6.2 พนธะโคเวเลนต พนธะโคเวเลนต (Covalent bond) มาจากคำาวา co + valence

electron ซงหมายถง พนธะทเกดจากการใชเวเลนซอเลกตรอนรวมกน ดงเชน ในกรณของไฮโดรเจน ดงนน ลกษณะทสำาคญของพนธะโคเวเลนตกคอการทอะตอมใชเวเลนตอเลกตรอนรวมกนเปนค ๆ

สารประกอบทอะตอมแตละคยดเหนยวกนดวยพนธะโคเวเลนต เรยกวา สารโคเวเลนต โมเลกลของสารทอะตอมแตละคยดเหนยวกนดวยพนธะโคเวเลนต เรยกวา โมเลกลโคเวเลนต

การเกดพนธะโคเวเลนต

ดงทไดกลาวไวแลววาพนธะโคเวเลนต เกดจากการใชเวเลนตอเลกตรอนรวมกน ซงอาจจะใชรวมกนเพยง 1 ค หรอมากกวา 1 คกได

“อเลกตรอนคทอะตอมทงสองใชรวมกนเรยกวา ”อเลกตรอนครวมพนธะ อะตอมทใชอเลกตรอนรวมกนเรยกวา อะตอมครวมพนธะ

ถาอะตอมครวมพนธะใชอเลกตรอนรวมกน 1 คจะเกดเปนพนธะโคเวเลนตทเรยกวา พนธะเดยว เชน ในโมเลกลของไฮโดรเจน

ถาอะตอมครวมพนธะใชอเลกตรอนรวมกน 2 คจะเกดเปนพนธะโคเวเลนตทเรยกวา พนธะค เชน ในโมเลกลของออกซเจน

ถาอะตอมครวมพนธะใชอเลกตรอนรวมกน 3 คจะเกดเปนพนธะโคเวเลนตทเรยกวา พนธะสาม เชน ในโมเลกลของไฮโดรเจน

จากการศกษาสารโคเวเลนตจะพบวา ธาตทจะสรางพนธะโคเวเลนตสวนมากเปนธาตอโลหะกบอโลหะ ทงน เนองจากโลหะมพลงงานไอออไนเซชนคอนขางสง จงเสยอเลกตรอนไดยาก เมออโลหะรวมกนเปนโมเลกลจงไมม

อะตอมใดเสยอเลกตรอน มแตใชอเลกตรอนรวมกนเกดเปนพนธะโคเวเลนต อยางไรกตามโลหะบางชนดกสามารถเกด

พนธะโคเวเลนตกบอโลหะได เชน Be เกดเปนสารโคเวเลนตคอ BeCl2 เปนตน

การเขยนสตรและการเรยกชอสารโคเวเลนต สตรเคม หมายถง สญลกษณทใชเพอแสดงวาสารประกอบนนมธาตอะไรบางเปนองคประกอบอยางละก

อะตอม สตรเคมแบงออกเปน 3 ประเภทคอ1. สตรโมเลกล เปนสตรเคมทแสดงใหทราบวาสารนนประกอบดวยธาตอะไรบางอยางละกอะตอม เชน

สตรโมเลกลของนำาตาลกลโคส คอ C6H12O6 แสดงวากลโคสประกอบดวยธาต C , H และ O จำานวน 6 , 12 และ 6 อะตอมตามลำาดบ

สำาหรบสตรโมเลกล ของสารโคเวเลนตโดยทวไป จะเขยนสญลกษณของธาตในโมเลกล เรยงลำาดบคอ B , Si, C , P , H , S , I , Sr , Cl , O และ F เชน ClF OF2 , CO2 เปนตน

2. สตรอยางงาย เปนสตรเคมทแสดงใหทราบวาสารนนประกอบดวยธาตอะไรบาง มอตราสวนของ

จำานวนอะตอมเปนเทาใด เชน สตรอยางงายของกลโคสคอ CH2O ซงแสดงวากลโคสประกอบดวยธาต C, H และ O โดยมอตราสวนอะตอมของ C : H : O = 1: 2 : 1

3. สตรโครงสราง เปนสตรเคมทแสดงใหทราบวาสารนนประกอบดวยธาตอะไรบาง อยางละกอะตอมและ แตละอะตอมยดเหนยวกนดวยพนธะเคมอยางไร จะเหนไดวาสตรโครงสรางของสารใหราบละเอยดเกยวกบองคประกอบ

ของธาตตาง ๆ ในโมเลกลมากกวาสตรอยางงายและสตรโมเลกล

สตรโครงสรางสามารถเขยนได 2 แบบคอ สตรโครงสรางแบบจด (electron dot formula) หรอสตรโครงสรางแบบลวอส (Lwwis formula) และสตรโครงสรางแบบเสน (graphic formula) สตรโครงสรางทง 2 แบบจะแสดงเฉพาะเวเลนตอเลกตรอนของอะตอมครวมพนธะ

ก. สตรโครงสราง ใชสญลกษณเปนจด ( . ) แทนเวเลนตอเลกตรอนโดยเขยนไวรอบ ๆ สญลกษณของธาต หรออาจจะ

ใชสญลกษณเปน x แทนเวเลนตอเลกตรอนกไดเพอใหเหนความแตกตางระหวางอเลกตรอนของธาตครวมพนธะตางชนดกน

โดยทว ๆ ไปการเขยนสตรแบบจดจะมขอกำาหนดดงน

1. อะตอมของธาตกอนเขยน ใหเขยนแยกกน และเขยนจด ( . ) แสดงเวเลนตอเลกตรอนลอมรอบ สญลกษณของธาต โดยมจำานวนจดเทากบจำานวนเวเลนตอเลกตรอน เชน

1H ม 1 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดเปนH

8O ม 6 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดเปนO

15P ม 5 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดเปนP

2. เมออะตอม 2 อะตอมสรางพนธะโคเวเลนต ใหเขยนสตรแบบจดของอะตอมทงสองไวดวยกน สำาหรบอเลกตรอนทใชรวมกน ใหเขยนจด ( . ) ไวในระหวางสญลกษณของอะตอมครวมพนธะ สวนอเลกตรอนทไม

ไดรวมกน หรออเลกตรอนทไมไดใชในการสรางพนธะ ใหเขยนดวยจดไวบนอะตอมเดมจะเหนไดวาการเขยนสตรแบบจดจำาเปนทจะตองทราบจำานวนเวเลนตอเลกตรอนของธาตครวมพนธะกอนซง

อาจจะทราบจากเลขอะตอมของธาต หลงจากนนจงจะนำามาเขยนเปนสตรแบบจดตวอยางเชน

1. สตรแบบจดของไฮโดรเจน (H2)1H ม 1 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดไดเปน เมอ 2 อะตอมรวมกนเปน

โมเลกล จะมการใชเวเลนตอเลกตรอนรวมกน 1 ค จงเขยนสตรแบบจดไดดงน

H + H H Hกอนเกดปฏกรยา หลงเกดปฏกรยา

อเลกตรอนทใชรวมกน

2. สตรแบบจดของกาซไฮโดรเจนฟลออไรด (HF)

9F มการจดเรยงอเลกตรอนเปน 2 , 7 ดงนนม 7 เวเลนตอเลกตรอน สตรแบบจดคอ

F เมอ H รวมกบ F เปน HF เขยนเปนสตรแบบจดไดดงน

FH + H Fอเลกตรอนทใชรวมกน

H และ F ใชอเลกตรอนรวมกนเพยง 1 คในโมเลกลของ HF จงมพนธะโคเวเลนตเพยง 1 พนธะ โดยเขยนอเลกตรอนทใชรวมกนไวระหวางธาต H กบ F สำาหรบอเลกตรอนทเหลอของ F 6

อเลกตรอนกเขยนไวบนอะตอมของ F

3. สตรแบบจดของกาซไฮโดรเจนซลไฟด (H2S) กำามะถนมเลขอะตอมเทากบ 16

เพราะฉะนนมการจดเรยงอเลกตรอนเปน 2 , 8 , 616S จงม 6 เวเลนตอเลกตรอน สตรแบบจดคอ

S เมอ H รวมกบ S เปน H2S เขยนสตรแบบจดไดเปนดงน

2(H ) +S H S H

ในโมเลกลของ H2S มการใชอเลกตรอนรวมกนระหวาง H กบ S 2 ค ดงนนในโมเลกลของ H2S จงมพนธะโคเวเลนต 2 พนธะ ซงอเลกตรอนทใชรวมกนทง 2 คไดเขยนไวระหวางอะตอมของ H กบ S สวนอเลกตรอนทเหลอของ S 4 อเลกตรอนใหเขยนไวบนอะตอมของ S

4. สตรแบบจดของกาซแอมโมเนย (NH3) ไนโตรเจนเปนธาตหมท 5 มเลขอะตอมเทากบ 7

เพราะฉะนนมการจดเรยงอเลกตรอนเปน 2 , 57N จงม 5 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดไดดงน

N เมอ N รวมกบ H เปน NH3 เขยนสตรแบบจดไดดงน

H N H3(H ) +NH

จะเหนไดวาในโมเลกลของ NH3 มการใชอเลกตรอนรวมกนระหวาง H กบ N 3 คจงพนธะโคเว เลนต 3 พนธะ

5. สตรแบบจดของฟอสฟอรสไตรคลอไรด (PCl3)

P มเลขอะตอมเทากบ 15 เพราะฉะนน P มการจดเรยงอเลกตรอนเปน 2 , 8 , 5

15P จงม 5 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดไดเปนP

Cl มเลขอะตอมเทากบ 17 เพราะฉะนน Cl มการจดเรยงอเลกตรอนเปน 2 , 8 , 7

17Cl จงม 7 เวเลนตอเลกตรอน เขยนสตรแบบจดไดเปน Cl

เมอ Cl 3 อะตอม รวมตวกบ P 1 อะตอม เกดเปนสารประกอบโคเวเลนต PCl3 จะเขยนสตรแบบจดไดดงน

ClP3( Cl ) + Cl P Cl

ในโมเลกลของ PCl3 มการใชอเลกตรอนรวมกนระหวางธาต P กบ Cl รวม 3 คเกดเปน พนธะโคเวเลนต 3 พนธะ

ข. สตรโครงสรางแบบเสน เปนการเขยนสตรโครงสรางของโมเลกลโคเวเลนตอกแบบหนงซงแตกตางจากสตรแบบจดเลกนอย โดย

กำาหนดใหใชเสนตรง ( - ) แทนอเลกตรอนครวมพนธะ 1 ค หรอแทนพนธะโคเวเลนต 1 พนธะ ทงนให เขยนไวในระหวางสญลกษณของธาตครวมพนธะ สำาหรบอเลกตรอนทไมใชอเลกตรอนครวมพนธะจะเขยนไวหรอไม

เขยนกได (ปกตจะไมเขยน) สตรแบบเสนจงเปนการกำาหนดขนมาเพอใหเขยนสตรโครงสรางไดสะดวก และงายขน ทงนเพราะไมจำาเปนตองแสดงเวเลนตอเลกตรอนทงหมดของธาตครวมพนะะ

ใหใชเสนตรง 1 เสน ( - ) แทนอเลกตรอนทใชรวมกน 1 ค ใหใชเสนตรง 2 เสน ( = ) แทนอเลกตรอนทใชรวมกน 2 ค ใหใชเสนตรง 3 เสน ( ) แทนอเลกตรอนทใชรวมกน 3 ค

ตวอยางสตรแบบเสน

1. สตรแบบเสนของกาซไฮโดรเจน (H2) สตรแบบจดของ H2 คอ H : H

จะเหนไดวา H ทงสองอะตอมใชอเลกตรอนรวมกน 1 คจงใชเสนตรง 1 เสนเขยนแทนอเลกตรอนค รวมพนธะ โดยเขยนไวระหวาง H ทงสองอะตอม

เพราะฉะนนสตรโครงสรางแบบเสนของ H2 จงเปน H - H

2. สตรโครงสรางแบบเสนของกาซไฮโดรเจนฟลออไรด (HF)

สตรแบบจดของ HF คอFH

จะเหนไดวาอะตอม H กบ F มการใชอเลกตรอนรวมกนเพยง 1 ค จงใชเสนตรง 1 เสนแทนอเลกตรอนครวมพนธะ

เพราะฉะนนสตรแบบเสนของ HF จงเปน H - F

3. สตรแบบเสนของกาซไฮโดรเจนซลไฟด (H2S)

