9789740331889

16
คำนำ หนังสือเล่มนี้เรียบเรียงขึ้นจากเอกสารประกอบการสอนวิชา 1102 241 เคมีอนินทรีย์ 2 สาหรับนักศึกษาชั้นปีท2 ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี ซึ่งผู้เขียนได้สอน ในหัวข้อธาตุแทรนซิชัน สารประกอบโคออร์ดิเนชัน ทฤษฎีพันธะและอิเล็กทรอนิกส์สเปกตรัมของ สารประกอบโคออร์ดิเนชัน ในหนังสือเล่มนี้ได้เพิ่มเนื้อหาในหัวข้อสมบัติแม่เหล็ก เสถียรภาพเชิง จลนศาสตร์และเชิงเทอร์มอไดนามิกส์และวิธีสังเคราะห์สารประกอบโคออร์ดิเนชัน หนังสือเล่มนี้ใชแผนภาพช่วยในการอธิบายเนื้อหา รวมทั้งมีตัวอย่างและแบบฝึกหัดท้ายบทเพื่อให้ผู้อ่านได้ทบทวน และเข้าใจเคมีโคออร์ดิเนชันได้ง่ายยิ่งขึ้น ผู้เรียบเรียงหวังว่าหนังสือเล่มนี้คงเป็นประโยชน์เสริมความรู้ความเข้าใจของนักศึกษาและ ผู้สนใจทั่วไปได้ดียิ่งขึ้น อนึ่ง หนังสืออาจมีความบกพร่องอยู่บ้างทางผู้เรียบเรียงหวังว่าจะมีโอกาส ปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นไปในโอกาสต่อไป ขอขอบพระคุณผู้มีส่วนเกี่ยวข้องทุกท่านที่ทาให้หนังสือเล่มนี้สาเร็จลุล่วงได้ ขอขอบคุณ ครอบครัวที่ให้กาลังใจเสมอมา ประโยชน์และความดีอันเกิดจากหนังสือเล่มนี้ขอมอบแด่บิดามารดา ครู-อาจารย์ และครอบครัวของผู้เรียบเรียง ทวีศักดิ์ สุดยอดสุข มกราคม 2557

Upload: cupress

Post on 12-Nov-2014

456 views

Category:

Education


2 download

DESCRIPTION

 

TRANSCRIPT

Page 1: 9789740331889

ค ำน ำ

หนงสอเลมนเรยบเรยงขนจากเอกสารประกอบการสอนวชา 1102 241 เคมอนนทรย 2 ส าหรบนกศกษาชนปท 2 ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยอบลราชธาน ซงผเขยนไดสอนในหวขอธาตแทรนซชน สารประกอบโคออรดเนชน ทฤษฎพนธะและอเลกทรอนกสสเปกตรมของสารประกอบโคออรดเนชน ในหนงสอเลมนไดเพมเนอหาในหวขอสมบตแมเหลก เสถยรภาพเชงจลนศาสตรและเชงเทอรมอไดนามกสและวธสงเคราะหสารประกอบโคออรดเนชน หนงสอเลมนใชแผนภาพชวยในการอธบายเนอหา รวมทงมตวอยางและแบบฝกหดทายบทเพอใหผอานไดทบทวนและเขาใจเคมโคออรดเนชนไดงายยงขน

ผเรยบเรยงหวงวาหนงสอเลมนคงเปนประโยชนเสรมความรความเขาใจของนกศกษาและผสนใจทวไปไดดยงขน อนง หนงสออาจมความบกพรองอยบางทางผเรยบเรยงหวงวาจะมโอกาสปรบปรงใหดยงขนไปในโอกาสตอไป

ขอขอบพระคณผมสวนเกยวของทกทานทท าใหหนงสอเลมนส าเรจลลวงได ขอขอบคณครอบครวทใหก าลงใจเสมอมา ประโยชนและความดอนเกดจากหนงสอเลมนขอมอบแดบดามารดา คร-อาจารย และครอบครวของผเรยบเรยง

