธะโคเวเลนตโดยทวไป แต

ตางกนตรงอะตอมทใชในการเกดพนธะมคา EN ทแตกตาง

กน (แตกตางกนไมเกน 2)กน (แตกตางกนไมเกน 2)

ซงการทอะตอมมคา EN ทแตกตางกนสงผลให

อะตอมแตละตวมความสามารถในการดงดดอเลกตรอนเขา

ไ ใ ใ หาตวเองไดดมากนอยตางกน สงผลใหอเลกตรอนทใช

รวมกนใชเวลาอยกบอะตอมหนง (EN สง) นานกวาอกอะตอมรวมกนใชเวลาอยกบอะตอมหนง (EN สง) นานกวาอกอะตอมหนง (EN ตา)

60

Coordinate covalent bondพนธะโคออรดเนตโคเวเลนต : พนธะโคเวเลนตทเกดขนโดยอะตอมหนง

เปนตวใหคอเลกตรอนเพอเกดพนธะ ซงมกเกดกบโมเลกลทมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ และเมอใชไปแลวกมจานวนอเลกตรอนวงนอกไมเกน 8 คโดดเดยวเหลอ และเมอใชไปแลวกมจานวนอเลกตรอนวงนอกไมเกน 8 เชน NH3 กบ H+

H H H

..NH + H+H

[ ].NH H + [ ]NH H +, NH4+

H .H H

จงแสดงการฟอรมพนธะโคออรดเนตโคเวเลนต ระหวาง NH3 กบ BCl3?3 361

ขอแตกตางของพนธะโคเวเลนต กบพนธะอออนกขอแตกตางของพนธะโคเวเลนต กบพนธะอออนก

พนธะโคเวเลนต พนธะอออนก

1. ใชอเลกตรอนรวมกน 1. เกดการแลกเปลยนอเลกตรอน(Elcetrons equally shared) (Electron transferred)(Elcetrons equally shared) (Electron transferred)

2 อะตอมทงสองมคา ENใกลเคยง 2. อะตอมทงสองมคา EN แตกตางกน2. อะตอมทงสองมคา ENใกลเคยงกน

2. อะตอมทงสองมคา EN แตกตางกนมาก

เชน H2, Cl2, CH4 เชน LiF, MgO

62

•Multiple bond (พนธะคและพนธะสาม)

เกดจากการทอะตอม 2 อะตอม ทมาใชอเลกตรอนรวมกนมการใชอเลกตรอนรวมกนมากกวา 1 ค เชน O2

O.. O..

O.. O.. ออกซเจนทง 2 อะตอมม

โครงสรางลวอส

O.... O.... O.... O....อเลกตรอนวงนอก = 7

O...... O...... O.... O

.. .. ออกซเจนทง 2 อะตอมมอเลกตรอนวงนอก = 8

จงเขยนสตรโครงสรางแบบจด (โครงสรางลวอส) ของ ( ) 1. N2 2. C2H6

3 C H 4 C H3. C2H4 4. C2H263

เรโซแนนซ (Resonance) : หมายถง การใชโครงสรางลวอสตงแต 2 โครงสรางขนไปแทนโมเลกลใดโมเลกลหนง

ขอควรระวง คอ การจะเปนโครงสรางเรโซแนนซไดสารตองมการจดเรยงตวของอะตอมเหมอนกน ตางเพยงการกระจายอเลกตรอนในพนธ เทานน เชน SOอเลกตรอนในพนธะเทานน เชน SO2

SO

O.. .. SO

O.. ..O.. ..

