1
www.pirun.ku.ac.th/~faasptt
พนธะเคม
ป
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 3
•แผนผงระดบพลงงานของออรบทลเชงโมเลกล 10
ทฤษฎพนธะวาเลนซ (Valence Bond Theory) 5
•ไฮบรดออรบทลกบการเกดพนธะ 10
แรงระหวางโมเลกล 10
2
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttอะตอมอะตอม--โมเลกลโมเลกล
อะตอม: อนภาคพนฐานประกอบดวยนวเคลยสและอเลกตรอนโมเลกล: อะตอมหรอกลมอะตอมซงยดเหนยวกนดวยพนธะเคมเสถยรและเปนอนภาคทเลกทสดทยงคงลกษณะทางกายภาพและเคมเสถยรและเปนอนภาคทเลกทสดทยงคงลกษณะทางกายภาพและเคมของสสาร
สสาร
H2O CH3OH
O2Ar
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 4
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 5
อะตอม อะตอมมขว ไอออนบวก ไอออนลบ
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 6
พนธะโลหะพนธะระหวางอะตอมโลหะ( EN ตา)อเลกตรอนเคลอนทไดอยางอสระ
www.pirun.ku.ac.th/~faasptt
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 7
4
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 8
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 9
+ +-
-
--
-
การใชอเลกตรอนรวมกนจะทาใหเปนไปตามกฏออกเตท
5
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 10
+- -
+- -
+ -+- -
+- -+-
-
+ -+- -
+ -+--
+- -+--
--
--
- -
-
-
-
--
-
-
-- -
-
เวเลนซอเลกตรอนมาก พนธะแขงแรงมาก
อเลกตรอนอสระ (วาเลนซอเลกตรอน)
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttพนธะในโมเลกลพนธะในโมเลกล
แบบจาลองโมเลกล (ลกบอลแทนอะตอม ทอแทนพนธะ)
ส ( ป )
การเกดปฏกรยาเคม คอการทาลายพนธะเดมและสรางพนธะใหม เพอใหเกดสารชนดใหม
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 11
• สรางพนธะ คายพลงงาน (พลงงานมคาเปนลบ)• ทาลายพนธะ ดดพลงงาน (พลงงานมคาเปนบวก)
6
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 12
ของพลงงานพนธะแบบเดยวกนในโมเลกลตาง ๆ (เปนคาโดยประมาณ)
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 13
∑∑ −=Δproductsreactants
DDHrxn
หาไดจากคาพลงงานพนธะเฉลย
บวก: ดดความรอน ลบ: คายความรอน
7
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 14
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)
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
15
Type Bond Length
Bond Energy
C–C 154 347C=C 134 611C ≡C 120 837O=O 121 498
8
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttมมพนธะ มมพนธะ ((Bond AngleBond Angle))
มมพนธะ คอมมทเกดขน เมอลากเสนผานพนธะ 2 พนธะมาตดทนวเคลยสของอะตอมกลาง• สามารถใชมมพนธะอธบายสมบตอเลกทรอนกสของโมเลกลได• สามารถใชมมพนธะอธบายสมบตอเลกทรอนกสของโมเลกลได• โมเลกลทมสตรเคมคลายกน มมพนธะอาจไมเทากน
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 16
120°
106°90°
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 17
พนธะโควาเลนตแบบมขว พนธะโควาเลนตแบบไมมขว
δ+ δ–
EN(H) < EN(Br)
9
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttสภาพขวของโมเลกลสภาพขวของโมเลกล
สภาพขวของโมเลกล เกดจากการกระจายอเลกตรอนในโมเลกลแบบไมสมมาตร เนองจาก• ความแตกตางของ EN ของอะตอม
δ +δ -δ -
• ความไมสมมาตรของโมเลกลสภาพขวของโมเลกลหาไดโดยการรวมสภาพขวของพนธะทกพนธะแบบเวคเตอร
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 18
δ -
δ +
δ +
δ + δ +