ทวศกด สดยอดสข มกราคม 2557

Page 2: 9789740331889

สำรบญ

หนำ

ค ำน ำ

1. บทน ำ ..................................................................................................................................... 1

1.1 ธาตแทรนซชน .............................................................................................................................. 1

1.2 การจดเรยงอเลกตรอนของธาตแทรนซชน ................................................................................... 2

แบบฝกหดทายบท ............................................................................................................................... 9

2. สำรประกอบโคออรดเนชน ................................................................................................... 11

2.1 สารประกอบโคออรดเนชน ........................................................................................................ 11

2.2 ลแกนด ....................................................................................................................................... 15

2.2.1 การจ าแนกชนดของลแกนดตามประจฟอรมอล................................................................ 15

2.2.2 การเรยกชอลแกนด ............................................................................................................ 16

2.2.3 การจ าแนกชนดของลแกนดตามจ านวนอะตอมผให ......................................................... 18

2.2.4 การจ าแนกชนดของลแกนดตามลกษณะการกอพนธะกบโลหะอะตอมกลาง .................. 21

2.3 การเรยกชอสารประกอบโคออรดเนชน .................................................................................... 26

2.4 การเขยนสตรโมเลกลสารประกอบโคออรดเนชน ..................................................................... 32

2.5 โครงสรางเรขาคณตของสารประกอบโคออรดเนชน ................................................................. 34

2.6 ไอโซเมอรของสารประกอบโคออรดเนชน ................................................................................. 42

2.6.1 ไอโซเมอรโครงสราง ........................................................................................................... 42

Page 3: 9789740331889

2.6.2 สเตอรโอไอโซเมอร ............................................................................................................. 45

แบบฝกหดทายบท ............................................................................................................................ 50

3. ทฤษฎส ำหรบสำรประกอบโคออรดเนชน .............................................................................. 55

3.1 ทฤษฎพนธะวาเลนต .................................................................................................................. 55

3.1.1 ทฤษฎพนธะวาเลนตส าหรบสารประกอบโคออรดเนชน ................................................... 60

3.1.2 ขอจ ากดของทฤษฎพนธะวาเลนต ..................................................................................... 65

3.2 ทฤษฎสนามผลก ........................................................................................................................ 65

3.2.1 สนามผลกออกทะฮดรล ..................................................................................................... 67

3.2.2 การจดเรยงอเลกตรอน d n ภายใตสนามผลกออกทะฮดรล ............................................. 69

3.2.3 ปจจยทมผลตอพลงงานการแยกสนามผลกออกทะฮดรล oct ........................................ 76

3.2.4 สนามผลกเททระฮดรล ...................................................................................................... 77

3.2.5 สนามผลกอน ๆ .................................................................................................................. 79

3.2.6 การบดเบยวจาหน-เทลเลอร .............................................................................................. 81

3.2.7 ขอจ ากดของทฤษฎสนามผลก ........................................................................................... 84

3.3 ทฤษฎออรบทลเชงโมเลกล ........................................................................................................ 84

3.3.1 สารประกอบโคออรดเนชนออกทะฮดรลทมเฉพาะพนธะซกมา ....................................... 86

3.3.2 สารประกอบโคออรดเนชนออกทะฮดรลทมพนธะไพรวม ................................................ 91

3.3.3 ออรบทลเชงโมเลกลส าหรบสารประกอบโคออรดเนชนเททระฮดรล ............................... 96

แบบฝกหดทายบท ............................................................................................................................ 97

4. อเลกทรอนกสสเปกตรมของสำรประกอบโคออรดเนชน ...................................................... 101

4.1 สเปกโทรสโกป ......................................................................................................................... 101

4.1.1 เทคนคการดดกลนแสง .................................................................................................... 104

