Transcript Covalent bond_56

พันธะโคเวเลนต์
ความหมาย การเกิด
ลักษณะสาคัญของพันธะโคเวเลนต์
สู ตรโครงสร้ างแสดงพันธะโควาเลนต์
กฎออกเตต (Octate Rule)
ชนิดของพันธะโคเวเลนต์
การเขียนสู ตรและเรียกชื่อสารโคเวเลนต์
พันธะโคเวเลนต์
พันธะโคเวเลนต์ ( covalent bond) หมายถึง
พันธะที่เกิดจากการใช้ เวเลนซ์ อเิ ล็กตรอนร่ วมกัน
การเกิดพันธะโคเวเลนต์
นิวเคลียสของทั้งสองอะตอมจะต้ องเข้ ามาอยู่ใกล้ กนั ใน
ระยะทีเ่ หมาะสม เพือ่ ทาให้ แรงดึงดูดทั้งหมดของระบบเท่ ากับ
แรงผลักทาให้ อยู่ในภาวะสมดุลกัน รวมทั้งมีการใช้ อเิ ล็กตรอน
ร่ วมกัน เกิดเป็ นโมเลกุล เรียกว่ า โมเลกุลโคเวเลนต์
พันธะโคเวเลนต์ ( Covelent bond )
ลักษณะสาคัญของพันธะโคเวเลนต์
พันธะโคเวเลนต์ เป็ นพันธะที่เกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่ วมกันของอะตอม
ที่มีค่าพลังงานไอออไนเซชัน (IE) สู ง กับอะตอมที่มีค่าพลังงานไอออ
ไนเซชัน (IE) สูงด้วยกัน
เป็ นพันธะทีเ่ กิดจากอะตอมของ
อโลหะกับอโลหะ เช่น CO2 NH3
กึง่ โลหะกับอโลหะ เช่น SiO2 GeCl4
โลหะบางชนิดกับอะโลหะบางชนิด เช่น BeCl2
ลักษณะสาคัญของพันธะโคเวเลนต์
• พันธะโคเวเลนต์ เป็ นพันธะที่เกิดจากการใช้อิเล็กตรอน
ร่ วมกันของอะตอมที่มีค่าพลังงานไอออไนเซชันสู ง กับ
อะตอมที่มีค่าพลังงานไอออไนเซชันสู งด้วยกัน
• ธาตุที่เกิดพันธะโคเวเลนต์ได้เป็ นอโลหะ เพราะอโลหะมี
พลังงานไอออไนเซชัน (IE) ค่อนข้างสู ง จึงเสี ยอิเล็กตรอน
ได้ยาก จึงไม่มีฝ่ายใดเสี ยอิเล็กตรอน แต่จะใช้อิเล็กตรอน
ร่ วมกัน
ธาตุที่เกิดพันธะโควาเลนต์
สู ตรโครงสร้ างแสดงพันธะโควาเลนต์
1.สู ตรแบบจุด
หลักการเขียน
1.ต้องทราบเลขอะตอมของธาตุเพื่อนาไปหาจานวนวาเลนซ์อิเล็กตรอน
2.เขียนแต่ละจานวนวาเลนต์อิเล็กตรอนแทนด้วยจุด (•)หรื อ(*) รอบๆ
สัญลักษณ์ของธาตุ
3.นาอะตอมของแต่ละธาตุมาเข้าคู่กนั โดยให้แต่ละอะตอมที่ใช้
อิเล็กตรอนร่ วมกันมีวาเลนซ์อิเล็กตรอนเป็ นแปดตามกฏออกเตต เช่น
สู ตรโครงสร้ างแบบจุด (ต่อ)
ตัวอย่ างเช่ น สู ตรแบบจุดของคลอรีน(Cl2)
• อิเล็กตรอนที่อะตอมใช้ร่วมกัน เรี ยกว่า อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ
• อิเล็กตรอนตัวอื่นๆ ที่ไม่ได้ใช้ร่วมในพันธะ เรี ยกว่า อิเล็กตรอน
คู่โดดเดีย่ ว หรื ออิเล็กตรอนคู่อสิ ระ
2.สู ตรแบบเส้ น
เป็ นสูตรโครงสร้างที่เขียนแทนด้วยการใช้เส้น 1 เส้นแทน
จานวนอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ 1 คู่
วิธีเขียน
1.เขียน
ระหว่างสัญลักษณ์ของอะตอมของธาตุคู่หนึ่งๆ
2.ไม่ตอ้ งเขียนวาเลนซ์อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว
เช่น HCN มีสูตรแบบเส้นเป็ น H- C – N
PCl3 มีสูตรแบบเส้นเป็ น Cl — P — Cl
Cl
พันธะโคออดิเนตโคเวเลนต์
(Coordinate Covalent หรื อ Dative bond) คือ พันธะโคเวเลนต์ชนิดหนึ่ ง
ที่อะตอมของธาตุหนึ่งให้อิเล็กตรอนเป็ นคู่ เพื่อให้ร่วมกับอีกอะตอม
หนึ่ง (ที่ไม่ให้ e- เลย แต่ใช้ร่วมกัน) เพื่อให้ทุกอะตอมในโมเลกุลหรื อ
ไอออนเป็ นไปตามกฎออกเตต
เช่น
H
H+ + NH3
H N H
H
+
กฎออกเตต (Octate
Rule)
เป็ นกฎที่วา่ ด้วยการจัดอิเล็กตรอนของอะตอมที่มารวมเป็ น
โมเลกุล เพื่อทาให้ Valece e ครบ 8 หรื อ 2 เท่ากับ He ซึ่งทาให้
สารประกอบเสถียร
1. โดยการรับ และให้อิเล็กตรอน แล้วทาให้อะตอมทั้งสองมี
Valece e ครบ8 ได้แก่ สารประกอบอิออนิก และเกิดพันธะอิออนิก
2. โดยการใช้ e ร่ วมกัน (Share) แล้วทาให้อะตอมคู่ที่ใช้ e
ร่ วมกันครบ 8 ได้แก่ สารประกอบโคเวเลนต์ และเกิดพันธะโคเวเลนต์
ข้ อยกเว้ นสาหรับกฎออกเตต
โมเลกุลโคเวเลนต์ จะมีการจัดเรียงอิเล็กตรอน เป็ นไปตามกฎ
ออกเตต ซึ่งทาให้ สารประกอบอยู่ในสภาพทีเ่ สถียร แต่ อย่ างไร
ก็ตามพบว่ าสารประกอบบางชนิดมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนไม่
เป็ นไปตามกฎออกเตต จัดเป็ นข้ อยกเว้ นสาหรับกฎออกเตต
ก. พวกที่ไม่ ครบออกเตต ได้ แก่สารประกอบของธาตุในคาบที่ 2
ของตารางธาตุ ทีม่ ีเวเลนต์ อเิ ล็กตรอนน้ อยกว่ า 4 เช่ น Be B
ตัวอย่ างเช่ น BF3 BCl3 BeCl2 และ BeF2 เป็ นต้ น
F
B
F
F
Cl
Be
Cl
ข. พวกทีเ่ กินออกเตต
ได้ แก่ สารประกอบของธาตุทอี่ ยู่ในคาบที่ 3 ของตารางธาตุเป็ นต้ นไป
เช่ น P, S, Si, I, As, Xe ได้แก่ PCl5, SF6, SiF6,
ICl3, IBr5, AsF5, SF4, XeF2, XeF4 เป็ นต้น
สามารถสร้ างพันธะแล้วทาให้ อเิ ล็กตรอนเกินแปด
Cl
F
Cl
F
F
P
Cl
S
Cl
F
F
Cl
F
ค. ออกไซด์ ของ N Cl ได้แก่ NO, NO2, N2O, N2O3,
N2O5, Cl2O
ชนิดของพันธะโคเวเลนต์
1. พันธะเดีย่ ว
เกิดจากอะตอมใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่ วมกัน 1 คู่
ชนิดของพันธะโคเวเลนต์
2. พันธะคู่
เกิดจากอะตอมใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่ วมกัน 2 คู่
ชนิดของพันธะโคเวเลนต์
3. พันธะสาม
เกิดจากอะตอมใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่ วมกัน 3 คู่
