2.1 พันธะโคเวเลนต์

2.1 พันธะโคเวเลนต์

2.1 พันธะโคเวเลนต์

พันธะโคเวเลนต์  (Covalent Bond)                   พันธะโคเวเลนต์  คือ  พันธะเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมของธาตุอโลหะกับธาตุ โลหะที่เข้ามาสร้างแรงยึดเหนี่ยวต่อกัน  เนื่องจากธาตุอโลหะจะมีสมบัติเป็นตัวรับอิเล็กตรอนที่ดีและยากต่อการสูญเสียอิเล็กตรอน  ดังนั้นอิเล็กตรอนของธาตุทั้งสองจึง ต่างส่งแรงดึงดูดเพื่อที่จะดึงดูดอิเล็กตรอนของอีกฝ่ายให้เข้าหาตนเอง  ทำให้แรงดึงดูดจากนิวเคลียสของอะตอมทั้งสองหักล้างกัน  ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงไม่มีการหลุดไปอยู่ใน อะตอมใดอะตอมหนึ่งโดยเฉพาะ  แต่จะมีลักษณะเหมือนเป็นอิเล็กตรอนที่อยู่กึ่งกลางระ หว่างอะตอมทั้งสอง  เรียกอิเล็กตรอนที่อยู่กึ่งกลางอะตอมทั้งสอง  เรียกอิเล็กตรอนที่ ถูกอะตอมใช้ร่วมกันในการสร้างพันธะเคมีว่า  อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ(Bonding pair electron)          พันธะโคเวเลนต์ของอะตอมเกิดขึ้นจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันของอะตอม  โดยอาจเกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเพียงคู่เดียว   สองคู่  หรือสามคู่ก็ได้ขึ้นอยู่กับอะตอมคู่ที่เข้ามร่วมสร้างพันธะกันว่ายังขาดเวเลนซ์ อิเล็กตรอนอยู่อีกเท่าใดจึงจะครบ 8 ตามกฎออกเตต  ดังนั้นพันธะโคเวเลนต์จึงสามารถ แบ่งออกได้เป็น 3 ชนิด  ตามจำนวนอิเล็กตรอนที่มีการใช้ร่วมกัน  ดังนี้                    1.พันธะเดี่ยว (single bond)  คือ พันธะโคเวเลนต์ที่เกิดจากอะตอมคู่ที่เข้ามา ร่วมสร้างพันธะต่อกันมีการใช้ร่วมสร้างพันธะต่อกันมีการใช้อิเล็กตรอน  2.พันธะคู่ (double bond) คือ พันธะโคเวเลนต์ที่เกิดจากอะตอมคู่ที่เข้ามาร่วมสร้างพันธะ ต่อกันมีการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 คู่      3.พันธะสาม (triple bond)  คือ พันธะโคเวเลนต์ที่เกิดจากอะตอมคู่ที่เข้ามาร่วม สร้างพันธะต่อกัน  มีการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 3 คู่    ลักษณะสำคัญของพันธะโคเวเลนต์ พันธะโคเวเลนต์ เป็นพันธะที่เกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันของอะตอมที่มีค่าพลังงานไอออไน เซชันสูง กับอะตอมที่มีค่าพลังงานไอออไนเซชันสูงด้วยกัน        การเกิดพันธะโคเวเลนต์ การเกิดพันธะโคเวเลนต์ เกิดจากอะตอมส่งอิเล็กตรอนออกมาฝ่ายละเท่าๆกัน ใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน  ให้อะตอมมีเวเลนต์อิเล็กตรอนครบ 8 (เป็นไปตามกฎออกเตต) เช่นการเกิดโมเลกุลของคลอรีน อะตอมของคลอรีนมีการจัดเรียงอิเล็กตรอน เป็น 2 , 8 , 7 Cl = 2 8 7 ดังนั้น คลอรีนมีเวเลนต์อิเล็กตรอน = 7 จึงต้องการอิเล็กตรอนอีก 1 ตัว  เพื่อให้เวเลนต์อิเล็กตรอนครบ 8 อะตอมจึงจะเสถียร 2. พันธะคู่ เกิดจากอะตอมใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 คู่ เช่น 3. พันธะสาม เกิดจากอะตอมใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่วมกัน 3 คู่ เช่น  การเขียนสูตรและการเรียกชื่อสารโคเวเลนต์ สูตรโมเลกุล โดยทั่วไปเขียนสัญลักษณ์ของธาตุที่เป็นองค์ประกอบเรียงตามลำดับของธาตุ และค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี ( เรียงลำดับก่อนหลังดังนี้ B , Si , C , P , H , S , I , Br , Cl , O และ F ) แล้วระบุจำนวนอะตอมของธาตุที่เป็นองค์ประกอบของโมเลกุล เช่น CO2 , HCl . NH3 ,  PCl3 , NO3 ฯลฯ สูตรโครงสร้าง คือสูตรที่แสดงให้ทราบว่า 1 โมเลกุลของสารประกอบด้วยธาตุใดบ้าง อย่างละกี่อะตอม แล ะอะตอมของธาตุเหล่านั้นมีการจัดเรียงตัวหรือเกาะเกี่ยวกันด้วยพันธะอย่างไร ซึ่งแบบเป็น 2 แบบคือ สูตรโครงสร้างแบบจุด คือสูตรโครงสร้างที่แสดงถึงการจัดอิเล็กตรอนวงนอกสุดให้ครบออกเตต ในสารประกอบ นั้น โดยใช้จุด ( . ) แทนอิเล็กตรอน 1 ตัว สูตรโครงสร้างแบบเส้น คือสูตรโครงสร้างที่แสดงถึงพันธะเคมีในสารประกอบนั้นว่าพันธะใดบ้าง  โดยใช้เส้น ( - ) แทนพันธะเคมี เส้น 1 เส้น แทนอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน 1 คู่      การอ่านชื่อสารโคเวเลนต์ มีวิธีการอ่านดังนี้ อ่านจำนวนอะตอมพร้อมชื่อธาตุแรก (ในกรณีธาตุแรกมีอะตอมเดียวไม่ต้องอ่านจำนวน ) อ่านจำนวนอะตอม และชื่อธาตุที่สอง ลงท้ายเป็น ไ-ด์ (ide ) เลขจำนวนอะตอมอ่านเป็นภาษากรีก คือ 1 = mono         2 = di 3 = tri               4 = tetra 5 = penta          6 = hexa 7 = hepta          8 = octa 9  = nona         10 = deca ตัวอย่าง NO2 อ่านว่า ไนโตรเจนไดออกไซด์ CCl4 อ่านว่า คาร์บอนเตตระคลอไรด์  รูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์ที่ควรรู้จัก 1.รูปร่างเส้นตรง(Limear) โมเลกุล BeCl2 และสูตรโครงสร้างดังนี้ อะตอมกลาง Be ในโมเลกุล BeCl2 มีอิเล็กตรอนทั้งหมด 2 ตัว และทั้ง 2ตัวเป็นอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ  ซึ่งจะผลักกันให้ห่างกันให้มากที่สุด ทำให้โมเลกุลเป็นรูปเส้นตรง มีมุมระหว่างพันธะ 180๐ ดังรูป โมเลกุล CO2 มีสูตรโครงสร้างดังนี้ อะตอมกลาง C ในโมเลกุล CO2 มีเวเลนต์อิเล็กตรอน 4 ตัว และทั้ง 4 ตัวเป็นอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ(เกิดพันธะคู่กับอะตอม O 2 พันธะ) ทำให้เกิดแรงผลักกันระหว่างพันธะให้ห่างกันมากที่สุด ทำให้โมเลกุลเป็นรูปเส้นตรง มีมุมระหว่างพันธะ 180๐ ดังรูป สรุป โมเลกุลของสารโคเวเลนต์ใดๆ ถ้าอะตอมกลางมี 2 พันธะ จะเป็นพันธะชนิดใดก็ได้ และอะตอมกลางไม่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว โมเลกุลจะมีรูปร่างเป็นเส้นตรง 2. รูปร่างสามเหลี่ยมแบนราบ (Trigonal planar) โมเลกุล BCl3 มีสูตรโครงสร้าง ดังนี้ อะตอมกลาง B ในโมเลกุล BCl3 มีเวเลนต์อิเล็กตรอน 3 ตัว และเป็นอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะทั้งหมด (สร้างพันธะเดี่ยวกับอะตอม Cl3 พันธะ) พันธะผลักกันให้ห่างกันมากที่สุด ทำให้โมเลกุลเป็นรูปสามเหลี่ยมแบนราบ มีมุมระหว่างพันธะเป็น 120๐ ดังรูป สรุป โมเลกุลโคเวเลนต์ใดๆ ถ้าอะตอมกลางมี 3 พันธะ (ไม่คำนึงถึงชนิดของพันธะ)  3. รูปร่างทรงสี่หน้า โมเลกุลมีเธน CH4 มีสูตรโครงสร้างดังนี้ อะตอม C ในโมเลกุล CH4 มีเวเลนต์อิเล็กตรอน 4 ตัว และเป็นอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะทั้งหมด  (สร้างพันธะเดี่ยวกับอะตอม H 4 พันธะ) เกิดการผลักกันระหว่างพันธะเพื่อให้ห่างกันมากที่สุด  ทำให้โมเลกุลมีรูปร่างเป็นรูปทรงสี่หน้า มีมุมระหว่างพันธะเป็น 109.5๐ ดังรูป สรุป โมเลกุลโคเวเลนต์ใดๆ ถ้าอะตอมกลางมี 4 พันธะ   4. รูปร่างพีระมิดฐานสามเหลี่ยม (Trigonal bipyramkial) โมเลกุล PCl5 มีสูตรโครงสร้างดังนี้ 5. ทรงแปดหน้า (Octahedral) โมเลกุล SF6 มีสูตรโครงสร้างดังนี้   อะตอมของ S มีเวเลนต์อิเล็กตรอน = 6 อิเล็กตรอนทั้ง 6 ตัวสร้างพันธะเดี่ยวกับอะตอมของ F  จึงทำให้มีรูปร่างโมเลกุลเป็นรูปทรงแปดหน้า มีมุมระหว่างพันธะ 90๐ ดังรูป   สรุป โมเลกุลโคเวเลนต์ใดๆ ถ้าอะตอมกลางมี 6 พันธะ (ไม่คำนึงถึงชนิดของพันธะ) และอะตอมกลาง ไม่มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว รูปร่างโมเลกุลเป็น ทรงแปดหน้า  6. รูปร่างพีระมิดฐานสามเหลี่ยม โมเลกุล NH3 มีสูตรโครงสร้างดังนี้ อะตอม N ในโมเลกุล NH3 มีเวเลนต์อิเล็กตรอน = 5 สร้างพันธะเดี่ยวกับอะตอมของ H 3 พันธะ                 เหลืออิเล็กตรอนไม่ได้ร่วมพันธะ 1 คู่ พันธะมีค่ามากกว่าแรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะผลักกันเองจึงทำให้มุมระหว่างพันธะ H – N ลดลงเหลือ  107๐ และรูปร่างโมเลกุลเป็น รูปพีระมิดฐานสามเหลี่ยม ดังรูป