โครงสรางลวอส

64

โครงสรางลวอส

โ โ ป ไปไ โครงสรางเรโซแนนซ ทเปนไปไดมากทสด มหลกดงน คอคอ

1. มประจฟอรมาลตาสด2. อะตอมทม EN สงกวามกมประจฟอรมาลเปนลบ

( ไ เนองจากม ความสามารถดงดดอเลกตรอนมากกวา (แตไมเสมอไป))

3. อะตอมชนดเดยวกนจะไมมประจฟอรมาลทม เครองหมายตรงขาม (มเครองหมายตรงขามได แตความนาจะ

เปนสาหรบโครงสรางนนๆจะลดลง)เปนสาหรบโครงสรางนนๆจะลดลง)4. เปนไปตามกฎออกเตตมากทสด

65

ประจประจฟอรมาลฟอรมาลประจประจฟอรมาลฟอรมาล

มกใชกบการพจารณาสารโคเวเลนต ซงถอวาพนธะทยดอะตอมเขา ป ใ ดวยกนเปนผลจากการใชเวเลนซอเลกตรอนรวมกน

แมวาบางกรณ สารโคเวเลนตนนจะมประจรวมเปนศนย แตเมอ ป ป ป ใ พจารณาเปนอะตอม อะตอมแตละตวอาจมประจเปนศนย ในขณะท

บางอะตอมเสมอนวามอเลกตรอนเกนมา กจะมประจเปนลบ และขณะทบางอะตอมอาจเสมอนวาเสยอเลกตรอนไป กจะมประจเปนบวก ป ป ฟ ซงเรยกประจเหลานวา ประจฟอรมาล (formal charge)

66

การคานวณประจฟอรมาลบนอะตอม

Formal charge V N (B/2)Formal charge= V - N - (B/2)

เมอ V = จานวนเวเลนซอเลกตรอนของอะตอมทสนใจ ไ N = จานวนเวเลนซอเลกตรอนทไมสรางพนธะ (non-

bonding electron)bonding electron)

B = จานวนอเลกตรอนทงหมดในพนธะในพนธะรอบอะตอมนน

67

เชน คานวณประจฟอรมาลของ O3

O OO ...... . O = 6 – 4 – ½(4) = 0 ......0 +1 -1O OO.. .. .. O = 6 – 2 – ½(6) = +1

O = 6 – 6 – ½(2) = -1O OO ........ .. ..

O 6 6 ½(2) 1

โ ป ฟ โ ป ฟ โ ป ฟ โ ป ฟ จงเขยนโครงสรางแบบลวอส และหาประจฟอรมาลของ จงเขยนโครงสรางแบบลวอส และหาประจฟอรมาลของ S S และ และ O O จาก จาก SOSO และ และ SOSO 22--

จงเขยนโครงสรางแบบลวอส และหาประจฟอรมาลของ จงเขยนโครงสรางแบบลวอส และหาประจฟอรมาลของ S S และ และ O O จาก จาก SOSO และ และ SOSO 22--S S และ และ O O จาก จาก SOSO33 และ และ SOSO33

22S S และ และ O O จาก จาก SOSO33 และ และ SOSO3322

68

ทฤษฎการผลกคอเลกตรอนในวงเวเลนซทฤษฎการผลกคอเลกตรอนในวงเวเลนซ

มรากฐานมาจากแนวคดท วา อ เ ลกตรอนในวง

ฎ ฎ

มรากฐานมาจากแนวคดทวา อเลกตรอนในวง

เวเลนซ หรออเลกตรอนในช นพลงงานนอกสดมสวน

เกยวของกบการสรางพนธะเคมเทานน ซงเมอมการฟอรม

ใพนธะ อเลกตรอนเหลานจะมการจดเรยงตวใหอยหางกน

มากทสด โดยโครงสรางทเหมาะสมของโมเลกลนนๆ จะมากทสด โดยโครงสรางทเหมาะสมของโมเลกลนนๆ จะ

เปนรปทรงทอเลกตรอนในโมเลกลผลกกนนอยทสด เรยก

ทฤษฎน วา ทฤษฎการผลก ค อเ ลกตรอนในวงเวเลนซ

(Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory, VSEPR)