δ +δ -
δ +
δ +
δ +
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttตวอยางสภาพขวของโมเลกลตวอยางสภาพขวของโมเลกล
BCl3
NHNH3
CHCl3
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 19
SF5
HCN
10
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 20
อเลกตรอนเดยว
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 21
Noble Gas (8A) valence e− < 8 valence e− = 8
11
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 22
Carbon Hydrogen CH4
www.pirun.ku.ac.th/~faasptt
โครงสรางลวอสหรอโครงสรางแบบจดอเลกตรอน(Lewis’s dot structure) ใชจดแทนวาเลนซอเลกตรอนเพอแสดงการสรางพนธะโควาเลนตระหวางอะตอมใน
โครงสรางแบบจดอเลกตรอนโครงสรางแบบจดอเลกตรอน
เพอแสดงการสรางพนธะโควาเลนตระหวางอะตอมในโมเลกล• โครงสรางลวอสของอะตอม (ยงไมมการสรางพนธะ)
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 23
12
www.pirun.ku.ac.th/~faasptt
ValenceElectrons
11 22 33 44 55 66 77 88Electrons
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 24
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
Core electronsBonding electrons
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 25
HH C H
H
HH−C−H
H
N N
N≡N
Non-bonding electrons
Core electrons
13
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 26
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
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 27
5. เตมอเลกตรอนทเหลอใหกบอะตอมกลาง (26-24 = 2 e-)
F N F
F
ทกอะตอมม Ve- ครบ 8
14
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
ไ
H C N
H C N
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 28
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 29
• PCl5 มวาเลนซอเลกตรอน เทากบ 10• XeF4 มวาเลนซอเลกตรอน เทากบ 12• SF4 มวาเลนซอเลกตรอน เทากบ 10
FF S F
F
15
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแบบฝกหด แบบฝกหด
เขยนโครงสรางลวอสของโมเลกลและไอออนตอไปน• PH3
• H2S
• CH2Cl2• PO4
3-
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 30
• 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 31
e• Ne เวเลนซอเลกตรอนทไมไดสรางพนธะ• Be เวเลนซอเลกตรอนทงหมดทสรางพนธะรอบอะตอมนน
ผลรวมของประจฟอรมาลของทงโมเลกลตองเทากบประจของโมเลกลนน
16
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 32
H H O
H−N−C−CH H O
[NH3CH2COO]
+–
จานวนพนธะ > # Valence e– ทตองการ +จานวนพนธะ < # Valence e– ทตองการ –ใชไดกรณทสตรลวอสเปนไปตามกฏออกเตท
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 33
แบบจาลองลวอสทมการจดเรยงลาดบของอะตอมเหมอนกนแต ตางกนแตทการกระจายอเลกตรอนในพนธะเรยกวา ปรากฏการณเรโซแนนซ
17
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 34
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
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 35
18
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 36
e– ทไมสรางพนธะ (อเลกตรอนคโดดเดยว/อเลกตรอนโดดเดยว)• อเลกตรอนแตละกลมจะจดตวรอบอะตอมกลางใหหางกนทสด
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 37
• อเลกตรอนคโดดเดยว และ อเลกตรอนโดดเดยวมองไมเหน•ขนาดของพนธะจะลดลงเมอ EN ของอะตอมปลายเพมขน
AX Y?