สตรแบบจดของ H2S คอH S H

จะเหนไดวา H และ S ใชอเลกตรอนรวมกน 1 คจงใชเสนตรง 1 เสนแทนอเลกตรอนครวม พนธะ 1 ค

ในโมเลกลของ H2S จงม 2 พนธะโคเวเลนต เพราะฉะนน สตรแบบเสนของ H2S คอ H - S - H

4. สตรแบบเสนของกาซแอมโมเนย (NH3)

สตรแบบจดของ NH3 คอH

H N H

เพราะฉะนนสตรแบบเสน ของ NH3 จงเปนH

H N H

5. สตรแบบเสนของฟอสฟอรสไตรคลอไรด (PCl3)

สตรแบบจดคอ

Cl P ClCl

เพราะฉะนนเขยนสตรแบบเสนไดเปน

Cl P ClCl

หมายเหต

ก. การเขยนสตรโครงสรางแสดงพนธะโคเวเลนตทง 2 แบบนเปนเพยงสตรทเขยนขนเพอความ สะดวกเทานนไมไดแสดงตำาแหนงทแนนอนของอเลกตรอน อเลกตรอนทใชรวมกนซงเขยนไวระหวางอะตอมครวมพนธะ

กไมไดหมายความวาอเลกตรอนทงคจะตองอยระหวางนวเคลยสทงสองตลอดเวลา อเลกตรอนทงคอาจจะไปอยสวนอน ๆ ของอะตอมได แตอยางไรกตามโอกาสทจะพบอเลกตรอนทงคอย ระหวางนวเคลยสทงสองมมากกวาบรเวณอน ๆ

ข. การเขยนสตรโครงสรางทงสองแบบน จดหรอเสนเพยงแตแสดงจำานวนพนธะทแตละอะตอมสรางขน ไมไดแสดงตำาแหนงของพนธะหรอตำาแหนงทแนนอนของอเลกตรอน รวมทงไมไดแสดงโครงสรางของโมเลกล

ตารางท6.1 ตวอยางสตรแบบจดและสตรแบบเสนของโมเลกลโคเวเลนตบางชนด

ชอสาร สตรโมเลกล อะตอมองคประกอบ สตรแบบจด สตรแบบเสนคลอรน Cl2 Cl Cl Cl Cl Cl - Clออกซเจน O2 O O OO O = Oไนโตรเจน N2 N N N N N Nคารบอนไดออกไซด CO2 C 2( O )O C OO = C =Oนำา H2O 2(H ) O H O HH - O - Hไฮโดรเจนไซยาไนด HCN H C NH C NH - C Nเอธานอล C2H5O

H6(H )2( C )O

H C C O HH HH H HH

HHH C C O H

มเธน CH4 C 4(H )HH

H C H H C HH

Hกรดคารบอนก H2CO3 O C 2(H ) 3( )

OH O C O HH - O - C - O - H

Oกรดอะซตก CH3CO

OH2( )4(H )2( C )O

HH

H C C O HO

H C C O HH

H

O

โบรอนไตรคลอไรด BCl3 B 3( Cl ) Cl B ClCl

Cl - B - ClCl

ฟอสฟน PH3 P 3(H ) H P HH H

H P H

เอธลน C2H4 2( C )4(H ) H C C HH H HH

H C C H

กฎออกเตต (Octet rule) จากการศกษาเกยวกบธาตเฉอย เชน He , Ne , Ar , Kr พบวาเปนธาตทจดอยใน

ประเภทโมเลกลอะตอมเดยวทกสถานะ คอใน 1 โมเลกลของธาตเฉอยจะมเพยง 1 อะตอมทงสถานะของแขง

ของเหลว และกาซในธรรมชาตเกอบจะไมพบสารประกอบของธาตเฉอยเลย แสดงวาธาตเฉอยเปนธาตทเสถยรมาก เกดปฏกรยาเคมกบธาตอน ๆ ไดยาก การทกาซเฉอยมความเสถยรมาก ทำาใหนกวทยาศาสตรสนใจทจะคนควาถง

เหตผลททำาใหธาตเฉอยมความเสถยร และจากการศกษาโครงสรางอะตอมของธาตเฉอยพบวาธาตเฉอยมการจดเรยง

อเลกตรอนวงนอกสดเหมอนกน คอ ม 8 เวเลนตอเลกตรอน ( ยกเวนธาต He ม 2 เวเลนตอเลกตรอน) เชน

2He = 210Ne = 2 , 818Ar = 2 , 8 , 836Kr = 2 , 8 , 18 , 8

เมอเปรยบเทยบกบโครงสรางอะตอมของธาตอน ๆ เชน H , O , N1H = 18O = 2 , 67N = 2 , 5

ธาตเหลานมเวเลนตอเลกตรอนนอยกวา 8 ในธรรมชาตจะไมสามารถอยเปนอะตอมเดยว ๆ ได ซงแสดงวา

ไมเสถยร ตองรวมกนเปนโมเลกลซงอาจจะม 2 อะตอมหรอมากกวา การทธาตเฉอยม 8 เวเลนตอเลกตรอน แลวทำาใหเสถยรกวาธาตอน ๆ ซงมเวเลนตอเลกตรอนไมเทากบ 8 ทำาใหนกวทยาศาสตรเชอวาโครงสรางของอะตอม

ทม 8 เวเลนตอเลกตรอนเปนสภาพทอะตอมเสถยรทสด ดงนนธาตตาง ๆ ทมเวเลนตอเลกตรอนนอยกวา 8 จงพยายามปรบตวใหมโครงสรางแบบธาตเฉอย เชน

โดยการรวมตวกนเปนโมเลกลหรอใชอเลกตรอนรวมกนเพอทำาใหเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 8 สวนไฮโดรเจนจะ พยายามปรบตวใหมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 2 เหมอนธาต He

การทอะตอมของธาตตาง ๆ รวมตวกนดวยสดสวนททำาใหมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 8 น นกวทยาศาสตร ไดตงเปนกฎเรยกวา กฎออกเตต

ดงนนธาตตาง ๆ จงพยายามรวมตวกน เพอใหเปนไปตามกฎออกเตต ซงจะทำาใหไดสารประกอบหรอโมเลกลท อยในสภาพทเสถยร สำาหรบการรวมตวกนดวยพนธะโคเวเลนตจะมการใชเวเลนตอเลกตรอนรวมกนระหวางอะตอมค

รวมพนธะ อเลกตรอนทใชรวมกนถอวาเปนอเลกตรอนของอะตอมครวมพนธะทงสอง

เชน F2 มสตรแบบจดเปนF F

อะตอมของ F มเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 7

เมอเกดพนธะโคเวเลนตมการใชอเลกตรอนรวมกน 1 ค ซงอเลกตรอนทใชรวมกน 1 คนถอวาเปนของ ฟลออรนทง 2 อะตอม ทำาใหฟลออรนแตละอะตอมใน F2 มเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 8

จำานวนเวเลนตอเลกตรอนของธาตแตละชนดอาจจะแสดงใหเหนไดชดเจนขนโดยการเขยนวงกลมลอมรอบแต ละลอะตอม จำานวนอเลกตรอนทอยในวงกลมของธาตใดกจดวาเปนของธาตนน

เชน

F F

ตารางท6.2 ตวอยางโครงสรางอะตอมของธาตในสารประกอบชนดซงเปนไปตามกฎออกเตตHe Ne Ar

H O HH2O

O C OCO2

H C NHCN

Cl P ClCl

PCl3

O H C H

CH2O NH3

H N HH

H H C H

CH4

H H O C O HO

H2CO3

H C C HH HC2H4

ขอยกเวนสำาหรบกฎออกเตต ดงทไดกลาวมาแลววาอะตอมของธาตตาง ๆ มกจะรวมตวกนเปนสารประกอบเพอใหเปนไปตามกฎออกเตต ซง

จะทำาใหสารประกอบนนอยในสภาพทเสถยร เชน H2O , PCl3 , NH3 , CO2 แตอยางไรกตามเมอมการศกษาใหกวางขวางออกไปกพบวาสารประกอบบางชนดมการจดเรยงอเลกตรอนไมเปนไปตามกฎออก

เตต บางชนดมเวเลนตอเลกตรอนนอยกวา 8 และบางชนดมเวเลนตอเลกตรอนมากกวา 8 ซงสารตาง ๆ เหลาน แมวาจะไมเปนไปตามกฎออกเตต แตกอยในภาวะทไมเสถยร จดวาเปนขอยกเวนสำาหรบกฎออกเตต ซงสรปไดดงน

ก. พวกทไมครบออกเตต ไดแกสารประกอบของธาตในคาบท 2 ของตารางธาต ทมเวเลนตอเลกตรอนนอยกวา 4 เชน 4Be

และ 5B 4Be = 2 , 2 เวเลนตอเลกตรอนเทากบ 25B = 2 , 3 เวเลนตอเลกตรอนเทากบ 3

ธาต Be และ B เมอเกดเปนสารประกอบโคเวเลนตทว ๆ ไปจะไมครบออกเตต

ตวอยางเชน BF3 , BCl3 , BeCl2 และ BeF2 เปนตน ใน BF3 ธาต B จะมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 6 ซงไมครบออกเตต ในขณะทธาต

F ครบออกเตตF B F

F

ใน BeCl2 ธาต Be จะมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 4 ซงไมครบออกเตต ในขณะท

ธาต Cl ครบออกเตตCl Be Cl

แตถาธาตเหลานเกดเปนสารประกอบเชงซอน บางชนดจะเปนไปตามกฎออกเตต เชน BF4-,

BCl3.NH3 ใน BF4

- ทง B และ F ตางกมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 8 เปนไปตามกฎออกเตต

F B FF

F -

ใน BCl3.NH3 ทง B , Cl , N และ F ตางกเปนไปตามกฎออกเตต

Cl BCl

ClN HH

H

ข. พวกทเกนกฎออกเตต ตามทฤษฎสารประกอบของธาตทอยในคาบท 3 ของตารางธาตเปนตนไป สารมารถสรางพนธะแลวทำาให

อเลกตรอนเกน 8 ได ( ตามกฎการจดอเลกตรอน 2n2 ในคาบท3 สามารถมอเลกตรอนไดเตมทถง 18 อเลกตรอน) แตอยางไรกตามพวกทเกนออกเตตมกจะพบในสารประกอบบางตวของ P , S และโลหะทรานซชน

เชนใน PCl5 , SF6 , Fe(CN)63- , Co(NH3)6

2+ , SiF62- และ Icl3

เปนตน

ใน PCl5 ธาต P เกดพนธะกบ Cl รวม 5 พนธะจงมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 10 ซงเกนออกเตต ( 1 พนธะหรอ 1 เสนประกอบดวย 2 อเลกตรอน) สำาหรบ PCl3 หรอ สารประกอบอน ๆ ของธาต P สวนมากเปนไปตามกฎออกเตต

PCl

ClClCl

Cl ใน SF6 ธาต S เกดพนธะกบ F รวม 6 พนธะจงมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 12 ซง

เกนออกเตต แตใน SF2 หรอสารประกอบอน ๆ ของธาต S สวนมากเปนไปตามกฎออกเตต

SF

FF

FFF

ใน ICl3 ธาต I เกดพนธะกบ Cl รวม 3 พนธะและมอเลกตรอนคโดดเดยว 2 ค จง

รวมเปน 10 อเลกตรอน ซงเกนออกเตต แต ICl หรอสารประกอบอน ๆ ของ I สวนใหญเปนไปตามกฎออกเตต

I ClClCl

ใน Co(NH3)62+ ธาต Co เกดพนธะกบ N ใน NH3 รวม 6 พนธะจงมเว

เลนตอเลกตรอนเทากบ 12 ซงเกนออกเตต

CoNH3

NH3 NH3NH3

NH3 NH3 นอกจากสารประกอบทไมเปนไปตามกฎออกเตตดงทไดกลาวมาแลว ยงมสารประกอบอน ๆ อกบาง

ชนดซงไมเปนไปตามกฎออกเตต เชน ออกไซดบางตวของธาตไนโตรเจน ( NO และ NO2 )และออกไซดของ คลอรน (ClO2) เปนตน ธาตเหลาน (N และ Cl) สามารถมอเลกตรอนทไมไดจบค หรออเลกตรอนเดยว