69

การเขยนสตรโมเลกลแบบ AXmEn m n

เมอ A = อะตอมกลางX = อะตอมหรอหมอะตอมทยดอยกบ A โดยใชพนธะX = อะตอมหรอหมอะตอมทยดอยกบ A โดยใชพนธะ

โคเวเลนต

E = สญลกษณแทนคอเลกตรอนทไมใชสรางพนธะ ใชส m = จานวนคอเลกตรอนทใชสรางพนธะ

n = จานวนคอเลกตรอนทไมใชสรางพนธะ

70

เชน จงเขยนสตรโมเลกลแบบ AX E ของ SF4 และ ICl4-เชน จงเขยนสตรโมเลกลแบบ AXmEn ของ SF4 และ ICl4

SF4 ICl4-

จานวนเวเลนซอเลกตรอนของอะตอมกลาง 6 7จานวนอเลกตรอนทเขารวมในการสรางพนธะ 4 4จานวนอเลกตรอนจากประจ 1จานวนอเลกตรอนจากประจ - 1รวม 10(5) 12(6) ใ คอเลกตรอนทใชสรางพนธะ 4 4คอเลกตรอนทไมใชสรางพนธะ 1 2สตรโมเลกลแบบ AXmEn AX4E1 AX4E2

SF4 S..

FF ICl4

- ICl ClCl

..

FSF4 S.

F4 I ClCl ..

71

รปรางโมเลกลและรปรางโมเลกลและไอออนไอออน ททไมมและมอเลกตรอนคโดดเดยว ไมมและมอเลกตรอนคโดดเดยว

โมเลกลทอะตอมกลางไมมอเลกตรอนคโดดเดยวโมเลกลทอะตอมกลางไมมอเลกตรอนคโดดเดยว

1. AX2: BeCl2. 2: eC 2

180o

Cl Be Cl

อเลกตรอนครวมพนธะทง 2 คอยทปลายดานตรงขามของแนวเสนตรงเดยวกน เพอจะไดอยหางกนมากทสด เพอจะไดอยหางกนมากทสด

72

2. AX3: BF3 F

B

F

FF

120o

FF

โ ป ป มโครงสรางเปนรปสามเหลยมดานเทาแบนราบ อะตอมทงสอยบนระนาบเดยวกน

3. AX4: CH4

C

H

HH

109.5o

โ ป ป

H

มโครงสรางเปนหนารปสามเหลยมดานเทา 4 หนา 73

4. AX5: PCl5o

P

Cl

Cl

Cl

Cl90o

120o

อะตอมทอยดานบนดานบนและดานลางระนาบ 3 เหลยมเรยกวาอยใน

ClCl

อะตอมทอยดานบนดานบนและดานลางระนาบ 3 เหลยมเรยกวาอยในแนวแกน (axial) สวนอก 3 อะตอมทอยในระนาบ 3 เหลยมเรยกวาอยในแนวระนาบ (equatorial)

5. AX6: SF6 F

S F

F

FF

มมพนธะมคาเทากบ 90o ทกพนธะบนทรงแปดหนาถอวาเหมอนกน เราจงไม

FF

สามารถใชคาวา แนวแกน และแนวระนาบสาหรบโครงสรางนได74

โมเลกลทอะตอมกลางอเลกตรอนคโดดเดยวโมเลกลทอะตอมกลางอเลกตรอนคโดดเดยวโมเลกลทอะตอมกลางอเลกตรอนคโดดเดยวโมเลกลทอะตอมกลางอเลกตรอนคโดดเดยว

แรงผลกร หวาง แรงผลกระหวาง : คโดดเดยว-คโดดเดยว > คโดดเดยว-คสรางพนธะ > คสรางพนธะ-คสรางพนธะ

1 AX E SO1. AX2E: SO2

..

O S O.. ....

.. .. ....

....