Page 4: 9789740331889

4.1.2 การวดสเปกตรมการดดกลนแสงโดยสเปกโทรโฟโตมเตอร ............................................ 106

4.2 ออรบทลเชงอะตอมและสญลกษณเทอม ................................................................................ 111

4.3 การคควบสปน-ออรบท............................................................................................................ 115

4.3.1 การคควบรสเซลล-ซอนเดอรส ......................................................................................... 118

4.3.2 การหาสญลกษณเทอม ..................................................................................................... 118

4.3.3 ตวอยางการหาสญลกษณเทอม ....................................................................................... 121

4.3.4 การหาสญลกษณเทอมสภาวะพน .................................................................................... 125

4.3.5 สเปกทรลเทอม ................................................................................................................. 130

4.3.6 สเปกทรลเทอมของไอออน dn ภายใตสนามผลกออกทะฮดรลแบบออน ...................... 131

4.3.7 ความสมพนธระหวางสญลกษณเทอมของไอออน d1 และ d9 ....................................... 137

4.4 กฎการเลอก ............................................................................................................................. 138

4.4.1 กฎการเลอกสปน .............................................................................................................. 139

4.4.2 กฎการเลอกลาพอรต ....................................................................................................... 140

4.4.3 การขดกฎการเลอกลาพอรต ............................................................................................ 141

4.5 การถายโอนประจ .................................................................................................................... 143

4.6 แผนภาพสหสมพนธ ................................................................................................................. 146

4.6.1 แผนภาพออรเกล .............................................................................................................. 147

4.6.2 ขอจ ากดของแผนภาพออรเกล ......................................................................................... 151

4.6.3 แผนภาพทานาเบะ-ซกาโน ............................................................................................... 151

4.6.4 การท านายอเลกทรอนกสสเปกตรมของ [M(OH2)6]n+ ................................................... 156

4.7 ปรากฏการณเนฟฟโลเซตก ..................................................................................................... 165

แบบฝกหดทายบท .......................................................................................................................... 167

Page 5: 9789740331889

5. สมบตแมเหลกของสำรประกอบโคออรดเนชน .................................................................... 171

5.1 บทน า ....................................................................................................................................... 171

5.2 แมกเนโตเคม ............................................................................................................................ 185

แบบฝกหดทายบท .......................................................................................................................... 193

6. เสถยรภำพของสำรประกอบโคออรดเนชน .......................................................................... 195

6.1 บทน า ....................................................................................................................................... 195

6.2 การหาสตรโมเลกลของสารประกอบโคออรดเนชนในสารละลาย .......................................... 196

6.3 คาคงทการเกด ......................................................................................................................... 202

6.4 ปจจยทมผลตอเสถยรภาพของสารประกอบโคออรดเนชน .................................................... 208

6.4.1 ขนาดไอออนและประจของโลหะอะตอมกลาง ................................................................ 208

6.4.2 คลาสของโลหะ ................................................................................................................. 209

6.4.3 ผลของซมไบโอตก ............................................................................................................ 211

6.4.4 ผลของคเลต ..................................................................................................................... 211

6.4.5 ผลของวงแมโครไซคลก .................................................................................................... 214

6.5 เสถยรภาพเชงเทอรมอไดนามกสและเชงจลนศาสตร ............................................................. 216

6.6 ปฏกรยาเคม ............................................................................................................................. 219

6.6.1 กลไกปฏกรยาการแทนทของสารประกอบโคออรดเนชนออกทะฮดรล ......................... 221

6.6.1.1 กลไกแบบแตกตว ..................................................................................................... 222

6.6.1.2 กลไกแบบรวมตว ...................................................................................................... 224

6.6.1.3 กลไกแบบแลกเปลยน ............................................................................................... 229

6.6.1.4 ขอพสจนการมอยจรงของสารมธยนตรหาโคออรดเนตและเจดโคออรดเนต .......... 230

6.6.1.5 กลไกไฮโดรไลซสดวยเบส ......................................................................................... 231