(Unpaired electron) ซงทำาใหแสดงสมบตเปน paramagnetic ได

ใน NO ธาต N มเพยง 7 อเลกตรอนซงไมเปนไปตามกฎออกเตตN O

ในNO2 ธาต N เกดพนธะกบธาต O แตมอเลกตรอนเพยง 7 ซงไมครบออกเตตN OO

ในClO2 ธาต Cl เกดพนธะกบธาต O แตมอเลกตรอนเพยง 7 ซงไมครบออกเตตO Cl O

ประโยชนของกฎออกเตต กฎออกเตต นอกจากจะใชสำาหรบเขยนสตรโครงสรางสารแลว ยงสามารถใชชวยทำานายสดสวนจำานวนอะตอม

ของธาตททำาปฏกรยากน และทำานายสตรของสารประกอบตาง ๆ ได ตวอยางเชน

1. ทำานายวาสารประกอบระหวางธาตคลอรนกบธาตฟลออรน ควรจะมสตรเปน ClF เนองจากธาต Cl และ F ตางกเปนธาตหมท 7 จงมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 7 ทง Cl และ

F ตางกตองการอก 1 อเลกตรอนจงจะครบออกเตต ดงนนจงสรางพนธะ 1 พนธะ แสดงวา Cl กบ F ควรจะรวมกนเปนสารประกอบโดยใชอยางละ 1 อะตอม

Cl + F Cl F Cl - Fหรอ

2. กรณสารประกอบฟอสฟอรสกบคลอรน

โดยอาศยกฎออกเตตจะทำานายไดวาสตรของสารประกอบควรจะเปน PCl3 เพราะ ธาต P เปนธาต หมท 5 ม 5 เวเลนตอเลกตรอน ตองการอก 3 อเลกตรอน หรอตองเกด 3 พนธะ จงจะครบออกเตต

ในขณะท Cl เปนธาตหมท 7 ม 7 เวเลนตอเลกตรอน ตองการอกเพยง 1 อเลกตรอนหรอตองการเกด เพยง 1 พนธะกจะครบออกเตต

เพอใหทง P และ Cl ครบออกเตต จงตองใช Cl 3 อะตอมตอ P 1 อะตอม สตรของ

สารประกอบจงเปน PCl3

ClCl P ClCl P Cl3( Cl ) +P

Clหรอ

3. กรณของสารประกอบระหวางไนโตรเจนกบไฮโดรเจน

โดยใชกฎออกเตต จะทำานายไดวาสารประกอบควรจะเปน NH3 ธาต N ม 5 เวเลนตอเลกตรอน ตองการอก 3 อเลกตรอนจงจะครบออกเตตซงกทำาไดโดยการเกด

3 พนธะ สวนธาต H ม 1 เวเลนตอเลกตรอนตองการอก 1 อเลกตรอนจงจะครบ 2 อเลกตรอน เหมอนธาต He ซงกทำาไดโดยการเกด 1 พนธะ

ดงนน N 1 อะตอมตองการ 3 พนธะ จงตองรวมกบ H 3 อะตอม ซงแตละอะตอมตองการ 1 พนธะ เพอใหทง N และ H ครบออกเตต สตรของสารประกอบจงเปน NH3

H N HHH

N3(H ) + H N Hหรอ

4. กรณสารประกอบระหวางคารบอนกบคลอรน

โดยใชกฎออกเตต จะทำานายไดวาสตรของสารประกอบควรจะเปน CCl4 ธาต C ม 4 เวเลนตอเลกตรอน ตองการอก 4 อเลกตรอนจงจะครบออกเตต ดงนนจงตองเกด

4 พนธะ สวน ธาต Cl ม 7 เวเลนตอเลกตรอน ตองการอก 1 อเลกตรอนจงจะครบออกเตต ดงนนจง

ตองเกด 1 พนธะ เพราะฉะนน C 1 อะตอม ตองการ 4 พนธะ จงตองรวมกบ Cl 4 อะตอม ซงแตละอะตอม

ตองการ 1 พนธะ จงจะทำาให C และ Cl ครบออกเตต สตรของสารประกอบจงเปน CCl4

หรอCl

C4( Cl ) + Cl C Cl Cl C ClCl

ClCl

5. กรณสารประกอบระหวางคารบอนกบกำามะถน

โดยใชกฎออกเตต จะทำานายไดวาสตรของสารประกอบควรจะเปน CS2

ธาต C ม 4 เวเลนตอเลกตรอน ตองการอก 4 อเลกตรอนจงจะครบออกเตต ดงนนจงเกด 4 พนธะ สวนธาต S ม 6 มเวเลนตอเลกตรอนตองการอก 2 อเลกตรอนจงจะครบออกเตต ดงนนจงเกด 2

พนธะ

เพราะฉะนน C 1 อะตอมตองการ 4 พนธะ จงตองรวมกบ S 2 อะตอม ซงแตละอะตอม

ตองการ 2 พนธะ เพอใหทง C และ S ครบออกเตต สตรของสารประกอบจงเปน CS2

C + 2( S ) S C S S = C = Sหรอ แบบทดสอบท6.1

1. ขอใดทมอเลกตรอนครวมพนธะและอเลกตรอนคโดดเดยวรอบอะตอม A เปนไปตามกฎออกเตต

A A A A

A A A A

.ก .ข .ค .ง

.จ .ฉ .ช .ซ

2. จงเขยนสตรแบบจด และสตรแบบเสนของสารตอไปน

PCl3 SF2 BeF2 H2Se SnCl4

เฉลยแบบทดสอบท 6.1 1. ขอ ก. ง. จ. และ ช.2. แนวคด

ClCl P ClCl P Cl

ClF Be F F - Be - F

F S F F - S - FH Se H H - Se - H

ClCl Sn ClCl Sn Cl

Cl

Cl Cl

ชนดของพนธะโคเวเลนต ชนดของพนธะโคเวเลนต พจารณาจากจำานวนอเลกตรอนทใชรวมกนของอะตอมครวมพนธะ ดงน

ก. พนธะเดยว เปนพนธะโคเวเลนตทเกดจากอะตอมคสรางพนธะทงสองใชอเลกตรอนรวมกน 1 ค ใช

เสน ( - ) แทนพนธะเดยว เชน

Cl Cl Cl - Cl H P H

H HH P H

ข. พนธะค เปนพนธะโคเวเลนตทเกดจากอะตอมคสรางพนธะทงสองใชอเลกตรอนรวมกน 2 ค ใชเสน 2 เสน ( = ) แทน 1 พนธะค เชนพนธะระหวาง O ใน O2 , O กบ C ใน CO2 , C กบ H ใน C2H4

OO O = OO C OO = C = O

H C C HH H HH

H C C H

ค. พนธะสาม เปนพนธะโคเวเลนตทเกดจากอะตอมคสรางพนธะทงสองใชอเลกตรอนรวมกน 3 ค ใช

เสน 3 เสน ( ) แทน 1 พนธะสาม เชน พนธะระหวาง N กบ N ใน N2 , N กบ C ใน HCN

N N N NH C N H - C N

พนธะโคออรดเนตโคเวเลนต (Co-ordinate covalent bond) เปนพนธะโคเวเลนตอกประเภทหนงซงแตกตางไปจากพนธะโคเวเลนตทกลาวมาแลว จากสตรโครงสรางของ

พนธะโคเวเลนตจะเหนไดวา เปนพนธะทเกดจากการใชอเลกตรอนรวมกนระหวางอะตอมคสรางพนธะ โดยทอเลกตรอนท

ใชรวมกนนจะไดจากอะตอมคสรางพนธะ อยางละเทา ๆกน เชนในโมเลกลของ O2 แตละอะตอมของ O จะให อเลกตรอน 2 ตว มาใชรวมกนเกดเปนพนธะค

O O กรณ HCN อะตอมของ H และ C จะใหอเลกตรอน 1 ตว มาใชรวมกนเกดเปนพนธะเดยวใน

ขณะทอะตอมของ C และ N ตางกให 3 อเลกตรอนมาใชรวมกนเกดเปนพนธะสาม H C N H - C N

แตในกรณทเปนพนธะโคออรดเนตโคเวเลนตจะเปนการใชอเลกตรอนรวมกนอกแบบหนง โดยทอเลกตรอนค

รวมพนธะทง 2 ตว จะไดมาจากอะตอมคสรางพนธะเพยงอะตอมเดยว อกอะตอมหนงเพยงแตเขามาใชอเลกตรอนดวยเพอใหครบออกเตตเทานน

พจารณาสตรโครงสรางของโมเลกล SO2 เพอใหเหนลกษณะของการจดอเลกตรอนอยางชดเจน

กำาหนดให แทนอเลกตรอนของ S และ x แทนอเลกตรอนของ O

S ม 6 เวเลนตอเลกตรอน สตรแบบจดคอS

O ม 6 เวเลนตอเลกตรอน สตรแบบจดคอO

เพอใหเหนการรวมตวกนของ S และ O ใน SO2 เปนไปตามกฎออกเตต จะตองมการใชอเลกตรอนรวมกนซงเขยนเปนสตรแบบจดไดดงน

S + 2( )O O S O

พจารณาพนธะทเกดขนระหวางอะตอมของ O ทางซายกบ S ซงมการใชอเลกตรอนรวมกน 2 ค โดยทอะตอมทงสองตางกให 2 อเลกตรอนมาใชรวมกนเปนพนธะค

SO

หลงจากทเกดพนธะค จะพบวาทง O และ S ตางกครบออกเตตแลว ซงถา S ยงคงเกดพนธะโคเว เลนตธรรมดากบอะตอมของ O ทางขวา ไมวาจะเปนพนธะเดยวหรอคกจะทำาใหอเลกตรอนของ S เกนออกเตต

ทนท เชนถาเกดพนธะคจะทำาให S มอเลกตรอนถง 10 ตว ซงไมเปนไปตามกฎออกเตต

OSO

เพอใหสตรโครงสรางเปนไปตามกฎออกเตตทงอะตอมของ S และอะตอมของ O ทเหลอทางขวาจงไดม การใชอเลกตรอนรวมกน 1 คแบบใหม โดยทอเลกตรอนครวมพนธะ 1 คนไดจากอะตอมของ S เพยงอะตอม

เดยว ไมใชไดจากอะตอมของ S และ O รวมกนเหมอนพนธะโคเวเลนต โดยทวไปการท S ใหอเลกตรอน 1 คใชรวมกบ O ทางขวาทำาให O ทางขวาครบออกเตตในขณะท S กยงคงครบออกเตต เนองจากเปนการใช

อเลกตรอนรวมกน 1 ค พนธะดงกลาวนจงเปนพนธะโคเวเลนตชนดพนธะเดยว แตเพราะลกษณะของการเกดพนธะ “แตกตางจากพนธะโคเวเลนตทว ๆ ไป จงเรยกพนธะทเกดจากการใชอเลกตรอนรวมกนแบบนวา พนธะโคออรดเนตโค

”เวเลนต

การเขยนสตรแบบเสนเพอแสดงพนธะโคออรดเนตโคเวเลนตอาจจะใชเสนตรง 1 เสน ( - ) แทน 1 พนธะโคออรดเนตโคเวเลนตเหมอนกบพนธะโคเวเลนตทว ๆ ไป กได หรออาจจะใชลกศร ( ) แทนกได โดยทหว

ของลกศรจะชไปยงทศทางของอะตอมคสรางพนธะทเขามาใชอเลกตรอนรวมดวย การทใชลกศรแทนพนธะโคออรดเนต โคเวเลนตกเพอใหแตกตางจากพนธะโตเวเลนตธรรมดา เปนการชเฉพาะใหเหนถงการใชอเลกตรอนรวมกนอกแบบหนง

กรณของกาซ SO2 เมอเขยนสตรแบบเสนแสดงโครงสรางของโมเลกลจะไดดงน

OSOสตรแบบจด

O = S - O หรอ O = S Oสตรแบบเสน

SO แสดงวาเปนพนธะโคออรดเนตโคเวเลนต ซงเกดจากการใชอเลกตรอนรวมกน 1 ค โดย

อเลกตรอนทงคนนไดมาจากอะตอมของ S

ตวอยางสารประกอบอน ๆ ทเกดพนธะโคออรดเนตโคเวเลนต

1. กาซโอโซน (O3) O O Oสตรแบบจด O O = O O - O = Oสตรแบบเสน หรอ

2. กรดคลอรส (HClO2)H O Cl O

สตรแบบจด

H - O - Cl O หรอ H - O - Cl - O

สตรแบบเสน

เรโซแนนซ

เรโซแนนซ (Resonance) คอ ปรากฏการณอยางหนงทเกดกบสารบางชนดทไมสามารถจะเขยน สตรโครงสรางแทนไดเพยงสตรเดยวตามสมบตทเปนจรง จงเขยนอยในรปทเรยกวา เรโซแนนซ หรอ เรโซแนนซไฮบร