SO O

แรงผลกกนระหวางอเลกตรอนคโดดเดยวกบอเลกตรอนครวมพนธะมมากกวา แรงผลกระหวางอเลกตรอนครวมพนธะดวยกน จากการทดลองพบวามมระหวางพนธะ OSO มคานอยกวา 120o คอ 119 5oระหวางพนธะ OSO มคานอยกวา 120o คอ 119.5o

75

2. AX3E: NH3

N HH.. NH H

..

โ ไ

HH

HH

อเลกตรอนคโดดเดยวผลกครวมพนธะไดแรงกวาแรงผลกระหวางอเลกตรอนครวมพนธะดวยกน ทาให N-H ทง 3 ถกดนใหเขาใกลกนมากขน

3. AX2E2: H2O ..O

..

H O H....

OH H

แมวาการจดเรยงอเลกตรอนทง 4 คของนาจะมรปทรง 4 หนาเชนเดยวกบแอมโมเนย แตนามอเลกตรอนคโดดเดยว 2 คบนอะตอมออกซเจนซงพยายามแอมโมเนย แตนามอเลกตรอนคโดดเดยว 2 คบนอะตอมออกซเจนซงพยายามจกตวใหอยหางกนมากทสดกบอเลกตรอนครวมพนธะ ทาใหพนธะ O-H ถกดนใหเขาหากนมากกวา พนธะ N-H ของแอมโมเนย

76

4. AX4E : SF4F

SFF .. S..

FF

SFF

.

FF

ทรงเหลยมสหนาเบยว โดยอเลกตรอนคอสระเลอกทจะอยในแนวระนาบ ใ 120o เนองจากมมในแนวระนาบ มคา 120o ซงเมอจดเรยงตวแลวเกดแรงผลกกน

นอยทสด

77

รปรางโมเลกลหรอไอออนทไมมรปรางโมเลกลหรอไอออนทไมมและมอเลกตรอนคอสระ

78

โครงสรางของโมเลกลทมอะตอมกลางมากกวาหนงอะตอมโครงสรางของโมเลกลทมอะตอมกลางมากกวาหนงอะตอม

โดยทวไปแลวเปนการยากทจะระบโครงสรางทแนนอนของโมเลกลทมอะตอมกลางมากกวา 1 อะตอม เรามกจะบอกไดแตเพยงโมเลกลทมอะตอมกลางมากกวา 1 อะตอม เรามกจะบอกไดแตเพยงรปรางรอบๆ แตละอะตอมกลาง เชน เมทานอล (CH3OH)3

C HH

TetrahedralOHH Bent

79

80

81

สรปใจความสาคญของทฤษฎ VSEPR ญ ฤ ฎ

1. รปรางของโมเลกลหรอไอออนทยดกนดวยพนธะโคเวเลนตขนกบคา

ใ m และ n ทงหมดทมอยในวงเวเลนซ คอเลกตรอนเหลานจะมการ

จดเรยงตวใหอยหางกนมากทสด เพอใหเกดแรงผลกกนนอยทสด

2. การผลกกนของคอเลกตรอนจะลดลงตามลาดบดงน

คโดดเดยว คโดดเดยว > คโดดเดยว คสรางพนธะ > คสราง คโดดเดยว-คโดดเดยว > คโดดเดยว-คสรางพนธะ > คสราง

พนธะ-คสรางพนธะ

3. สาหรบ multiple bond ใหถอวามอเลกตรอนทรวมสรางพนธะอยเพยงกลมเดยวเพยงกลมเดยว

4. การผลกของอเลกตรอนตางๆ ตออเลกตรอนอนๆ

คโดดเดยว > พหพนธะ >คสรางพนธะ> อเลกตรอนเดยว

82

Metallic Bonding

โลหะ : เปนผลก (Metallic crystal) อนภาคของโลหะ

โจดเรยงตวเปนระเบยบและ ยดกนดวยพนธะโลหะ

พนธะโลหะ : เปนแรงดงดดระหวาง ไอออนไอออนบวกของบวกของโลหะโลหะกบ

ทะเล ทะเล ee--

ซงมประจลบซงมประจลบ e- เหลาน ถกดง (ionized) ออกมาจาก

โ

ใ โ

แตละอะตอมของโลหะ

ทฤษฏทใชอธบายพนธะเคมและสมบตตางๆ ของโลหะ

1 Free-electron theory (e-

sea model) 1. Free electron theory (e sea model)