Page 6: 9789740331889

6.6.1.6 กลไกแบบการสรางคไอออน .................................................................................... 235

6.6.2 ปฏกรยาการแทนทในสารประกอบโคออรดเนชนระนาบจตรส ...................................... 236

6.6.2.1 ผลของต าแหนงทรานส ............................................................................................ 238

6.6.3 ปฏกรยาออกซเดชน-รดกชนหรอปฏกรยาถายโอนอเลกตรอน ...................................... 240

6.6.3.1 กลไกแบบเอาเตอรสเฟยร ........................................................................................ 242

6.6.3.2 กลไกแบบอนเนอรสเฟยร ......................................................................................... 243

แบบฝกหดทายบท .......................................................................................................................... 247

7. กำรสงเครำะหสำรประกอบโคออรดเนชน ........................................................................... 251

7.1 การสงเคราะหโดยปฏกรยาระหวางเกลอโลหะแทรนซชนและลแกนด .................................. 251

7.2 การสงเคราะหโดยปฏกรยาแทนทในตวท าละลายน า ............................................................. 251

7.3 การสงเคราะหโดยปฏกรยาแทนทในตวท าละลายไมใชน า ..................................................... 255

7.4 การสงเคราะหโดยปฏกรยาแทนทโดยไมใชตวท าละลาย ....................................................... 257

7.5 การสงเคราะหโดยปฏกรยารดกชน-ออกซเดชน ..................................................................... 258

แบบฝกหดทายบท .......................................................................................................................... 261

ภำคผนวก ............................................................................................................................... 263

บรรณำนกรม .......................................................................................................................... 267

ดชน ........................................................................................................................................ 269

Page 7: 9789740331889

1. บทน ำ 1.1 ธำตแทรนซชน

ธาตแทรนซชน (Transition elements) เปนกลมธาตในตารางทธาตทมวาเลนซอเลกตรอนบรรจอยในออรบทล d หรอ f มสมบตทนาสนใจหลายประการ เชน มเลขออกซเดชนไดหลายคา สารประกอบของธาตแทรนซชนสวนใหญมส มสมบตแมเหลกเปนพาราแมกเนตก เปนตวเรงปฏกรยา และเกดเปนสารประกอบโคออรดเนชนไดงาย ค าวา “แทรนซชน” บงบอกวากลมธาตเหลานอยในต าแหนงระหวางธาตหลกทมสมบตเปนโลหะหม 1 และ 2 (ตาม IUPAC proposal 1985) และอโลหะหม 13 ถงหม 18 สามารถแบงธาตแทรนซชนออกเปน 5 อนกรม คอ

(1) ธาตแทรนซชนอนกรมท 1 ประกอบดวยธาตในคาบ 4 (บางครงเรยกวาธาตอนกรม 3d) จากโลหะสแคนเดยม (Scandium, Sc) ถงสงกะส (Zinc, Zn)1

(2) ธาตแทรนซชนอนกรมท 2 (ธาตอนกรม 4d) ประกอบดวยธาตในคาบ 5 จากอตเทรยม (Yttrium, Y) ถงแคดเมยม (Cadmium, Cd)

(3) ธาตแทรนซชนอนกรมท 3 (ธาตอนกรม 5d) ประกอบดวยธาตในคาบ 6 จากแลนทานม (Lanthanum, La) ถงปรอท (Mercury, Hg)

(4) ธาตอนกรมแลนทาไนด (lanthanide series) จากซเรยม (Cerium, Ce) ถงลทเชยม (Lutetium, Lu) (5) ธาตอนกรมแอกทไนด (actinide series) จากทอเรยม (Thorium, Th) ถงลอวเรนเซยม (Lawrencium, Lr)