จด (Resonance hybrid) สตรโครงสรางของ SO2 เขยนสตรโครงสรางใหเปนตามกฎออกเตตจะพบวา SO2 มพนธะ S

กบ O เปนพนธะค 1 พนธะ และพนธะเดยว 1 พนธะ ดงน

O S O SO O O O

S 1 2แบบ แบบ

เขยนแทนดวยO OS

แรโซแนนซไฮบรดจ

SO2 มสตรโครงสราง 2 แบบ ซงแตละแบบเหนไดวานวเคลยสของอะตอมอยในตำาแหนงเหมอนกน

ตางกนทการจดเวเลนตอเลกตรอนรอบนวเคลยส และจากผลการทดลองพบวาความยาวพนธะระหวาง S กบ O เทากบ 143 pm เทากนทงสองพนธะ ซงเปนพนธะมลกษณะเหมอนกนคอเปนพนธะชนดเดยวกน แสดงวา

สตรโครงสรางของ SO2 ทงสองแบบ ไมถกตอง แตเขยนเชนนนกเพอเขยนใหเปนไปตามกฎออกเตตเทานน สวนมากนยมเขยนสตรแบบเรโซแนนซ

จากการศกษาความยาวพนธะระหวาง S กบ O ใน SO2 พบวามคาอยระหวางพนธะคและพนธะ เดยวของ S กบ O อาศยขอมลขางตนอธบายไดวา S 1 อะตอมกบ O 2 อะตอมใชอเลกตรอนรวม

กน 3 คดเสมอนวา S กบ O แตละอะตอมใชอเลกตรอนเฉลยรวมกน 1 1/2 ค คอจำานวน

อเลกตรอนทรวมพนธะทง 3 คมอย 2 คทอยระหวางอะตอมของ S กบอะตอมของ O ทงสอง สวนท

เหลออกคหนงจะเคลอนทไปมาระหวางอะตอมของ S กบอะตอมของ O ทงสองเปนผลใหความยาวพนธะทงสองเทากน

ตวอยางสารบางชนดทมโครงสรางเปนแบบเรโซแนนซ

โอโซน (O3)O

O Oสตรตามกฎออกเตต

O OO128 pm128 pm116.5 0

O - O ความยาวพนธะ เทากนทงสองขาง

O OO

1 2แบบ แบบ

OO OเขยนแทนดวยO O

O

ไนโตรเจนไดออกไซด (NO2)N

O OO - N = O O = N - O O N Oเขยนแทนดวย 1 2แบบ แบบ

ไนเตรตไอออน (NO3- )

NO

O O OO

ON N

O

O ONO

O O

- - - -

สตรแบบออกเตต 1 2 3แบบ แบบ แบบ

เขยนแทนดวยNO

O O

ไซยาเนตไอออน (OCN- )[ N - C O ]- [ N = C = O ]- [ N C - O ]- N C Oเขยนแทนดวย

1 2 3แบบ แบบ แบบ

คารบอเนตไอออน (CO32- )

OO

OCเขยนแทนดวย

1 2 3แบบ แบบ แบบสตรแบบออกเตต

2-2-2-2-

OO

OC

OO

OCC

O

O OOOOC

เบนซน (C6H6)

CC C C

CC CC C C

CCHH

H

HH

H HH

H

HH

H CC C C

CCเขยนแทนดวย

HH

HH

H

H

1 2แบบ แบบโครงสรางแรโซแนนซ

แบบทดสอบท6.2 1. เขยนสตรโครงสรางแบบเสนและเปรยบเทยบความยาวพนธะ C กบ O ในโมเลกล CO2 ,

CH2O , และ CH3OH2. เขยนโครงสรางแบบเรโซแนนซของ NO2

- , NO3- และเปรยบเทยบความยาวพนธะ N

กบ O ในสารทงสอง

เฉลยแบบทดสอบท 6.21.เฉลย

สตรแบบเสนตรง CO2 คอ O = C = O

CH2O คอH - C - H

O

CH3OH คอ

H - C - O - HH

H เมอเปรยบเทยบความยาวพนธะ C กบ O ใน CO2 = CH2O < CH3OH

2.เฉลย

โครงสรางเรโซแนนซของ NO2- คอ O - N = O O = N - O

พนธะ N - O ใชอเลกตรอนเฉลยขางละ 1 21 ค

โครงสรางเรโซแนนซของ NO3- คอ

OO

ON N

O

O ONO

O O

- - -

1 2 3แบบ แบบ แบบ

พนธะ N - O ใชอเลกตรอนเฉลยขางละ 1 31 ค

ดงนนความยาวพนธะใน NO2- < NO3

-

การเขยนสตรโมเลกล และการเรยกชอสารประกอบโคเวเลนต

ก. การเขยนสตรสารประกอบโคเวเลนต1. ใหเรยงลำาดบธาตใหถกตองตามหลกสากล ดงนคอ Si , C , Sb , As , P , N

, H , Te , Se , S , At , I , Br , Cl , O , F ตามลำาดบ2. ในสารประกอบโคเวเลนต ถาอะตอมของธาตมจำานวนอะตอมมากกวาหนงใหเขยนจำานวนอะตอมดวย

ตวเลขแสดงไวมมลางทางขวา ในกรณทธาตในสารประกอบนนมเพยงอะตอมเดยวไมตองเขยนตวเลขแสดงจำานวนอะตอม

3. หลกการเขยนสตรสารประกอบโคเวเลนตทมอะตอมของธาตจดเวเลนตอเลกตรอน เปนไปตามกฎออก เตต ใชจำานวนอเลกตรอนครวมพนธะของแตละอะตอมของธาตคณไขว เชน

สตรของสารประกอบของธาต H กบ S ; H และ S มเวเลนตอเลกตรอน 1 และ 6 ตามลำาดบ ดงนน H และ S ตองการอเลกตรอนครวมพนธะจำานวน 1 และ 2 ตามลำาดบ

เพอใหแตละอะตอมของธาตมการจดอเลกตรอนแบบกาซเฉอย

21 H S = Hสตรของสารนเปน 2S1 Hหรอ 2S

สตรของสารประกอบของธาต S กบ C ; S และ C มเวเลนตอเลกตรอน 6 และ 4 ตามลำาดบ ดงนน S และ C ตองการอเลกตรอนครวมพนธะจำานวน 2 และ 4 ตามลำาดบ

เพอใหแตละอะตอมของธาตมการจดอเลกตรอนแบบกาซเฉอย

C S = Cสตรของสารนเปน 1S2 CSหรอ 24 22 1

สตรของสารประกอบของธาต N กบ Cl ; N และ Cl มเวเลนตอเลกตรอน 5 และ 7 ตามลำาดบ ดงนน N และ Cl ตองการอเลกตรอนครวมพนธะจำานวน 3 และ 1 ตามลำาดบ

เพอใหแตละอะตอมของธาตมการจดอเลกตรอนแบบกาซเฉอย

N Cl = Nสตรของสารนเปน 1Cl3 NClหรอ 33 1

ข. การเรยกชอสารประกอบโคเวเลนต

1. สารประกอบของธาตค ใหอานชอธาตทอยขางหนากอนแลว ตามดวยชอธาตทอยหลงโดยเปลยนเสยง

พยางคทายเปน ไอด ( ide)2. ใหระบจำานวนอะตอมของแตละธาตดวยเลขจำานวนในภาษากรกดงน

1 = mono- (มอนอ) 2 = di- (ได)3 = tri- (ไตร) 4 = tetra- (เตตระ)5 = penta- (เพนตะ) 6 = hexa- (เฮกซะ)7 = hepta- (เฮปตะ) 8 = octa- (ออกตะ)9 = mona- (โมนะ) 10 = deca- (เดคะ)

3. ถาสารประกอบนน อะตอมของธาตแรกมเพยงอะตอมเดยวไมตองระบจำานวนอะตอมของธาตนน แตถา “ ” ธาตขางหลงในสารประกอบใด ถงแมมเพยงหนงอะตอมกตองระบจำานวนอะตอมดวยคำาวา มอนอ เสมอ เชน

N2O3 อานวา ไดไนโตรเจนไตรออกไซด

PCl5 อานวา ฟอสฟอรสเพนตะคลอไรด

CO อานวา คารบอนมอนอกไซด

P2O5 อานวา ไดฟอสฟอรสเพนตะออกไซด

SiH4 อานวา ซลกอนเตตระไฮไดรด

H2O อานวา ไดไฮโดรเจนมอนอกไซด

แบบทดสอบท 6.31. จงอานชอสารประกอบโคเวเลนตตอไปน N2O4 , N2O5 , PCl3 , BCl3 , SO3 , P4O102.จงเขยนสตรสารประกอบโคเวเลนตตอไปน

ก. P กบ Clข. O กบ Cl

3.จงเขยนสตรจากชอสารประกอบตอไปน

ก. คารบอนเตตระคลอไรดข. ฟอสฟอรสเพนตระฟลออไรดค. ซลคอนไดซลไฟดง. เตตระฟอสฟอรสไตรซลไฟด

เฉลยแบบทดสอบท6.31. ไดไนโตรเจนเตตระออกไซด , ไดไนโตรเจนเพนตะออกไซด , ฟอสฟอรสไตรคลอไรด , โบรอนไตรคลอ

ไรด , ซลเฟอรไตรออกไซด , เตตระฟอสฟอรสเดคะออกไซด2. ก. PCl3 ข. OCl23. ก. CCl4

ข. PF5ค. SiS2ง. P4S3

พลงงานพนธะและความยาวพนธะพลงงานพนธะ

พลงงานพนธะ (Bond energy) คอ พลงงานทใชในการสลายพนธะระหวางอะตอมของธาต ภายในโมเลกลทอยในสถานะกาซออกเปนอะตอมเดยว เชน

H2 (g) + 436 kJ 2H (g) จากสมการกาซ H2 1 โมลตองการจะสลายเปน H อะตอม 2 โมล ตองใชพลงงาน 436

kJ HI (g) + 298 kJ H (g) + I (g)

จากสมการกาซ HI 1 โมลตองการสลายเปน H และ I อะตอมอยางละ 1 โมลตองใชพลงงาน 298 กโลจล

จากตวอยางขางตนนแสดงวาสารตางชนดกน จำานวนโมลเทากน พลงงานทใชสลายพนธะกตางกน

การสลายพนธะชนดเดยวกนในสารตางชนดกนจะใชพลงงานสลายไมเทากน เชน การสลายพนธะ C - H ใน CH4 และ C2H6 มคาไมเทากน

CH4 (g) + 435 kJ CH3 (g) + H (g)C2H6 (g) + 400 kJ C2H5 (g) + H (g)

แลการสลายพนธะชนดเดยวกนในสารเดยวกน (ทมพนธะชนดเดยวกน) กใชพลงงานสลายไมเทากน เชน การสลายพนธะ C - H ใน CH4

CH4 (g) + 435 kJ CH3 (g) + H (g)CH3 (g) + 464 kJ CH2 (g) + H (g)CH2 (g) + 422 kJ CH (g) + H (g)CH (g) + 339 kJ C (g) + H (g)

เมอรวมขนทง 4 เขาดวยกนจะไดวาCH4 (g) + 1660 kJ C (g) + 4H (g)

พลงงานททำาใหโมเลกล CH4 แตกออกเปนอะตอมในสภาวะกาซ เรยกวา Atomization energy และพลงงานเฉลยของพนธะ C - H ใน CH4 = 1660/4 = 415 kJ เรยกพลงงานคานวา พลงงานพนธะเฉลย ( Average bond energy ) อนง

จากตารางท 6.1 คาพลงงานเฉลยของพนธะ C - H ของสารทว ๆ ไป มคา 413 kJ ซงมคาตาง จากคาพลงงานเฉลยของพนธะ C - H ซงหาไดจาก CH4 เทานน