การเขียนสู ตรและการเรียกชื่อสารโคเวเลนต์
1. สู ตรโมเลกุล โดยทัว่ ไปเขียนสั ญลักษณ์ ของธาตุทเี่ ป็ น
องค์ ประกอบเรียงตามลาดับของธาตุ และค่ า อิเล็กโทรเนกาติ
วิตี ( เรียงลาดับก่ อนหลังดังนี้ B , Si , C , P , H , S , I , Br ,
Cl , O และ F ) แล้ วระบุจานวนอะตอมของธาตุทเี่ ป็ น
องค์ ประกอบของโมเลกุล เช่ น CO2 , HCl . NH3 , PCl3 ,
NO3 ฯลฯ
การเขียนสู ตรและเรียกชื่อสารโคเวเลนต์
1.โมเลกุลโคเวเลนต์เกิดจากการรวมกันของธาตุต้ งั แต่ 2 อะตอมขึ้นไป
กาหนดให้เขียนสัญลักษณ์ของธาตุเรี ยงลาดับค่า EN จากน้อยไปมากดังนี้
B, Si, C ,P, N, H, Se,S, I, Br, Cl, O, F ตามลาดับ
2.ใช้อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะของแต่ละอะตอมของธาตุคูณไขว้
ตัวอย่ างจงเขียนสูตรสารประกอบโควาเลนต์
6
12C และ 32
16S
วิธีทา C มีการจัดเรี ยงอิเล็กตรอนเป็ น 2,4
S มีการจัดเรี ยงอิเล็กตรอนเป็ น 2,8,6
อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ
C
S = C1S2 หรื อ CS2
4
2
2
1
การเขียนสู ตรและเรียกชื่อสารโคเวเลนต์
ตัวอย่ างจงเขียนสูตรสารประกอบโควาเลนต์
6
12C และ 16
8O
วิธีทา C มีการจัดเรี ยงอิเล็กตรอนเป็ น 2,4
O มีการจัดเรี ยงอิเล็กตรอนเป็ น 2,6
อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ
C
O = C1O2 หรื อ CO2
4
2
2
1
การเขียนสู ตรและเรียกชื่อสารโคเวเลนต์
ตัวอย่ างจงเขียนสูตรสารประกอบโควาเลนต์
6
12C และ 1
1H
วิธีทา C มีการจัดเรี ยงอิเล็กตรอนเป็ น 2,4
H มีการจัดเรี ยงอิเล็กตรอนเป็ น 1
อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ
C
H = C1H4 หรื อ CH4
4
1
4
1
การเขียนสู ตรและเรียกชื่อสารโคเวเลนต์
ตัวอย่ างจงเขียนสูตรสารประกอบโควาเลนต์
8
16Oและ 1
1H
วิธีทา O มีการจัดเรี ยงอิเล็กตรอนเป็ น 2,6
H มีการจัดเรี ยงอิเล็กตรอนเป็ น 1
อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ
H
O = H2O1 หรื อ H2O
1
2
1
2
การเขียนสู ตรและการเรียกชื่อสารโคเวเลนต์
การเรียกชื่อสารประกอบโคเวเลนต์ มีหลักการทั่วๆไปดังนี้
1. ให้ เรียกชื่อธาตุทอี่ ยู่ข้างหน้ าก่อน แล้วตามด้ วยชื่อของ
อีกธาตุหนึ่ง พร้ อมกับเปลีย่ นเสี ยงพยางค์ ท้ายของธาตุ
หลังให้ เป็ น -ไอด์
เช่ นถ้ าธาตุทอี่ ยู่หลังเป็ น Cl ให้ เรียก คลอไรด์
O เรียก ออกไซด์
N ให้ เรียก ไนไตรด์
F เรียก ฟลูออไรด์