ธาตอนกรมแลนทาไนดและอนกรมแอกทไนดรวมเรยกวา “ธาตแทรนซชนชนใน (Inner transition elements)” มวาเลนซอเลกตรอนบรรจอยในออรบทล f แตในทนจะกลาวถงเฉพาะธาตบลอก d

1 IUPAC ระบวาโลหะแทรนซชนหรอไอออนของโลหะแทรนซชนจะตองมวาเลนซอเลกตรอนบรรจอยในออรบทล d ไมเตม ดงนนกลาวไดวาธาตในหม 12 (Zn, Cd และ Hg) ไมใชโลหะแทรนซชน ธาตหม 12 มสมบตทวไปก ากงอยระหวางธาตเรพรเชนเตทพกบธาตแทรนซชน

Page 8: 9789740331889

2 | เคมโคออรดเนชนเบองตน

(d block elements; มวาเลนซอเลกตรอนบรรจอยในออรบทล d) เทานน รปท 1.1 แสดงรปราง ออรบทล d ประกอบดวยออรบทลทมระดบพลงงานเทากน 5 ออรบทลยอย แยกไดเปน 2 กลม คอ กลมออรบทล 2 ออรบทลทอยบนแนวแกนคารทเซยนโคออรดเนต (x, y, z) ไดแก dz2 และ dx2-y2 และกลมออรบทลอก 3 ออรบทลทวางตวอยตามแนวระนาบ ไดแก dzx dyz และ dxy

dz2 dx2-y2 dxy dyz dzx

z

y

x

รปท 1.1 ออรบทล d

1.2 กำรจดเรยงอเลกตรอนของธำตแทรนซชน โลหะแทรนซชนคาบ n จดอเลกตรอนวงนอกสดเปน ns2 (n-1)dm เมอ m คอ จ านวนอเลกตรอน มคาตงแต 1 ถง 10 ตวอยางการจดอเลกตรอนและการจดเรยงวาเลนซอเลกตรอนของธาตแทรนซชนแสดงดงตารางท 1.1

ตำรำงท 1.1 ตวอยางการจดวาเลนซอเลกตรอนของธาตแทรนซชน คำบ หม ธำต กำรจดอเลกตรอน กำรเรยงวำเลนซอเลกตรอนในออรบทล อเลกตรอน

4s 3d คโดดเดยว 3 Sc [Ar]4s23d1 1 4 Ti [Ar]4s23d2 2 5 V [Ar]4s23d3 3 4 6 Cr [Ar]4s13d5 6 7 Mn [Ar]4s23d5 5 8 Fe [Ar]4s23d6 4 9 Co [Ar]4s23d7 3 10 Ni [Ar]4s23d8 2

Page 9: 9789740331889

บทน า | 3

ตำรำงท 1.1 (ตอ) คำบ หม ธำต กำรจดอเลกตรอน กำรเรยงวำเลนซอเลกตรอนในออรบทล อเลกตรอน

5s 4d คโดดเดยว 4 11 Cu [Ar]4s13d10 1 12 Zn [Ar]4s23d10 0

5s 4d 4 Zr [Kr]5s24d2 2 6 Mo [Kr]5s14d5 6 5 8 Ru [Kr]5s24d6 4 10 Pd [Kr]4d10 0 11 Ag [Kr]5s14d10 1