เนองจากพลงงานทใชสลายพนธะแตละพนธะในคอะตอมเดยวกนไมเทากน จงเปนการยากทจะจดจำาและไม

สะดวกตอการใช ดงนนเพอความสะดวกจงนยมใชพลงงานพนธะเฉลยแทน ดงในตารางท 6.1

ตารางท 6.3 พลงงานพนธะเฉลยระหวางอะตอมคตาง ๆ

พลงงานพนธะ (kJ/mol) หม 4 A หม 5 A หม 6 A หม 7 A

C - H 413C - C 348C - N 305C - F 485C - Cl 339C - Br 285C - I 240C - S 272

Si - H 323Si - Si 226Si - C 301Si - O 368

N - H 391N - N 163N - O 201N - F 272N - Cl 200N - Br 243

O - H 463O - O 146O - F 190O - Cl 203O - I 234

S - H 367

H - H 436H - F 567H - Cl 431H - Br 366H - I 298

F - F 159

C = C 614C C 839C = N 615C N 891C = O 745C O 1075

N = N 418N N 945

S - F 327S - Cl 253S - S 255

O = O 498

S = O 523S = S 418

Cl - F 253Cl - Cl 242

Br - F 237Br - Cl 218Br - Br 193

I - Cl 208I - Br 175I - I 151

ลกษณะสำาคญของพนธะเคม

1. พลงงานพนธะมหนวยเปน กโลจล/ โมล (kJ/mol) หรอกโลแคลอร/ โมล (kcal/mol) 2. พลงงานทใชในการสลายพนธะจำานวน 1 โมล หรอพลงงานทไดจากการเกดพนธะจำานวน 1 โมล

เรยกวา พลงงานพนธะ

3. พนธะชนดเดยวกน พลงงานทใชสลายพนธะและพลงงานทไดจากการเกดพนธะจำานวนเทากน มคาเทากน เสมอ แตถาสลายพนธะตางชนดกนจะใชพลงงานตางกน

4. พลงงานพนธะบอกใหทราบถงความแขงแรงของพนธะ คอ พนธะเคมทตองใชพลงงานสลายสงกวา จะม ความแขงแรงของพนธะมากกวาพนธะเคมทตองใชพลงงานสลายตำากวา นนคอ พนธะระหวางอะตอมคเดยวกน ความ

แขงแรงของพนธะเดยว < พนธะค < พนธะสาม5. ปฏกรยาเคมใด ๆ ทเกดขน โดยทวไปจะมการสลายพนธะเดม และการเกดพนธะใหม พลงงานท

เปลยนแปลงไปในปฏกรยา จะเทากบผลตางระหวางพลงงานทระบบดดเขาไปสลายพนธะเดมทงหมดกบพลงงานทระบบคายออกมาเมอเกดพนธะใหมทงหมด

H = (พลงงานทระบบดด) - (พลงงานทระบบคาย)

ถาระบบดดพลงงาน > คายพลงงาน พลงงานทเปลยนแปลง (H ) = ( ดด - คาย )

จะไดคา H มเครองหมายเปนบวก แสดงวาระบบมการเปลยนแปลงเปนแบบดดพลงงาน

ถาระบบดดพลงงาน < คายพลงงาน พลงงานทเปลยนแปลง (H ) = ( ดด - คาย )

จะไดคา H มเครองหมายเปน ลบ แสดงวาระบบมการเปลยนแปลงเปนแบบคายพลงงาน

6. ในปฏกรยาเคมใด ๆ ทมแตการสลายพนธะ ไมมการเกดพนธะใหม เปนปฏกรยาดดพลงงาน (Endothermic Reaction) เชน

O2 (g) + 498 kJ 2O (g)หรอ O2 (g) 2O (g) ; H = +498 kJ

CH4 (g) + 1660 kJ C (g) + 4 H (g) หรอ CH4 (g) C (g) + 4 H (g) ; H = +1660

kJ

7. ในปฏกรยาเคมใด ๆ ทมแตการเกดพนธะใหม ไมมการสลายพนธะ จะเปนปฏกรยาคายพลงงาน (Exothermic Reaction) เชน

O (g) + 2H (g) H2O (g) + 926 kJ หรอ O (g) + 2H (g) H2O (g) ; H = - 926 kJ

Cl (g) + Cl (g) Cl2 (g) + 242 kJหรอ Cl (g) + Cl (g) Cl2 (g) ; H = - 242 kJ

8. ในปฏกรยาเคมใด ๆ ทมทงการสลายพนธะและการเกดพนธะใหม ปฏกรยานนอาจจะเปนการเปลยนแปลง ประเภทดดหรอคายพลงงานกได ทงนขนอยกบพลงงานทใชในการสลายพนธะ กบพลงงานทเกดจากการสรางพนธะใหม

เปนเกณฑ ปฏกรยาทมพลงงานทใชสลายพนธะทงหมด มากกวาพลงงานทไดจากการเกดพนธะใหมทงหมด เรยก

ปฏกรยานนวา ปฏกรยาดดพลงงาน เชน

2NH3 (g) + 92 kJ N2 (g) + 3H2 (g) หรอ 2NH3 (g) N2 (g) + 3H2 (g) - 92 kJ หรอ 2NH3 (g) N2 (g) + 3H2 (g) ; H = + 92 kJ ปฏกรยาทมพลงงานทใชสลายพนธะทงหมด นอยกวาพลงงานทไดจากการเกดพนธะใหมทงหมดเรยก

ปฏกรยานนวา ปฏกรยาคายพลงงาน เชน

H2 (g) + F2(g) 2HF (g) + 539 kJ หรอ H2 (g) + F2(g) -539 kJ 2HF (g) หรอ H2 (g) + F2(g) 2HF (g) ; H = -539

kJ

9. สำาหรบปฏกรยาเคมทมทงการสลายพนธะและการเกดพนธะใหม แตไมทราบพลงงานพนธะกอาจจะคาด คะเนไดวาเปนปฏกรยาประเภทดดหรอคายพลงงานได โดยใชจำานวนพนธะทสลายและจำานวนพนธะทเกดขนใหมเปน

เกณฑ คอ ถาจำานวนพนธะทสลายทงหมดของสารตงตน มากกวาจำานวนพนธะทเกดใหมของสารผลตภณฑทงหมดก

เปนประเภทดดความรอน ถานอยกวา กเปนประเภทคายพลงงาน หรอพจารณาไดจากลกษณะของปฏกรยา คอ ถา เปนการสลายโมเลกลใหญออกเปนโมเลกลเลก ๆ สวนมากเปนปฏกรยาดดพลงงาน แตถาเปนการรวมโมเลกลเลก ๆ

เกดเปนโมเลกลใหญ หรอเปนปฏกรยาการเผาไหม สวนมากเปนปฏกรยาคายความรอน เชน

2NH3 (g) + 92 kJ N2 (g) + 3H2 (g) ดดพลงงาน

C2H4 (g) C2H2 (g) + H2( g) ดดพลงงาน

H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) คายพลงงาน

2C2H2 (g) + 5O2 (g) 4CO2(g) + 2H2O (g) คายพลงงาน

แบบทดสอบท 6.41. H2S (g) + 734 kJ 2H (g) + S (g)

พลงงานพนธะ (H - S) ………………เทากบ ..2. XY3 (g) + 648 kJ X (g) + 3Y (g)

พลงงานพนธะ (X - Y) ………………เทากบ ..3. การเปลยนแปลงตอไปนเปนประเภทดดพลงงานหรอคายพลงงาน

ก. P (g) + 3H (g) PH3 (g)ข. CI4 (g) C (g) + 4I (g)ค. Cl (g) + e- Cl- (g)ง. Na (g) Na+ (g) + e-

จ. 2ClF (g) Cl2 (g) + F2(g)

เฉลยแบบทดสอบท6.41. พลงงานพนธะ (H - S) เทากบ 367 kJ2. พลงงานพนธะ (X - Y) เทากบ 228 kJ3. ก. คายพลงงาน ข. ดดพลงงาน ค. คายพลงงาน ง. ดดพลงงาน จ. บอกไมไดวาเปนดดหรอคายพลงงาน เพราะไมทราบพลงงานพนธะ

การคำานวณพลงงานกบปฏกรยาเคม

ตวอยางท 1 จงคำานวณพลงงานความรอนในการเกด HCl จากปฏกรยาH - H (g) + Cl - Cl (g) 2 H - Cl (g)

กำาหนดพลงงานพนธะ *D(H - H) = 436 kJ/mol D(Cl - Cl) = 242 kJ/mol D(H - Cl) = 431 kJ/mol

วธทำา

พนธะทสลาย ม (H - H) 1 โมล(Cl - Cl) 1 โมล

พลงงานทใชสลายพนธะทงหมด = D(H - H) + D(Cl - Cl)= 436 + 242 kJ= 678 kJ

พนธะทเกดม ( H - Cl ) 2 โมล พลงงานทเกดจากการสรางพนธะทงหมด = 2 D(H - Cl)

= 2 (431) kJ= 862 kJ

พลงงานความรอนของปฏกรยา = (678) - (862) = -184 kJพลงงานในการเกดสารใหมคดเปนคาพลงงานตอโมลของสารใหมทเกด

HCl 2 โมล พลงงานความรอน = -184 kJHCl 1 โมล พลงงานความรอน = -184 x 2

1 kJ พลงงานในการเกด HCl = -92 kJ

ซงเปนปฏกรยาคายความรอน

(* D = Dissociation energy หรอ Bond energy คอ พลงงานพนธะ)

ในการคำานวณพลงงานของปฏกรยาอาจใชสตรดงน

)ณฑ(สารผลตภ - )น(สารตงต

= พลงงานของปฏกรยา ( Heat of reaction) (สารผลตภณฑ) = พลงงานทงหมดทคายออกมาจากการสรางพนธะของสารผลตภณฑ

(สารตงตน) = พลงงานทงหมดทสลายพนธะของสารตงตน ตวอยางท 2 จงประมาณคาพลงงานความรอนทเปลยนแปลงในการเกดไฮดราซน (N2H4)

กำาหนดพลงงานพนธะ D(NN) = 945 kJ/molD(H - H) = 436 kJ/molD(N - N) = 163 kJ/molD(N - H) = 391 kJ/mol

สมการของปฏกรยาคอ

N N (g) + 2(H - H) (g)N - N (g)HH

HH

วธทำา

พนธะทสลายม (NN) 1 โมล , (H - H) 2 โมล พนธะทสรางม (N - N) 1 โมล , (N - H) 4 โมล

= [D(NN) + 2 D(H - H)] - [D(N - N) + 4 D(N - H)]

= [ 945 + 2(436) ] - [ 163 + 4(391)] = +90 kJ

ตวอยางท 3 จงคำานวณหาพลงงานในการเกดอะเซตลน H - CC - Hสมการในการเกดอะเซตลนจากธาตคอ

2 C (แกรไฟต) + H - H (g) H - CC - H (g)กำาหนดพลงงานพนธะเปนดงน

D(H -H) = 436 kJ/mol D(C - H) = 413 kJ/mol

D(CC ) = 839 kJ/mol และพลงงานการระเหดของแกรไฟตคอC (แกรไฟต) C (g) ; การระเหด = +717 kJ/mol

วธทำา

พนธะทสลายม C (แกรไฟต) จากของแขงเปลยนเปนกาซ 2 โมล , (H -H) 1 โมล พนธะทสรางม (C -H) 2 โมล , (CC) 1 โมล

= [2 C (แกรไฟต) + D(H - H)] - [2D(C -H) + D(CC)]

= [ 2(717) + 436] - [2(413) +839]= +205 kJ

ตวอยางท 4 กำาหนดสมการของปฏกรยาตอไปน1) 2

1 N2 (g) + 21 O2 (g) NO (g) ; H = +90

kJ

2) NO (g) + 21 O2 (g) NO2 (g) ; H = -56

kJ3) 2NO2 (g) N2O4 (g) ; H = -58 kJ

จงหาพลงงานของปฏกรยา

N2 (g) + 2 O2 (g) N2O4 (g)วธทำา

2 คณสมการ (1) N2 (g) + O2 (g) NO (g) ; H = +180 kJ

2 คณสมการ (2) 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) ; H = -112 kJ

สมการ (3) 2NO2 (g) N2O4 (g) ; H = -58 kJ รวมสมการทงหมด N2 (g) + 2 O2 (g) N2O4 (g) ; H = +10 kJ พลงงานของปฏกรยาคอ 10 kJ เปนปฏกรยาประเภทดดพลงงาน

แบบทดสอบท 6.5

ใหใชพลงงานพนธะจากขอมลในตาราง 6.31. จงหาคาพลงงานในการเกดเตตระฟลออโรไฮดราซน N2F4

FF

FF N - N (g)N N (g) + 2(F - F) (g)

; H = ?