AX YX Y<120º X Y
19
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการจดตาแหนงของคอเลกตรอนการจดตาแหนงของคอเลกตรอน
ทศทางการจดเรยงตาแหนงของคอเลกตรอน (พจารณาทกกลม)รปรางของโมเลกลดจากตาแหนงอเลกตรอนทสรางพนธะเทานน
180°
120°
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 38
90,120°
90°
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 39
E คอกลมอเลกตรอนทไมไดสรางพนธะ• พจารณาการจดตาแหนงของกลมอเลกตรอนทงหมด• รปรางของโมเลกลดจากตาแหนงของอเลกตรอนสรางพนธะ
20
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttรปรางของโมเลกลรปรางของโมเลกล
n+m AXnEm รปราง ตวอยาง
2 AX2
3AX3
เสนตรง
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 40
3
AX2E
สามเหลยมแบนราบ
มมงอ (<120°)
www.pirun.ku.ac.th/~faasptt
n+m AXnEm รปราง ตวอยาง
รปรางของโมเลกลรปรางของโมเลกล
4
AX4
AX3E
ทรงสหนา
พระมดฐาน
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 41
AX2E2 มมงอ (<109.5°)
ฐสามเหลยม
21
www.pirun.ku.ac.th/~faasptt
n+m AXnEm รปราง ตวอยาง
AX
รปรางของโมเลกลรปรางของโมเลกล
5
AX5
AX4E
AX E
กระดานหก
พระมดคฐานสามเหลยม
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 42
AX3E2
AX2E3เสนตรง
ตวท
www.pirun.ku.ac.th/~faasptt
n+m AXnEm รปราง ตวอยาง
AX
รปรางของโมเลกลรปรางของโมเลกล
6
AX6
AX5E
AX E
พระมดฐานสเหลยม
ทรงแปดหนา
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 43
AX4E2
AX3E3 ? ?
สเหลยมแบนราบ
22
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 46
• C = 4• Hx2 = 1 x 2• O = 6
H C H||O
AX3
สามเหลยมแบนราบ
>120°
<120°
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 47
90°
120°
>90°
>120°
<90°
อะตอมปลายทม EN สงจะดงอเลกตรอนเขาหาตวเองไดด พนธะจะตองการทนอยลง
23
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 48
AsH3 PH3 NH3
EN(A) 2.17 2.19 3.04angle 91.6 93.8 107.0
AX
X
X
www.pirun.ku.ac.th/~faasptt
H
H
F
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 49
F
24
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการทานายการทานายรปรางโมเลกลรปรางโมเลกล
โมเลกลทมอะตอมกลางมากกวา 1 อะตอม ใหพจารณาอะตอมกลางทละอะตอม
H
H C O H
H ∼109.5°
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 50
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 51
| ||H–C–C–O–H
|H
110°118°
104°AX4
AX3
AX2E2
25
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแบบฝกหดแบบฝกหด
H2SPO4
3-
N2ONO2
NH3
PCl5CH2OCH3OH
BrF3
PF5
SF6
XeF4
53
BeCl2SO3
BrO2
CH3CH2OH
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 54
• Atomic Orbital (AO) บรเวณทจะพบอเลกตรอนในอะตอม• Molecular Orbital (MO) บรเวณทจะพบอเลกตรอนในโมเลกล
MO เกดจากผลรวมของ AOจานวน MO ทเกดขนเทากบจานวน AO ทงหมดทรวมกน
26
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttAtomic Orbitals (AOs)Atomic Orbitals (AOs)
ชนดของออรบทลในอะตอม
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 55
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 56
รวมแบบ Antibonding : รวม AO ดานทมสตางกน ออรบทลจะมขนาดเลกลงในแนวเชอมระหวางอะตอม เสถยรลดลง
1sA − 1sB Antibonding
27
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttชนดของออรบทลเชงโมเลกลชนดของออรบทลเชงโมเลกล
ชนดของ MO ขนกบรปแบบการซอนเหลอม (รวมตว) ของ AOSigma bond (σ,σ*): ซอนเหลอมกนแบบ 1-lobe ของ Aos (head-on overlap)p
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 57
Delta-bond (δ,δ*): ซอนเหลอมกนแบบ 4-lobe ของ AOs
δ bonding
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแผนผงระดบพลงงานออรบทลเชงโมเลกลแผนผงระดบพลงงานออรบทลเชงโมเลกลMolecular Orbital Diagram คอแผนผงแสดงระดบพลงงานของ MO เทยบกบระดบพลงงานของ AO
•พลงงาน: EAMO > EAO > EBMO
•ความสามารถในการซอนเหลอม σ > π > δ
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 58
Molecular orbital ของโมเลกล AB
Atomic orbital ของอะตอม A
Atomic orbital ของอะตอม B
28
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttแผนผงระดบพลงงานออรบทลเชงโมเลกลแผนผงระดบพลงงานออรบทลเชงโมเลกล
g y
Molecular OrbitalE
n e
r g
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 62
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 63
6. การเขยนโครงแบบอเลกตรอนทาเชนเดยวกบของอะตอมแตเปลยนชนดของออรบทลเปนแบบ σ, π, δ, σ*, π*, δ*
29
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttการบรรจอเลกตรอนใน การบรรจอเลกตรอนใน MOsMOs
H2 molecule He2 molecule
Antibonding Antibonding
H1s H1s
Antibonding
He1s He1s
64
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 65
อนดบพนธะ : 1 0.5 0.5
30
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
66
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
• มลาดบของ MO แบบปกต
N2 (2 x 5 valence electrons)• N = 1s2 2s2 2p3
• มการสลบทของออรบทล (σp, πp) • เปนขอยกเวน คลาย B และ C
E n
e r
g y
• เปนขอยกเวน คลาย B2 และ C2
67
MO of O2 (σ2s)2(σ2s*)
2(σ2px)2(π2p)
4(π2p*)2 MO of N2 (σ2s)
2(σ2s*)2 (π2p)
4(σ2px)2
31
www.pirun.ku.ac.th/~faaspttสมบตทางแมเหลกของโมเลกลสมบตทางแมเหลกของโมเลกล
สารไดอะแมกเนตก(Diamagnetic)สารทมจานวนอเลกตรอนสปนขนและสปนลงเทากนสนามแมเหลก ทกระทาตอโมเลกลเปนศนยสารพาราแมกเนตก(Paramagnetic) สารทมอเลกตรอนเดยว ทาใหมแรงดงดดกบสนามแมเหลกทกระทา
ออกซเจนเหลวผานขวแมเหลก
คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร ม.เกษตรศาสตร กาแพงแสน 70
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 73
• ใชเฉพาะออรบทลทมอเลกตรอนเดยวในการสรางพนธะ
32
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 74
• 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 75
ตางกน
• C = − − − − −1s sp3
CH4
33
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 76
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 77
(ทงออรบทลปกตและไฮบรดออรบทล)ไฮบรดออรบทล (sp, sp2, …) สามารถเกดพนธะซกมาเทานนในขณะทออรบทลปกต (s,p,d …) สามารถเกดพนธะซกมา ไพ เดลตา ...
34
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 78
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 79
s
px py pz
sp2Hybridization
pz
เกด 3 σ-bond เกด 1 π-bond p-orbital
35
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 80
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 81
• 6 sp3d2 hybrid orbitals• จดเรยงเปนทรงแปดหนา
36
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 82
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 83
H2O
2s
2px 2py 2pz
sp3Hybridization O
H
37
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 84
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 85
+
-
+
-
+-
38
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 86
+ +
- -
- - -+
-
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 87
อสระ•พนธะโลหะเกดจากแรงดงดดระหวางอเลกตรอนอสระและประจบวกทนวเคลยส
+ + + ++ + + +ไอออนบวกในผลกโลหะ
(นวเคลยส+อเลกตรอนวงใน)
39
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 88
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 89
Dipole dipole interaction ร หวางโมเลกลมขวแบบถาวร
• Dipole-induced dipole interaction ระหวางโมเลกลทมขวและโมเลกลอนทไมมขว
• London Force ระหวางโมเลกลทไมมขว
40
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 90
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 91
• BrO3-
• NO+