C ให้ เรียก คาร์ ไบด์
Br เรียก โบร์ ไมด์
S ให้ เรียก ซัลไฟด์
P เรียก ฟอสไฟด์์
2. นอกจากจะเรียกชื่อธาตุแล้ว ต้ องบอกจานวนอะตอม ของธาตุ
ด้ วยโดยใช้ ภาษากรีกดังนี้
1 = มอนอ 2 = ได
3 = ไตร
4 = เตตระ
5 = เพนตะ 6 = เฮกซะ 7 = เฮปตะ 8 = ออกตะ
9 = โนนะ 10 = เดคะ
## ถ้ ามีหนึ่งอะตอมในการอ่านชื่อสารตัวแรก ไม่ ต้องอ่านคาว่ า mono
ตัวอย่าง
NO2
Cl2O
P4O10
CCl4
อ่านว่ า
อ่านว่ า
อ่านว่ า
อ่านว่ า
ไนโตรเจนไดออกไซด์
ไดคลอรีนโมโนออกไซด์
เตตระฟอสฟอรัสเดคะออกไซด์
คาร์ บอนเตตระคลอไรด์
ตัวเลข
1
2
3
อ่ านว่ า
mono
di
tri
4
5
6
tetra
penta
hexa
7
8
9
hepta
octa
nano
10
11
12
deca
undec
dodec
ตัวอย่ าง ของการเรียกชื่อสารโคเวเลนต์
CO
คาร์ บอนมอนอออกไซด์ หรือ คาร์ บอนมอนอกไซด์์
CO2
คาร์ บอนไดออกไซด์
NO
ไนโตรเจนมอนอออกไซด์ หรือ ไนโตรเจนมอนอกไซด์
N2O ไดไนโตรเจนมอนอออกไซด์ หรือ ไดไนโตรเจนมอนอกไซด์
N2O3 ไดไนโตรเจนไตรออกไซด์
N2O5 ไดไนโตรเจนเพนตะออกไซด์
AsF5 อ่านว่า อาร์ซีนิกเพนตะฟลูออไรด์
AlI3
อ่านว่า อะลูมิเนียมไตรไอโอไดด์
N2O
อ่านว่า ไดไนโตรเจนโมโนออกไซด์
Cl2O7 อ่านว่า ไดคลอรี นเฮปตะออกไซด์
CO
อ่านว่า คาร์บอนโมโนออกไซด์
การเขียนสู ตรและการเรียกชื่อสารโคเวเลนต์
2.สู ตรโครงสร้ าง คือสู ตรทีแ่ สดงให้ ทราบว่ า 1 โมเลกุลของ
สารประกอบด้ วยธาตุใดบ้ าง อย่ างละกีอ่ ะตอม และอะตอมของธาตุ
เหล่ านั้นมีการจัดเรียงตัวหรือเกาะเกีย่ วกันด้ วยพันธะอย่ างไร ซึ่ง
แบบเป็ น 2 แบบคือ
สู ตรโครงสร้ างลิวอิสแบบจุด คือสู ตรโครงสร้ างทีแ่ สดงถึงการจัด
อิเล็กตรอนวงนอกสุ ดให้ ครบออกเตต ในสารประกอบนั้น โดยใช้ จุด
( . ) แทนอิเล็กตรอน 1 ตัว
การเขียนสู ตรและการเรียกชื่อสารโคเวเลนต์
สู ตรโครงสร้ างแบบเส้ น คือสู ตรโครงสร้ างทีแ่ สดงถึงพันธะ
เคมีในสารประกอบนั้นว่ าพันธะใดบ้ าง โดยใช้ เส้ น ( - ) แทน
พันธะเคมี เส้ น 1 เส้ น แทนอิเล็กตรอนที่ใช้ ร่วมกัน 1 คู่
พลังงานพันธะและความยาวพันธะ
พลังงานพันธะ หมายถึง พลังงานที่ใช้เพื่อสลายพันธะที่ยดึ
เหนี่ยวระหว่างอะตอมคู่หนึ่งๆในโมเลกุลในสถานะก๊าซ
ความยาวพันธะ หมายถึง ระยะระหว่างนิวเคลียสของอะตอมคู่
หนึ่งๆที่สร้างพันธะกันในโมเลกุล ความยาวพันธะระหว่างคู่เดียวกัน
มีค่าต่างกันได้ เมื่ออยูใ่ นสารประกอบต่างชนิดกัน และความยาว
พันธะเป็ นคิดเป็ นค่าเฉลี่ย เรี ยกว่า ความยาวพันธะเฉลี่ย
พลังงานพันธะเฉลีย่ หมายถึง ค่าพลังงานเฉลี่ยของพลังงานสลาย