2. จงหาคาพลงงานในการเกดคารบอนเตตระคลอไรด CCl4 จากปฏกรยาC (แกรไฟต) + 2Cl2 (g) CCl4 (g)

กำาหนดพลงงานการระเหดแกรไฟตเปนไอ = 717 kJ/mol

3. ถาพลงงานทไดจากการเกดโมเลกลกรดฟอรมก , HCO2H เทากบ -378.6 kJ/mol ดงสมการ

C( ) + O = O(g) + H - H (g)แกรไฟต H - C - O - H (g)O

จงหาคาพลงงานพนธะ C = O ในโมเลกลกรดฟอรมก กำาหนด พลงงานการระเหดแกรไฟตเปนไอ = 717 kJ/mol

4. CCl4 เปนตวทำาละลายทสำาคญในทางพาณชย ถกเตรยมขนจากปฏกรยาของ Cl2 (g) กบ สารประกอบของคารบอน จงหา H จากปฏกรยา

CS2 (l) + 3Cl2 (g) CCl4 (l) + S2Cl2 (l)กำาหนดขอมลตอไปน

1. CS2 (l) + 3O2 (g) CO2 (g) + SO2 (g) ; H1 = -1077 kJ

2. 2S (s) + Cl2 (g) S2Cl2 (l) ; H2 = -60.2 kJ

3. C (s) + 2Cl2 (g) CCl4 (l) ; H3 = -135.4 kJ

4. S (s) + O2 (g) SO2 (g) ; H4 = -296.9 kJ

5. C (s) + O2 (g) CO2 (g) ; H5 = -393.5 kJ

5. กำาหนด C (แกรไฟต) + 2H2 (g) CH4 (g) ; H = -78.4 kJ พลงงานในการระเหดของแกรไฟตเปนไอ = 717 kJ/mol และพลงงานพนธะของ H - H = 436 kJ/mol จงคำานวณหาพลงงานพนธะของ C - H ในรป CH4 น

เฉลยแบบทดสอบท6.51.แนวคด

สตร )ณฑ(สารผลตภ - )น(สารตงต แทนคา H = [ D(NN) + 2D(F - F) ] - [4D(N - F) +

D(N - N) ]H = [ 945 + 2(159) ] - [ 4 (272) +

163 ]H = +12 kJ

2.แนวคด สตร )ณฑ(สารผลตภ - )น(สารตงต

= [H(แกรไฟต) + 2D (Cl -Cl) ] - [4D(C - C)]

แทนคา H = [ 717 + 2(242)] - [ 4 (339)] = 1201 - 1356 = -155 kJ/mol

3.แนวคด สตร )ณฑ(สารผลตภ - )น(สารตงต

= [H(แกรไฟต) + D(O =O) + D(H - H) ] - [ D(C - H) + D (C = O) + D(C - O) + D (O - H)]

แทนคา -378.6 = [717 + 498 + 436 ] - [413 + D (C = O) + 358 + 463] D (C = O) = 795.6 kJ

4.แนวคด สมการคอ CS2 (l) + 3Cl2 (g) CCl4 (l) + S2Cl2 (l)

ไดจากปฏกรยา (1) + (2) + (3) - 2(4) - (5)H รวม = (H1) + (H2) + (H3) - (2H4) - (H5)

= (-1.77) + (-60.2) + (-135.4) - 2(296.9) - (393.5)

= -285.3 kJ5.แนวคด

C (แกรไฟต) + 2H2 (g) CH4 (g) ; H = -78.4 kJ สตร )ณฑ(สารผลตภ - )น(สารตงต

H = [H(แกรไฟต) + 2D(H - H) ] - [ 4D(C - H)]-74.8 = [ 717 + 2(436) ] - [4D(C - H)]

4D(C - H) = 415.95 kJ/mol

ความยาวพนธะ

ความยาวพนธะ (Bond lengths) คอ ระยะทางระหวางนวเคลยสของอะตอมคหนงทม พนธะตอกนเนองจากพลงงานทใชในการสลายพนธะชนดเดยวกนในสารตาง ๆ ใชไมเทากน ดงนน ความยาวพนธะก

ยาวตางกนดวย แตอยางไรกตามความยาวพนธะของคอะตอมทสรางพนธะชนดเดยวกนในสารประกอบตางชนดกนจะม คาใกลเคยงกน เพอความสะดวกและงายตอการจดจำาจงใชเปนคาเฉลย เรยกวา ความยาวพนธะเฉลย

(Average bond lengths) เชน ความยาวพนธะของ H - H 74 pm ความยาวพนธะของ C - O 143 pm ความยาวพนธะของ C = O 122 pm

ตารางท 6.4 ความยาวพนธะเฉลยระหวางอะตอมคตาง ๆ ความยาวพนธะ (pm*)

หม 4 A หม 5 A หม 6 A หม 7 AC - H 108C - C 154C - N 147C - O 143C - F 141C - Cl 177C - Br 194C - I 210C - S 182

Si - H 145Si - Si 234Si - C 194Si - O 183C = C 134C C 120C = N 130C N 116C = O 122C O 113

N - H 101N - N 146N - O 136N - F 134N - Cl 169N - Br 184

N = N 125N N 110

O - H 97O - O 148O - F 130O - Cl 165O - I 199

S - H 134S - F 158S - Cl 203S - Br 218S - S 143

O = O 121

H - H 74H - F 92H - Cl 128H - Br 141H - I 160

F - F 142

Cl - F 163Cl - Cl 199

Br - F 178Br - Cl 213Br - Br 228I - Cl 232

S = O 144S = S 189

I - Br 247I - I 267

* 1 pm = 10-12 mลกษณะสำาคญของความยาวพนธะ

1. ความยาวพนธะใชหนวยวดเปน pm หรอ 0A1 0A = 10-10 m , 1 pm = 10-12 m

2. ความยาวพนธะของอะตอมคหนงๆ จะมากหรอนอยขนอยกบชนดของพนธะและพลงงานพนธะ

3. ในคอะตอมของธาตทเหมอนกน สามารถเกดพนธะไดมากกวาหนงชนด พนธะแตละชนดจะมความยาว

พนธะไมเทากน กลาวคอ ความยาวพนธะพนธะเดยว > พนธะค > พนธะสาม เชน

C - C > C = C > C C N - O > N = O > N O 154 pm > 134 pm > 120 pm 136 pm > 115 pm > 108 pm

4. ในคอะตอมชนดเดยวกน ความยาวพนธะมความสมพนธกบพลงงานพนธะ คอ

ความยาวพนธะ พนธะเดยว > พนธะค > พนธะสาม พลงงานพนธะ พนธะเดยว < พนธะค < พนธะสาม

เชน ชนดของพนธะ C - C C = C C C ความยาวพนธะ 154 pm 134 pm

120 pm พลงงานพนธะ 348 kJ/mol 614 kJ/mol 839

kJ/mol

5. ในอะตอมคทเกดจากธาตหนง สรางพนธะกบอกธาตอน ๆ ทมขนาดอะตอมตางกน ความยาวพนธะม ความสมพนธกบขนาดของอะตอม คอ ความยาวพนธะเพมขนตามขนาดอะตอมทใหญขน เชน ขนาดอะตอมของธาตใน

หม 4A , 5A และ 6A ดงภาพ

หม4A หม 5A หม6A

C N O

Si P S

ดงนนการเปรยบเทยบความยาวพนธะระหวาง C กบธาตอน ๆ เปนดงน

ความยาวพนธะใน C - N < C - C < C - P 147 pm 154 pm 184

pm( ความยาวพนธะเพมขนจากซายไปขวา)

ความยาวพนธะใน N = O < C = O 115 pm 122 pm

ความยาวพนธะใน C N < C C 116 pm 120 pm

6. ประโยชนของการศกษาความยาวพนธะ ทำาใหทราบขอมลเกยวกบการรวมตวของอะตอมดวยพนธะโค ออรดเนตโคเวเลนต ซงเปนพนธะโคเวเลนตชนดหนง และทราบขอมลเกยวกบปรากฏการณเรโซแนนซ

6.3 โครงสรางของโมเลกลโคเวเลนต

จากการศกษาสมบตและโครงสรางของสารตาง ๆ จะพบวาสารทมโครงสรางตางกนจะมสมบตตางกน ถง แมวาจะมสตรโมเลกลเหมอนกนหรอไมกตาม เชน เอทานอล และเมทานอล และเมทอกซมเทน ซงมสตรโมเลกลเปน

C2H6 เหมอนกน แตมสตรโครงสรางตางกนจงทำาใหสารทงสองมสมบตตางกนดวย

เอทานอล เมทอกซมเทน

สมบต

- เปนของเหลว ไมมส

- ละลายนำาได - จดหลอมเหลว -117 0C - จดเดอด 78.5 0C

สมบต

- เปนกาซ ไมมส

- ไมละลายนำา - จดหลอมเหลว -138.5 0C - จดเดอด -23 0C

จากตวอยางทงสองนแสดงใหเหนวา โครงสรางโมเลกล (รปรางโมเลกล) มความสมพนธกบสมบตของ สาร ดงนนในการศกษาสมบตของสารจงจำาเปนตองทราบโครงสรางโมเลกลหรอรปรางโมเลกลของสารนนดวย

รปรางโมเลกลโคเวลนต การจดเรยงอะตอมตาง ๆ ในโมเลกลโคเวเลนตมตำาแหนงและทศทางทแนนอนจงทำาใหโมเลกลโคเวเลนตของ

สารตาง ๆ มรปรางแตกตางกน สงทใชบอกรปรางโมเลกลโคเวเลนตจะเปนอยางไรนน คอ การจดเวเลนตอเลกตรอน รอบอะตอมกลางของธาตในโมเลกลโคเวเลนต นอกจากนนความยาวพนธะและมมระหวางพนธะยงสามารถใชบอกรป

รางโมเลกลไดดวย

ความยาวพนธะ (Bond length) คอ ระยะทางระหวางนวเคลยสของอะตอมคหนงทมพนธะตอกน

มมระหวางพนธะ (Bond angle) คอ มมทเกดจากอะตอมสองอะตอมทำากบอะตอมกลาง หรอมมทเกดระหวางพนธะสองพนธะ เชน

y

x x

มม เปนมมระหวางพนธะในโมเลกล yx2 และมมระหวางพนธะจะกวางหรอแคบขนอยกบแรงผลก ระหวางอเลกตรอนคโดดเดยวและอเลกตรอนครวมพนธะรอบ ๆ อะตอมกลาง โดยถอหลกวาโมเลกลทเสถยรจะตองม

พลงงานตำา นนคอ อะตอมในโมเลกลตองจดเรยงตวกนเพอใหมแรงผลกของคอเลกตรอนใหนอยทสด

การทำานายรปรางโมเลกลโคเวเลนต โมเลกลโคเวเลนตจะมรปรางเปนอยางไร พจารณาจาก

1. จำานวนอเลกตรอนครวมพนธะรอบอะตอมกลาง (bonding electron)2. จำานวนอเลกตรอนคโดดเดยวรอบอะตอมกลาง (non bonding electron)

ดงนนการทำานายรปรางโมเลกลใหเลอกอะตอมกลาง ซงเปนอะตอมทสรางพนธะไดมากทสดกอน และนบ จำานวนพนธะทอะตอมกลางสรางได และจำานวนอเลกตรอนคโดดเดยวรอบอะตอมกลางนน แรงผลกทงหมดของค อเลกตรอนทเกดจากการสรางพนธะ และไมไดสรางพนธะจะทำาใหเกดรปรางโมเลกลทแตกตางกนดงน

1. รปรางเสนตรง ( Linear) โมเลกล BeCl2 มสตรโครงสรางแบบจดและแบบเสนดงน

Cl Be Cl Cl - Be - Clและ อะตอมกลาง Be ในโมเลกล BeCl2 มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 2 ค และทงสองคเปน

อเลกตรอนครวมพนธะ ซงจะเกดการผลกกนใหหางกนมากทสด ทำาใหโมเลกลเปนรปรางเสนตรง มมมระหวางพนธะ

เปน 180 0 ดงรป

ในโมเลกล CO2 มสตรแบบจดและแบบเสนดงนO C O O = C = Oและ

อะตอมกลาง C ในโมเลกล CO2 มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 4 ค และทง 4 ค เป