2. ทฤษฎแถบพลงงาน (band theory)

83

ทฤษฎทะเลอเลกตรอนทฤษฎทะเลอเลกตรอน

1. พนธะไมไดอยทอะตอมคใดคหนง เปนแรงดงดดท

ไ เกดขนทงหมดไปทงโครงผลกซงตางจากพนธะโคเวเลนต

2. e- เหลาน เคลอนทอยางอสระตลอดเวลาเรยก ทะเล e

-

3 เปนแรงยดเหนยวทแขงแรง & ไมมทศทาง ฉะนน3. เปนแรงยดเหนยวทแขงแรง & ไมมทศทาง ฉะนน

โลหะจงแขง ม mp & bp สง (สงกวาสารประกอบไอออนก)

84

: แรงน จะมากหรอนอยขนกบปรมาณ e- ในโครง: แรงนจะมากหรอนอยขนกบปรมาณ e ในโครง

ผลก ขนาดของประจบวกและขนาดของอะตอม

ฉะนน โลหะแทรนซชน เชน Fe จงแขงกวาโลหะ

หม 1,2 และโลหะหม 2 (เชน Be, Mg)จะแขง

1 ( )

+ + + + + + +

กวา หม 1 (เชน Na, Li)

+ + + + + + +

+ + + + + + +

++ + + + +

+ + + + + + +

85

ทฤษฏน สามารถอธบายสมบตตางๆ ของโลห ไดดงนทฤษฏน สามารถอธบายสมบตตางๆ ของโลหะ ไดดงน

1 นาความรอนไดด เพรา จากการสนอยางตอเนองร หวาง - 1. นาความรอนไดด เพราะจากการสนอยางตอเนองระหวาง e

ทอยถดกน ทาใหพลงงานความรอนกระจายผานโครงผลกอยาง

รวดเรว

2. นาไฟฟาไดด เพราะ.........................................................ทะเล e- (ซงเปนอนภาคทมประจ)เคลอนทตลอดเวลา

3. มนวาว (high reflectivity) เพราะ e- ดดกลนพลงงานแสง

ใ ไป ไ ทาให e- เหลานถกกระตนไปอยระดบพลงงานสงขนซงไมเสถยร

จงกลบลงมาทสภาวะเดมพรอมกบคายพลงงานออกมา จงเหนจงกลบลงมาทสภาวะเดมพรอมกบคายพลงงานออกมา จงเหน

แสงสะทอนจากผวโลหะตลอดเวลา

86

4. มความแขงแกรง แตไมเปราะและดง ยดเปนแผนบางๆ ได ๆ

เพราะ........................................................................................(ถงแมระนาบของผลกเลอนไป เนองจากแรงกระทบกไมมผลตอแรงยดเหนยว)

เนองจาก ทะเล e- เคลอนทไปไดทก ๆ ระนาบทเลอนไป ๆ

Na+ Na+ Na+

e- e- e-

Na+ Na+ Na+ แมระนาบของNa Na Nae- e- e-

อะตอมเลอนไปก

ไมมผลตอแรงยด

Na+ Na+ Na+ไมมผลตอแรงยด

เหนยว

e- e- e-

5 ระหวางโลหะตางชนดกน เกดโลหะผสม(alloys)ได แต5. ระหวางโลหะตางชนดกน เกดโลหะผสม(alloys)ได แต