6s 5d 6 9 Ir [Xe]6s25d7 3 10 Pt [Xe]6s25d8 2

การจดเรยงอเลกตรอนอาศยหลกการเอาฟบาว (Aufbau Principle) บรรจอเลกตรอนในออรบทลทมระดบพลงงานต ากวาใหเตมกอนจากนนจงบรรจอเลกตรอนในออรบทลระดบพลงงานสงขน ใชหลกกดกนเพาล (Pauli Exclusion Principle) 1 ออรบทลยอยสามารถบรรจอเลกตรอนไดมากทสด 2 อเลกตรอนเทานนเพราะอเลกตรอนคหนงคใดมเลขควอนตมทงสเหมอนกนทกประการไมได2 และใชกฎของฮนด (Hund’s rule) การบรรจอเลกตรอนในออรบทลทมระดบพลงงานเทากนตองบรรจใหมอเลกตรอนเดยวมากทสด เชน ธาตแทรนซชนอนกรมท 1 คาบ 4 จดเรยงวาเลนซอเลกตรอน 4s23dm ทงนยกเวนในกรณของ Cr และ Cu ทจดวาเลนซอเลกตรอน 4s13d5 และ 4s13d10 ตามล าดบ เปนการจดเรยงแบบบรรจครง (half-filled configuration) เปนการจดเรยงอเลกตรอนทท าให

2 คอเลกตรอนสามารถมเลขควอนตม n, l, ml เหมอนกนได (หมายความวาอยในออรบทลเดยวกน) แตเลขสปนควอนตม ms เหมอนกนไมได กลาวคอ อเลกตรอนจะตองเปนสปนขน (ms = 1/2) หรอสปนลง (ms = 1/2) ดงนน 1 ออรบทลมอเลกตรอนบรรจไดมากสดแค 2 อเลกตรอนเทานน

Page 10: 9789740331889

4 | เคมโคออรดเนชนเบองตน

อะตอมมเสถยรภาพมากกวาการจดเรยงอเลกตรอนแบบ 4s23d4 หรอ 4s23d9 ตามล าดบ จากตารางท 1.1 สงเกตจ านวนวาเลนซอเลกตรอนของโลหะแทรนซชนมคาเทาเลขหมของธาต เลขออกซเดชนของไอออนมคาเทากบจ านวนอเลกตรอนทเสยไป เชน ไอออน Mn7+ มเลขออกซเดชนเทากบ +7 เกดจากโลหะ Mn เสยวาเลนซอเลกตรอนไป 7 อเลกตรอน การเกดไอออนโลหะแทรนซชนจะเสยอเลกตรอน (n+1)s กอนจากนนจงเสยอเลกตรอนจาก nd เชน Cr3+ เสยอเลกตรอน 4s กอนจากนนเสยอเลกตรอนอกสองอเลกตรอนจาก 3d จดเรยงวาเลนซอเลกตรอน 4s03d3 เขยนยอ d3 โลหะแทรนซชนสามารถมเลขออกซเดชนไดหลายคา ดงในตารางท 1.2 แสดงเลขออกซเดชนและการจดวาเลนซอเลกตรอนของธาตแทรนซชนอนกรมท 1 ตำรำงท 1.2 เลขออกซเดชนและการจดวาเลนซอเลกตรอนของธาตแทรนซชนอนกรมท 1

เลขออกซเดชน

Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn

0 4s23d1 4s23d2 4s23d3 4s13d5 4s23d5 4s23d6 4s23d7 4s23d8 4s13d10 4s23d10

+1 4s13d3 d5 4s13d5 4s13d6 4s13d7 4s13d8 d10

+2 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 +3 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 +4 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 +5 d0 d1 d2 d4 +6 d0 d1 d2 +7 d0

Page 11: 9789740331889

บทน า | 5

ตวอยำง 1.1 จงระบเลขออกซเดชนและจ านวน d อเลกตรอนของโลหะแทรนซชนในสารประกอบ[MLy] ตอไปน

[Cr2O7]2 เลขออกซเดชน = x เลขออกซเดชน = 2 เลขออกซเดชนรวม = 7×(2) = 14

[Cr2O7]2 ประจรวม = 2

2x 14 = 2

x = (2 + 14)/2 = +6

เลขออกซเดชนของ Cr ใน [Cr2O7]2 เทากบ +6 สารประกอบ L ประจของ L เลขออกซเดชนของ M d อเลกตรอน [PtCl2(NH3)2] Cl 1