อเลกตรอนครวมพนธะค 2 พนธะ ซงจะเกดแรงผลกกนใหมากทสด ทำาใหโมเลกลเปนรปเสนตรง มมมระหวาง

พนธะเปน 180 0 ดงรป

สรป โมเลกลหรอไอออนโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางม 2 พนธะ จะเปนพนธะชนดใดกได และไมม

อเลกตรอนคโดดเดยว โมเลกลหรอไอออนนนจะมรปรางเปน เสนตรง

2. รปรางสามเหลยมแบนราบ (Trigonal planar) ในโมเลกล BCl3 มสตรแบบจดและแบบเสนดงนCl B Cl Cl - B - Clและ

Cl Cl

อะตอมกลาง B ในโมเลกล BCl3 มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 3 ค และทง 3 คเปน อเลกตรอนครวมพนธะเดยว 3 พนธะ ซงเกดการผลกกนใหหางกนมากทสด ทำาใหโมเลกลเปนรปสามเหลยมแบน

ราบ มมมระหวางพนธะเปน 120 0 ดงรป

คารบอนเนตไอออน ( CO3)2- มสตรโครงสรางแบบจดและแบบเสนดงน

O C OO 2-

CO

O O

2-และ

อะตอมกลาง C ใน CO32- มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 4 ค และทง 4 ค เปน

อเลกตรอนครวมพนธะเดยว 2 พนธะ พนธะค 1 พนธะ ซงจะเกดการผลกดนใหหางกนมากทสด ทำาใหโมเลกล

เปนรปสามเหลยมแบบราบเหมอน BCl3สรป

โมเลกลหรอไอออนโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางม 3 พนธะ (ไมคำานงถงชนดของพนธะ) และไมม อเลกตรอนคโดดเดยว โมเลกลหรอไอออนนนจะมรปรางเปน สามเหลยมแบนราบ

3. รปรางทรงสหนา (Tetarhedral) โมเลกลมเธน (CH4) มโครงสรางแบบจดและแบบเสนดงน

H C HH

H H

HH C H

อะตอมกลาง C ในโมเลกล CH4 มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 4 ค และทง 4 คเปน อเลกตรอนครวมพนธะเดยว 4 พนธะ ซงเกดการผลกกนใหหางกนมากทสดทำาใหโมเลกลเปนรปทรงสหนา มมม

ระหวางพนธะเปน 109.5 0 ดงรป

CH4 ซลเฟตไอออน (SO4

2- ) มสตรแบบจด และแบบเสนดงน

2-OO S O

O OO S O

O 2-และ

อะตอมกลาง S ใน SO42- ไอออน มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 4 ค และทง 4 คเปน

อเลกตรอนครวมพนธะเดยว 4 พนธะ ซงจะเกดการผลกกนมากทสด ทำาใหไอออนมรปรางเปน ทรงสหนา มมม

ระหวางพนธะเปน 109.5 0

สรป โมเลกล หรอไอออนโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางม 4 พนธะ (ไมคำานงถงชนดของพนธะ) และไมม

อเลกตรอนคโดดเดยวโมเลกลหรอไอออนนนจะมรปรางเปน ทรงสหนา

ขอสงเกต โมเลกลฟอสฟอรส (P4) อะตอม P มเวเลนตอเลกตรอน 5 สรางพนธะเดยวกบ P อะตอมอนอก 3 อะตอมเหลอ

อเลกตรอนคโดดเดยว 1 ค ผลกใหทกพนธะงอลง เกดรปรางเปนทรงสหนา ชนดทไมมอะตอมกลาง และมมม

ระหวางพนธะ P - P - P เทากบ 600 ทกมม ดงรป

4. รปรางพระมดคฐานสามเหลยม (Trigonal bipyramiddal) โมเลกล PCl5 มโครงสรางแบบจดและแบบเสนดงน

PCl Cl

Cl ClCl P

ClCl ClCl Cl

อะตอมกลาง P ในโมเลกล PCl5 มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 5 ค และทง 5 ค เปน อเลกตรอนครวมพนธะเดยว 5 พนธะ ซงเกดการผลกกนใหหางกนมากทสด ทำาใหโมเลกลเปนรปพระมดคฐาน

สามเหลยม มมมระหวางพนธะเปน 1200 และ 90 0 ดงรป

PCl5สรป

โมเลกลหรอไอออนโคเวเลนตใด ถาอะตอมกลางม 5 พนธะ (ไมคำานงถงชนดของพนธะ) และไมม อเลกตรอนคโดดเดยวรปรางโมเลกลหรอไอออนจะเปนแบบ พระมดคฐานสามเหลยม

5. รปรางทรงแปดหนา (Octahedral) ในโมเลกล SF6 มโครงสรางแบบจดและแบบเสนดงน

F F F F

S F F F F F

S F

F Fและ

อะตอมกลาง S ในโมเลกล SF6 มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 6 ค และทง 6 ค เปน อเลกตรอนครวมพนธะเดยว 6 พนธะ ซงเกดจากการผลกกนใหหางกนมากทสด ทำาใหโมเลกลเปนรปทรงแปดหนา

มมมระหวางพนธะเปน 900 ดงรป

SF6สรป

โมเลกลหรอไอออนโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางม 6 พนธะ (ไมคำานงถงชนดของพนธะ) และไมม อเลกตรอนคโดดเดยว รปรางโมเลกลหรอไอออนเปนแบบ ทรงแปดหนา

อเลกตรอนคโดดเดยวกบรปรางโมเลกล

โมเลกลโคเวเลนตทมสตรคลายกน ( คอ มจำานวนอะตอมเปนอตราสวนเทากน) บางสารกมรปรางแตกตาง กน เชน BeF2 และ BeCl2 มรปรางโมเลกลแตกตางกบ H2O และ H2S จากการพจารณา

พบวาสงททำาใหรปรางโมเลกลของสารเหลานตางกนกคอ จำานวนเวเลนตอเลกตรอนรอบอะตอมกลางในโมเลกลวาม จำานวนอเลกตรอน ครวมพนธะ และจำานวนอเลกตรอนคโดดเดยว แตกตางกนอยางไร

อเลกตรอนครวมพนธะ (Bond pair electrons) คอ อเลกตรอนคทใชรวมกนเพอเกดพนธะขน

อเลกตรอนคโดดเดยว ( Lone pair electrons) คอ อเลกตรอนทไมไดใชเกดพนธะ

ตามปกตอเลกตรอนแตละคจะออกแรงผลกกน แรงผลกระหวางอเลกตรอนแตละคมากนอยไมเทากน ซง สามารถเขยนแรงผลกระหวางอเลกตรอนคตาง ๆ จากมากไปหานอยไดดงน

e คโดดเดยว กบ e คโดดเดยว > e คโดดเดยว กบ e ครวมพนธะ > e ครวมพนธะ กบ e ครวมพนธะ

การพจารณารปรางโมเลกลทอะตอมกลางมจำานวนอเลกตรอนครวมพนธะและอเลกตรอนคโดดเดยวแตกตางกนดงน

1. รปรางพระมดฐานสามเหลยม (Trigonal pyramidal) โมเลกล NH3 มสตรโครงสรางดงน

H N HH H

H - N - Hหรอ

อะตอมกลาง N ในโมเลกล NH3 มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 4 ค มอเลกตรอนครวม

พนธะ 3 ค และอเลกตรอนคโดดเดยว 1 ค อเลกตรอนทง 4 ค รอบอะตอมกลางทกลาวนจะผลกกนใหหาง

มากทสด โดยพยายามปรบตวใหอยในแนวเสนตรงทชออกจากอะตอมกลางไปยงมมทง 4 ของรปทรงสหนาคลาย กบมเทน (CH4) และเนองจากแรงผลกระหวางอเลกตรอนคโดดเดยวกบอเลกตรอนครวมพนธะของอะตอม N

ใน NH3 มคามากวาแรงผลกระหวางอเลกตรอนครวมพนธะกบอเลกตรอนครวมพนธะ จงทำาใหมมระหวางพนธะ H - N - H ลดลงเหลอ 107 0 และมรปรางโมเลกลเปน รปพระมดฐานสามเหลยม ดงรป

สรป โมเลกลหรอไอออนโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางม 3 พนธะ (ไมคำานงถงชนดพนธะ) และมอเลกตรอน

คโดดเดยวเหลอ 1 ค รปรางโมเลกลหรอไอออนเปนพระมดฐานสามเหลยม (pyramidal)

2. รปรางโมเลกลแบบมมงอหรอตวว โมเลกลของ H2O มสตรโครงสรางดงน

H O H H O H

อะตอมกลาง O ในโมเลกล H2O มเวเลนตอเลกตรอนทงหมด 4 ค มอเลกตรอนครวม

พนธะ 2 ค และอเลกตรอนคโดดเดยว 2 ค อเลกตรอนทง 4 ครอบอะตอมกลางนจะผลกกนใหหางกนมาก

ทสดโดยพยายามปรบตวใหอยในแนวเสนตรงทชออกจากอะตอมกลางไปยงมมทง 4 ของรปทรงสหนาคลายกบ มเทน (CH4) และเนองจากอเลกตรอนคโดดเดยวของ O ทง 2 คเกดแรงผลกมากกวาอเลกตรอนครวม

พนธะจงทำาใหมมระหวางพนธะ H - O - H มมมลดลงเหลอ 105 0 รปรางโมเลกล จงไมเปนเสนตรงแต เปนรปมมงอหรอ รปตวว ดงรป

สรป

โมเลกลหรอไอออนโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางม 2 พนธะ (ไมคำานงถงชนดของพนธะ) และม อเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ 2 ค รปรางโมเลกลหรอไอออนเปนมมงอหรอตวว ( Bent or V -

shaped)

ตารางท6.5 สรปรปรางโมเลกลของสารโคเวเลนตโครงสรางทางเรขาคณต คพนธะ คโดดเดยว รปราง ตวอยาง

2 0

BeCl2 , HgCl2 , HCN ,

C2H2 , OH-

3 0

BF3 , SO3 , CH2O , NO3

- , InBr3

2 1

SO2 , NOBr , O3 , SnCl3 ,

SnF2

4 0

SiCl4 , CCl4 , CH2Br2 ,

NH4+ , SO4

2- , PO4

3- , BF4- ,

SnCl4 , PH4+

3 1

AsI3 , PCl3 , H3O+ ,

ClO3- , SO3

2-

2 2

Cl2O , H2S , SO2

2- , NO2- ,

ClO2- ,

SeH2 , SnCl2 , SeCl2

5 0

PCl5 , AsF5 , BiCl5

4 1

SeF4 , SF4 , TeCl4

3 2

ICl3

2 3

KrF2 , ICl2-

6 0

SeF6 , TeF6 , PCl6- , SiF6

2-

5 1

IF5 , AlF5

4 2

KrF4 , BrF4

(* M คอ ธาตทเปนอะตอมกลาง X คอ ธาตทลอมรอบอะตอมกลาง E คอ อเลกตรอนคโดดเดยว) อนงโมเลกลของสารโคเวเลนตบางชนดสามารถมอะตอมกลางตาง ๆ กนไดมากกวาหนงแหง ดงนนจง

สามารถมรปรางไดตางกน ทงนขนอยกบเกณฑในการยดอะตอมของธาตใดในโมเลกลเปนอะตอมกลาง เชน

กรดอะซตก (CH3COOH) มสตรโครงสรางดงน

H C C O HH OH H

OHH C C O H1

23

ถาใช C (1) เปนอะตอมกลาง โมเลกลของ CH3COOH มรปรางเปน ทรงเหลยมสหนา

ถาใช C (2) เปนอะตอมกลาง โมเลกลของ CH3COOH มรปรางเปน สามเหลยมแบนราบ

ถาใช C (3) เปนอะตอมกลาง โมเลกลของ CH3COOH มรปรางเปน มมงอหรอตวว

หลกการทำานายรปรางโมเลกลและไอออนโคเวเลนต

1. ตองทราบเวเลนตอเลกตรอนแตละอะตอม หรอทราบเลขอะตอมของธาต แลวจดเรยงอเลกตรอนใน ระดบพลงงานตาง ๆ ทำาใหทราบเวเลนตอเลกตรอน