ขนาดของโลหะตองไมตางกนมาก เนองจาก e- เคลอนทเปน

87 อสระไมไดถกยดไวเหมอนพนธะไอออนกหรอโคเวเลนต

ทฤษฎแถบพลงงาน ทฤษฎแถบพลงงาน

ทฤษฎแถบพลงงาน (Band theory) อาศยพ นฐานของทฤษฎ

ทฤษฎแถบพลงงาน ทฤษฎแถบพลงงาน

ทฤษฎแถบพลงงาน (Band theory) อาศยพนฐานของทฤษฎโมเลกลารออรบตอล คอถาม 2 อะตอมมกออรบตอลรวมกนก

จะไดสองโมเลกลารออรบตอล โดยออรบตอลหนงมพลงงานสง

เปนแบบตานพนธะ (AMO) อกอนหนงมพลงงานตาเปนแบบมเปนแบบตานพนธะ (AMO) อกอนหนงมพลงงานตาเปนแบบมพนธะ (BMO) แตละโมเลกลารออรบตอลสามารถบรรจ( )

อเลกตรอนไดไมเกน 2 อเลกตรอนโดยมสปนตรงขามกน

เมอมอะตอมมากขนและจานวน MO มากขน ระดบพลงงานของ

MO จะตางกนนอยลง ระดบพลงงานทใกลชดกนมากน จะดเสมอนMO จะตางกนนอยลง ระดบพลงงานทใกลชดกนมากนจะดเสมอนเปนแถบตอเนองกน จงเรยกวา แถบพลงงาน (energy band)88

ตวอยาง การบรรจอเลกตรอนของโลหะลเทยม (Li)

กรณของ Li แถบ พลงงานไดมาจาก 2s orbital จะเรยกวาแถบ 2s

E1 E1 E1E1 1

E2

1

E2

1

E2E2

1 < 2 < 3 < 4

89

( ) ( )แถบอนญาต (allowed band) และชองตองหาม (forbidden gap)

90

Van der Waals bonds

แรงแวนเดอรวาลส

ถงแมโมเลกลจะมการจดเรยง e- ทเสถยรเชน พวกกาซเฉอยซง

เปนโมเลกลอะตอมเดยว กมแรงยดเหนยวระหวางอะตอมเกดขนเปนโมเลกลอะตอมเดยว กมแรงยดเหนยวระหวางอะตอมเกดขน

ได กาซเหลาน ทาใหเปนของเหลว & ของแขงทอณหภมตาและ

ความดนสงได

เปนแรงทออนมาก พบในอะตอมและโมเลกลทกชนดเรยกวา

แรงลอนดอน หรอแรงแวนเดอรวาลส เมอเทยบกบพวก

ไprimary bonds ทกลาวมาทงหมดแรงน นอยมากๆ ละทงได

91

สาหรบโมเลกลไมมขว : แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลทไมมขว

น เกดขนไดอยางไร ?

การกระจายของกลมหมอก e- รอบๆ อะตอมไมสมมาตร

(ประจของ e- รอบ ๆ อะตอมไมสมมาตรจะทาใหสนามไฟฟา(ประจของ e รอบ ๆ อะตอมไมสมมาตรจะทาใหสนามไฟฟา

สถตรอบอะตอมจะปลยนแปลงตลอดเวลา ทาใหเกดข วขน

ชวขณะ และขวมการปลยนแปลงตลอดเวลา เรยกวา dynamic

โ dipole อะตอมหรอโมเลกลทมขวนนกจะเหนยวนาอะตอม

ขางเคยงใหเกดขวขน อะตอมทง 2 จงเกดแรงดงดดกนระหวางขางเคยงใหเกดขวขน อะตอมทง 2 จงเกดแรงดงดดกนระหวาง