+2 d8 NH3 0

[V(CN)6]4 CN 1 +2 d2

[Co(H2NC2H4NH2)3]3+ en 0 +3 d6 โลหะแทรนซชนมสมบตทนาสนใจหลายประการ ไดแก มเลขออกซเดชนไดหลายคา มสสน เชน พลอยมสแดงเนองจากมไอออน Cr3+ เจออย ในผลกคอรนดม (ผลก Al2O3 บรสทธ ใสไมมส ) สารประกอบของโลหะแทรนซชนเปนตวเรงปฏกรยาได สวนใหญมสมบตพาราแมกเนตกและเกดเปนสารประกอบโคออรดเนชนหรอไอออนเชงซอนไดงาย น าไปใชประโยชนดานอปกรณอเลกทรอนกส เชน สารประกอบโคออรดเนชนระหวาง Ir กบ phenylpyridine และ acetylacetonate (1-3) ใชเปนสารเรองแสง (emitting layer, EL) แมส (RGB) คอ แดง เขยว น าเงน ส าหรบอปกรณไดโอดเรองแสงสารอนทรย (organic light-emitting diodes, OLEDs) ดงรปท 1.2 สารประกอบโคออรดเนชน

Page 12: 9789740331889

6 | เคมโคออรดเนชนเบองตน

เรองแสงไดเมอใหพลงงานไฟฟา เทคโนโลยทสามารถพฒนาตอไปเปนจอภาพโทรทศนทพบงอได รวมทงอปกรณไฟสองสวางทมลกษณะเปนแผนหนาประมาณ 5 มลลเมตร

1 เรองแสงสแดง 2 เรองแสงสเขยว 3 เรองแสงสน าเงน

OLEDs SONY Flexible OLED TV

รปท 1.2 อปกรณไดโอดสารเรองแสงอนทรย สารประกอบโคออรดเนชน cis-[RuL2(NCS)2] เมอ L คอ 2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylic acid มชอยอวาสยอม N3 เปนสยอมไวแสงประสทธภาพสงส าหรบเซลลแสงอาทตยชนดสยอมไวแสง (dye-sensitized solar cells, DSSCs) ดงรปท 1.3 สยอมไวแสงท าหนาทดดกลนแสงอาทตยแลวเปลยนพลงงานแสงเปนพลงงานไฟฟา3

3 อานเพมเตมไดท V. Promarak, T. Sudyoadsuk, S. Saengsuwan, and T. Keawin, Dye-sensitized solar cells (DSSCs), Journal of Ubon Ratchathani University, 2007, 9(2), 14-31.

Cathode (Al or Ca)

Electron transport layer

Light emitting layer (EL)

Hole transport layer

ITO anode

Glass/ Plastic substrate

Page 13: 9789740331889

บทน า | 7

สยอม N3 DSSCs

รปท 1.3 เซลลแสงอาทตยชนดสยอมไวแสง นอกจากนนสารประกอบโคออรดเนชนยงเกยวของโดยตรงกบการด ารงชวตของสงมชวต เชน ฮมในเฮโมโกลบนของเซลลเมดเลอดแดงมสารประกอบโคออรดเนชนของ Fe(II) และวงพอรไพรน (porphyrin) เปนองคประกอบ (รปท 1.4) ท าหนาทล าเลยงกาาซออกซเจน

O2

-O2

Fe Fe

(ก) (ข)

รปท 1.4 (ก) โครงสรางของเฮโมโกลบน (ข) การยดจบโคออรดเนชนกาาซออกซเจน (ทมา : P. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M. Weller, and F. Armstrong. Shriver & Atkins Inorganic Chemistry.