พันธะ ของอะตอมคู่หนึ่งๆซึ่งเฉลี่ยจากสารหลายชนิด
พลังงานพันธะและความยาวพันธะ
พลังงานพันธะเฉลี่ย (Average Bond Energy)
พลังงานพันธะเฉลีย่ เป็ นค่าเฉลี่ยของพลังงานสลายพันธะสาหรับพันธะแต่
ละชนิดในโมเลกุลต่าง ๆ (เป็ นค่าโดยประมาณ)
ความยาวพันธะ
อะตอมแต่ ละชนิดอาจเกิดพันธะมากกว่ า 1 ชนิด เช่ น C
กับ C , N กับ N และพันธะแต่ ละชนิดจะมีพลังงานพันธะ
และความยาวพันธะแตกต่ างกัน
พันธะเดีย่ ว > พันธะคู่ > พันธะสาม
พลังงานพันธะ
พลังงานพันธะใช้ บอกความแข็งแรงของพันธะ
พันธะสาม > พันธะคู่ > พันธะเดีย่ ว
พลังงานพันธะ (Bond Energy)
พลังงานพันธะ หรื อ พลังงานสลายพันธะ (Bond dissociation energy, D)
คือ พลังงานที่ตอ้ งใช้ในการสลายพันธะเคมีแต่ละพันธะในโมเลกุล (มีค่า
เป็ นบวก) เช่น
H2(g) 2H(g) D(H—H) = 436 kJ/mol
• พันธะเคมีชนิดเดียวกันในโมเลกุลที่ต่างกันอาจมีค่าพลังงานสลายพันธะ
ต่างกัน เช่น C-H
–
–
–
–
CH4(g)  CH3(g) + H(g)
CH3(g)  CH2(g) + H(g)
CH2(g)  CH(g) + H(g)
CH(g)  C(g) + H(g)
D(H-C)CH4= 436 kJ/mol
D(H-C)CH3= 368 kJ/mol
D(H-C)CH2 = 519 kJ/mol
D(H-C)CH = 335 kJ/mol
การคานวณ
ตัวอย่ างที่ 1
กาหนดพลังงานให้ ดงั นี้ H – H = 436 kJ/mol
N N = 945 kJ/mol และ N – H = 391 kJ/mol
ปฏิกริ ิยาเคมีต่อไปนีด้ ูดหรือคายพลังงานเท่ าใด
2NH3 (g)
N2 (g) + 3H2 (g)
2NH3 (g)
H
2H – N – H
N2 (g) + 3H2 (g)
6(N – H)
N N + 3(H – H)
6 x 391
945 + 3 x 436
2346 kJ
2253 kJ
N N + 3(H – H)
ปฏิกริ ิยาดูดพลังงาน = 2346 – 2253 = 93 kJ
เรโซแนนซ์ (Resonance)
หมายถึ ง ปรากฏการณ์ ที่ ไ ม่ สามารถเขี ย นสู ตร
โครงสร้ างเพียงหนึ่งสู ตรเพื่อแทนสมบัติของสารบาง
ชนิ ด ได้ อ ย่ า งถู ก ต้ อ ง ต้ อ งเขียนโครงสร้ างมากกว่ า 1
สู ตร จึงแทนสมบัตทิ แี่ ท้ จริงของสารนั้นได้
ตัวอย่ าง
ซัลเฟอร์ ไดออกไซด์ (SO2)
S
O
S
O
O
O
รู ปร่ างโมเลกุลโควาเลนต์
-เกิดจากผลของอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว
-เป็ นแรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวด้วยกันเอง
-แรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะกับอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว
-แรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ
* * ทาให้ เกิดการจัดเรียงตัวทีเ่ หมาะสม เกิดรู ปร่ างโมเลกุลขึน้