ขว(dipole-dipole interaction) แตเกดขนชวขณะ และ

เปลยนแปลงตลอดเวลา จงเปนแรงออน ๆ (weak electrostatic

b d) เรยกวา แรงลอนดอนbond) เรยกวา แรงลอนดอน92

ช Cl Cl F 1 2เชน Cl-Cl, F = 1 2

6

polarizability ของอะตอมทง 2ระยะหางระหวางอะตอม

1 & 2 = = ระยะหางระหวางอะตอม

polarizability atomic no. =

หรอ ขนาดของอะตอม

93

Polarizability หมายถงความสามารถของอะตอมทจะถกทาใหPolarizability หมายถงความสามารถของอะตอมทจะถกทาให

เกดขวไดงายโดยอะตอมขนาดใหญ จะเกดขวไดงายกวาขนาด

เลก ๆ เพราะ.......................e- วงนอกอยไกลจากนวเคลยสามารถถกดงดดไปดานใดดานหนงของอะตอมไดงาย ---> เกดขวชวคราวไดงาย

เทยบ f i t H 1 K เทยบ freezing pt. He 1 K Xe 133 K

แรงยด

F2

51 K

เหนยวเพม

ตามขนาด

I2

387 K ทเพม

94

แรงลอนดอนน นอกจากเกดขนในโมเลกลทไมมขวแลว

ยงเกดขนเปนสวนประกอบในโมเลกลอน ๆ ทกชนด

H Cl Cl H Cl +

-- +

--

+

-

-

......... .........H ClH

ไป ขวถาวรเหลานจะยดกนไปเรอย ๆ

ระหวางโมเลกลจงเปนแรงทไมมทศทางระหวางโมเลกลจงเปนแรงทไมมทศทาง

แรงดงดดระหวางขวทแขงแรงทสด : เกดกบโมเลกล ทม H สราง แรงดงดดระหวางขวทแขงแรงทสด : เกดกบโมเลกล ทม H สราง

พนธะตดกบอะตอม F,O หรอ N ซงเปน 3 อะตอมแรกในตารางธาต

ทมคา EN สงทสดตามลาดบ เรยกวา พนธะไฮโดรเจน เชน

95

H F +

--

H F +

--

HF, -

+

+

H H

++

- -

H +

H +H

+

H +H

2O,

96

N + +

-NH3,

H

H +H

-

NH +

+H +

-

HH

NH +

+H +

HHH

97

ทาใหแรงยดระหวางขวมคามาก เกดแรงดงดด

ป ไ โระหวางขวทสงกวาปกต จงเรยกพนธะไฮโดรเจน

สงกวาแรงแวนเดอรวาลสอน ๆ ~ 10 เทาสงกวาแรงแวนเดอรวาลสอน ๆ ~ 10 เทา

แตตากวาพวก primary bonds ~ 10-20 เทา

แรงแวนเดอรวาลส = แรงลอนดอน ซงเปนแรง

โ ใทออนมาก ซงโมเลกลขนาดใหญจะมแรงยด

เหนยวชนดน มากกวาโมเลกลขนาดเลกเหนยวชนดนมากกวาโมเลกลขนาดเลก

98

สาหรบโมเลกลทมขว : จะเกด dipole-dipole

interaction ระหวางโมเลกลทมขวถาวร

H Cl Cl H Cl

......... ......... H

ขวถาวรเหลาน จะยดกนไปเรอย ๆ ระหวางๆ

โมเลกลจงเปนแรงทไมมทศทาง

99

แรงดงดดระหวางขวทแขงแรงทสด : เกดกบ แรงดงดดระหวางขวทแขงแรงทสด : เกดกบ

โมเลกล ทม H สรางพนธะตดกบอะตอม F,O

หรอ N ซงเปน 3 อะตอมแรกในตารางธาตทมคา

EN สงทสดตามลาดบ เชน

H F H F HF,

H H

H

HH

H

100

NHN

NH

3,

HHH

NHH

H

HHNH

HHH

101

ใ ทาใหแรงยดระหวางขวมคามาก เกดแรงดงดดระหวาง

ขวทสงกวาปกต จงเรยกพนธะไฮโดรเจนสงกวาแรงแวนขวทสงกวาปกต จงเรยกพนธะไฮโดรเจนสงกวาแรงแวน