Oxford University Press, 2010) สารประกอบโคออรดเนชน cis-[PtCl2(NH3)2] คนพบใน ค.ศ. 1964 จากการทดลองอทธพลของสนามไฟฟาตอการเจรญเตบโตของโคโลนแบคทเรย การทดลองแสดงใหเหนวา cis-[PtCl2(NH3)2] ทเกดขนบรเวณขวไฟฟาแพลทนมสามารถยบยงการถายแบบดเอนเอแบคทเรยได cis-[PtCl2(NH3)2]

Electrolyte

anode ITO

Glass/ Plastic substrate

conducting ITO

cathode Pt

Glass/ Plastic substrate

-

+

Page 14: 9789740331889

8 | เคมโคออรดเนชนเบองตน

เกดจากปฏกรยาเคมระหวางโลหะ Pt และสารละลายอเลกโทรไลตแอมโมเนยมคลอไรด (NH4Cl) ตอมามการประยกตใช cis-[PtCl2(NH3)2] เปนยารกษาโรคมะเรงรจกในชอทางการคาวา cisplatin ท าหนาทยบยงการจ าลองดเอนเอของเซลลท าใหเซลลมะเรงหยดการแบงเซลล เมอ cis-[PtCl2(NH3)2] เขาสกระแสเลอดผปวย ลแกนด Cl จะหลดออกจากนน -Pt(NH3)2 เกดโคออรดเนชนกบสายดเอนเอ (รปท 1.5) มโครงสรางระนาบจตรสรอบโลหะ Pt การเกดโคออรดเนชนท าใหสายเกลยวดเอนเอบดงอผดรปจนไมสามารถจ าลองตวเองไดและตายในทสด แมวายา cisplatin สามารถท าลายเซลลมะเรงได แตมผลขางเคยงจากการรกษามาก อาจท าใหไตวายกอนทจะรกษาหาย ส าหรบ trans-[PtCl2(NH3)2] ไมมฤทธทางยา

cis-[PtCl2(NH3)2] trans-[PtCl2(NH3)2]

Pt

NH3

Guanine Guanine

Pt

(ก) (ข)

รปท 1.5 (ก) การเกดโคออรดเนชนระหวาง -Pt(NH3)2 และสายดเอนเอบรเวณเบสกวนนน (ข) การบดงอของสายเกลยวดเอนเอจากการเกดโคออรดเนชนกบ Pt

(ทมา : P. Atkins, T. Overton, J. Rourke, M. Weller, and F. Armstrong. Shriver & Atkins Inorganic Chemistry. Oxford University Press, 2010)

Page 15: 9789740331889

บทน า | 9

การศกษาเกยวสารประกอบโคออรดเนชนจงมความส าคญ ทงในแงการเรยนรเชงเคมและสมบตตาง ๆ ของตวสารประกอบโคออรดเนชนเองจนถงการประยกตน าไปใชประโยชน ส าหรบหนงสอเลมนเปนการแนะน าใหเรยนรเรองสารประกอบโคออรดเนชนและทฤษฎทเกยวของในระดบเบองตนเทานน แบบฝกหดทำยบท 1.1 จงเขยนการจดเรยงอเลกตรอนของไอออนตอไปนใหถกตอง (a) Ti2+ (g) V3+ (b) Mn2+ (h) Cr2+ (c) Cr3+ (i) Co2+ (d) Co3+ (j) Ni2+ (e) Cu+ (k) Cu2+ (f) Pt2+ (l) Au3+

1.2 จงระบเลขออกซเดชนและการจดวาเลนซอเลกตรอนของธาตแทรนซชนในสารประกอบตอไปน (a) MnO4

(e) Cr2O72

(b) FeO42 (f) K3[Cr(C2O4)3].3H2O

(c) [Co(NH3)6]Br2 (g) cis-[PtCl2(NH3)2] (d) [Ni(CN)4]2 (h) Co(NO3)2.6H2O

1.3 จงอานชอสารประกอบตอไปนใหถกตอง (a) NaCl (g) Na2SO3 (b) NaHCO3 (h) KH2PO4 (c) BaSO4 (i) CsClO4 (d) Li3N (j) O2F2 (e) SF6 (k) CuBr (f) Co(NO3)2.6H2O (l) Fe2O3

Page 16: 9789740331889