เดอรวาลสอน ๆ ~ 10 เทา แตตากวาพวก primary เดอรวาลสอน ๆ 10 เทา แตตากวาพวก primary

bonds ~ 10-20 เทา

สรปสรปสรปสรป

โมเลกลไมมขว : แรงแวนเดอรวาลส = แรงลอนดอนโมเลกลไมมขว : แรงแวนเดอรวาลส แรงลอนดอน

ซงเปนแรงทออนมากซงโมเลกลขนาดใหญจะมแรงยด

เหนยวชนดน มากกวาโมเลกลขนาดเลก

102

โ โมเลกลทมขว :

แรงแวนเดอรวาลส = แรงลอนดอน +

แรงดงดดระหวางขว

โ ใ จะมคามากขนตามขนาด ของโมเลกลทใหญขน

พนธะ ไฮโดรเจน = แรงลอนดอน +

แรงดงดดระหวางขว

(มคาสงกวาปกต)

103

ใ โ : แรงลอนดอนในโมเลกลทมขวนออนมากๆ

เมอเทยบกบแรงยดเหนยวสวนทสอง เมอเทยบกบแรงยดเหนยวสวนทสอง

พนธะไฮโดรเจน > แรงดงดดระหวางขว > แรงลอนดอน

(HF, H

2O, NH

3) (H

2S, HBr, PH

3) (Ar, H

2, CH

4)

สรป ความแขงแรงของพนธะเคม

โครงรางตาขาย > พนธะโลหะ > พนธะไอออนกโครงรางตาขาย พนธ โลห พนธ ไอออนก

> แรงแวนเดอรวาลส

104

HomeworkHomework

1. ธาตใดตอไปน เปนกงโลหะ ; B P Se As Sn1. ธาตใดตอไปนเปนกงโลหะ ; B P Se As Sn

2 ธาตใดทสามารถเกดเปนโมเลกลกบ F ได ; He Kr Ar Ne2. ธาตใดทสามารถเกดเปนโมเลกลกบ F ได ; He, Kr, Ar, Ne

3 ไอโอดน(I ) โบรมน (Br ) และคลอรน(Cl ) มสถานะของ3. ไอโอดน(I2) โบรมน (Br

2) และคลอรน(Cl

2) มสถานะของ

เปนกาซ,ของเหลว ของแขง จงระบสถานะของสารขางบน

4. โมเลกลใดตอไปน ทาใหเปนของแขงไดงายทสด

N2

F2

Ne CO2

โ ไ ไ ใ5. โลหะนาไฟฟาไดทกสถานะถกหรอผด เพราะเหตใด

105

6 จงเรยงลาดบจดเดอดของโลหะจากสงไปตา เมอพจารณา6. จงเรยงลาดบจดเดอดของโลหะจากสงไปตา เมอพจารณา

ตามความแขงแรงของพนธะโลหะ

Li Mg Ni Ba

7. จงเรยงลาดบจดหลอมเหลวของสารตอไปน จากสงไปตา

เมอพจารณาตามความแขงแรงของแรงยดเหนยวระหวาง

อนภาคอนภาค

Ar K Cu KBr C (เพชร) NH33

8. สารประกอบไอออนกนาไฟฟาไดทกสถานะหรอไม เพราะ

เหตใด

106

9. โมเลกลตอไปน ยดกนดวยพนธะอะไร (ionic bond, covalent bond, polar covalent bond)

1. Br2

2 PCl2. PCl3. LiCl3. LiCl4. ClF5. MgCl

2

107

ใ ป โ 10. จงใชแบบจาลอง VSEPR ทานายรปรางของโมเลกลหรอไอออนตอไปน

1. AsH3

2. OF2

3. AlCl -3. AlCl

4

4. I3

-

5. C2H

4

6 SiBr6. SiBr4

7. CS2

8. NO3

-

108