2. ตองทราบสตรเคม ของสารทจะทำานายรปรางโมเลกล

3. นำาขอมลขอ 1. และขอ 2. มาเขยนสตรโครงสรางแบบจด หรอสตรโครงสรางแบบลวอส ตามโมเลกลหรอไอออนของสารนน

4. พจารณาดทอะตอมกลางของธาตของสตรโครงสรางทเขยนขน วามการจดเรยงอเลกตรอนครวม พนธะและอเลกตรอนคโดดเดยว ตลอดจนจำานวนพนธะวาเปนอยางไร เขาขายลกษณะรปรางแบบไหนกทำานายเปนรป

รางโมเลกลหรอไอออนแบบนนขอสงเกต การทำานายรปรางของสารโคเวเลนตไมควร เขยนสตรโครงสรางแบบเสน เพราะอเลกตรอนคโดดเดยวจะไม

ปรากฏ ซงจะทำาใหทำานายรปรางของสารโคเวเลนตผดไดตวอยาง จงทำานายรปรางของสารโคเวเลนตของสารตอไปน

ก. Cl2O ข. COCl2ค. ClO3

- ง. PO4

3-

วธทำา ในแตละขอ ทราบสตรเคม นอกจากนนยงตองทราบเวเลนตอเลกตรอนของแตละธาต คอ C , P , O และ Cl มเวเลนตอเลกตรอนเปน 4 , 5 , 6 และ 7 ตามลำาดบ

สารประกอบหรอไอออน

สตรโครงสรางแบบจด รปรางของสารประกอบหรอไอออน

อธบาย

ก. Cl2O Cl O Cl OCl Clมมงอ

O อะตอมกลางม 2 พนธะ ( อเลกตรอนครวมพนธะ 2 ค)และอเลกตรอนคโดดเดยว 2 ค มลกษณะเชนเดยวกนกบโมเลกลทมรปรางเปนแบบมมงอ

ข. COCl2 Cl C Cl

O

OC

Cl Clสามเหลยมแบนราบ

C อะตอมกลางม 3 พนธะ เปนพนธะค 1 พนธะและ พนธะเดยว 2 พนธะและไมม

อเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ ซงทำาใหมรปรางเชนเดยวกบโมเลกลทมรปรางเปนสามเหลยมแบนราบ

ค. ClO3

- O Cl OO

ClO O

Oพระมดฐานสามเหลยม

Cl อะตอมกลางม 3 พนธะเดยว (อเลกตรอนครวม

พนธะ 3 ค ) และม อเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ 1

ค ทำาใหมรปรางเชนเดยวกบสารทมรปรางเปนพระมดฐานสามเหลยม

ง. PO4

3-

OO P O

O 3-

OOOPO 3- P เปนอะตอมกลางม 4

พนธะเดยว (อเลกตรอนครวม พนธะ 4 ค) และไมม

อเลกตรอนคโดดเดยว จงมรปรางเปนแบบทรงสหนา

แบบทดสอบท 6.61.จงบอกรปรางโมเลกลของสารตอไปน

ก. ฟอสฟน (PH3)ข. เมทลคลอไรด (CH3Cl)ค. ไนโตรซลโบรไมด (NOBr)ง. คารบอนไดซลไฟด (CS2)จ. ไฮโดรเจนฟอสเฟตไอออน (HPO4

2-)ฉ. ซลไฟตไอออน (SO3

2-)2.จงเตมตารางใหสมบรณ

สารประกอบหรอไอออน อเลกตรอนค รปรางโมเลกลหรอไอออนรวมพนธะ โดดเดยว รวม

1. SeH2 2 2 4 มมงอ

2. GeCl43. HgBr24. AsF35. TeF66. KrF27. AlBr38. SeF49. POCl310. SOCl211. PH4

+

12. NH2-

13. PCl6-

14. AlCl4-

15. BrF4-

16. H3O+

เฉลยแบบทดสอบท 6.61. เฉลย

PH

HH

.ก

พระมดฐานสามเหลยม

.ขCCl

HH H ทรงสหนา

.ค NO Br มมงอ.ง

S = C = Sเสนตรง

.จPO

OOO

H 2-ทรงสหนาP เปนอะตอมกลาง

.ฉOO

OS 3-

พระมดฐานสามเหลยม2.เฉลย

สารประกอบหรอไอออน อเลกตรอนค รปรางโมเลกลหรอไอออนรวมพนธะ โดดเดยว รวม

1. SeH2 2 2 4 มมงอ

2. GeCl4 4 0 4 ทรงสหนา

3. HgBr2 2 0 2 เสนตรง

4. AsF3 3 1 4 พระมดฐานสามเหลยม

5. TeF6 6 0 6 ทรงแปดหนา

6. KrF2 2 3 5 เสนตรง

7. AlBr3 3 0 3 สามเหลยมแบนราบ

8. SeF4 4 1 5 ทรงสหนาทบดไป (Distorted)

9. POCl3 4 0 4 ทรงสหนา

10. SOCl2 3 1 4 พระมดฐานสามเหลยม

11. PH4+ 4 0 4 ทรงสหนา

12. NH2- 2 2 4 มมงอ

13. PCl6- 6 0 6 ทรงแปดหนา

14. AlCl4- 4 0 4 ทรงสหนา

15. BrF4- 4 2 6 สเหลยมแบนราบ

16. H3O+ 3 1 4 พระมดฐานสามเหลยม

มมระหวางพนธะของโมเลกลโคเวเลนต มมระหวางพนธะของโมเลกลโคเวเลนต โดยทวไปขนอยกบจำานวนอเลกตรอนคโดดเดยวรออบอะตอมกลาง

เปนเกณฑ นอกจากนนยงขนอยกบรปรางโมเลกล จำานวนพนธะรอบอะตอมกลางในโมเลกล จำานวนอเลกตรอนครวม พนธะ และคาอเลกโตรเนกาตวตของธาต

หลกการพจารณามมระหวางพนธะของโมเลกลโคเวเลนต

1. โมเลกลโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวไมเทากน โมเลกลใดอะตอมกลางม อเลกตรอนคโดดเดยวมาก จะผลกกนมากทำาใหมมระหวางพนธะแคบ เชน

H2O OH H104.5

NH3 N HH H

107

O อะตอมกลางในนำา (H2O) มอเลกตรอนคโดดเดยวมากกวา นำาจงมมมระหวางพนธะแคบกวา NH3 ซง N อะตอมกลาง ใน NH3 มอเลกตรอนคโดดเดยวนอยกวา

104.5HHOH2O SO2 SO O119.5

O อะตอมกลางในนำา (H2O) มอเลกตรอนคโดดเดยวมากกวา S อะตอมกลางใน SO2 ดงนน มมระหวางพนธะใน H2O แคบกวา มมระหวางพนธะใน SO2

2. โมเลกลโคเวเลนตใด ๆ ถาอะตอมกลางไมมอเลกตรอน มแตอเลกตรอนครวมพนธะรอบอะตอมกลาง มมระหวางพนธะขนกบจำานวนพนธะรอบอะตอมกลาง กลาวคอ โมเลกลใดมจำานวนพนธะมากมมจะแคบกวาโมเลกลทม

จำานวนพนธะนอย เชน

BeCl2 Cl Be Cl180 BCl3 BCl

Cl Cl120

CCl4 CCl

ClClCl

109.5 SF6SF

FF

FF

F

90

โมเลกลของสารทมอเลกตรอนคโดดเดยวรอบอะตอมกลาง เรยงลำาดบจำานวนพนธะรอบอะตอมกลางจากมาก ไปนอย คอ

SF6 > CCl4 > BCl3 > BeCl2เรยงลำาดบมมระหวางพนธะจากนอยไปมากคอ

SF6 < CCl4 < BCl3 < BeCl2

อนงโมเลกลทมรปรางเปนพระมดคฐานสามเหลยม เชน PCl5

เนองจากโมเลกลทมรปราง พระมดคฐานสามเหลยมมคามมหลายคา คอ มมระหวางพนธะทฐานเปน 120 0 และทแกนตงฉากกบฐานเปน 900 ดงนนจงไมควรมาเปรยบเทยบ มมระหวางพนธะ กบโมเลกลโคเวเลนตอน

3. โมเลกลโคเวเลนตใด ๆ ทมรปรางเหมอนกน แตเปนสารตางชนดกน และอะตอมกลางไมมอเลกตรอนค โดดเดยวเหลอ มพนธะรอบอะตอมกลางในโมเลกลเดยวกนเหมอนกนหมด โมเลกลของสารเหลานนจะมมมระหวาง

พนธะเทากนเสมอ เชน โมเลกล CH4 , CCl4 , และ SiCl4

HHH

HC C

ClCl

Cl ClSiCl

ClCl Cl

ทกโมเลกลตางมรปรางเปนทรงสหนาเหมอนกน และอะตอมไมมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ

ดงนนมมระหวางพนธะในทกโมเลกลจงกางเทากนคอ 109.5 0 โมเลกลของสารบางชนด รปรางเหมอนกนหมด และอะตอมกลางตางไมมอเลกตรอนคโดดเดยว แตพนธะ

รอบอะตอมกลางในโมเลกลเดยวกนจะเหมอนกนหรอตางกนกได มมระหวางพนธะของสารเหลานนเทากนเสมอ เชน โมเลกลของสารทมรปรางเปน เสนตรง ไดแก โมเลกลของ BeCl2 , HCN , CO2 , Cl -

Be - Cl , H - C N , O = C = O

4. โมเลกลโคเวเลนตทมรปรางเหมอนกน แตสารตางชนดกน และอะตอมกลางตางเหลออเลกตรอนคโดด เดยวเทากน โมเลกลของสารเหลานนจะมมมระหวางพนธะตางกนเสมอ แตมมระหวางพนธะในแตละโมเลกลจะกางเทาไร

นนขนอยกบอเลกตรอนครวมพนธะวาอยหางจากอะตอมกลางแคไหน ถาใกลอะตอมกลางจะผลกกนมากตานไมให อเลกตรอนคโดดเดยวผลกลงไดมาก ทำาใหมมกวางกวา แตถาไกลอะตอมกลางมากจะผลกกนนอย จงตานแรงผลกลง

ของอเลกตรอนคโดดเดยวไดนอย ทำาใหมมแคบลง อยางไรกตามการพจารณาวาอเลกตรอนครวมพนธะอยใกลไกล อะตอมกลางแคไหนนนจำาเปนตองใชคาอเลกโตรเนกาตวตของธาตเปนเกณฑ เชน

พจารณาโมเลกล H2S และ H2O ซงตางกมรปรางเหมอนกน คอเปนมมงอ แตเนองจากอะตอม กลางมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ มมระหวางพนธะของโมเลกลของสารทงสองเปนดงน

OH H HH

S

มม H - O - H กาง 105 0 มม H - S -H กาง 93.3 0

จะเหนไดวามม H - O - H ของ H2O กางกวางกวามม H - S -H ของ H2S เพราะขนาดอะตอม S และ O ตางกน และความแตกตางระหวางคาอเลกโตรเนกาตวตของ O กบ H

มากกวา S กบ H ทำาใหกลมหมอกอเลกตรอนครวมพนธะในโมเลกลของ H2O อยใกล O ซงเปน อะตอมกลาง จงออกแรงผลกกนมากกวาอเลกตรอนครวมพนธะในโมเลกลของ H2S ดงนนมมระหวางพนธะใน

H2O จงมขนาดใหญกวามมใน H2S พจารณาโมเลกล NH3 และ NF3 ซงตางกมรปรางเหมอนกน คอเปน พระมดฐานสามเหลยมแต

เนองจากอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ มมระหวางพนธะของโมเลกลของสารทงสองเปนดงน

NH H

H FFFN

มม H - N - H กาง 107 0 มม F - N - F กาง 102 0

จะเหนไดวามม H - N - H ของ NH3 กางกวางกวามม F - N - F ของ NF3 เพราะ F ในโมเลกล NF3 ซงมคาอเลกโตรเนกาตวตสงทสด ซงจะดงดดอเลกตรอนครวมพนธะไดมาก ทำาให

กลมหมอกอเลกตรอนครวมพนธะในโมเลกลของ NF3 อยใกล F จงเกดแรงผลกนอย สวน NH3 ม N

เปนอะตอมกลางมคาอเลกโตรเนกาตวตสงกวา H จงดงดดกลมหมอกอเลกตรอนครวมพนธะในโมเลกล NH3 เขามาใกล N ทำาใหเกดแรงผลกมาก ดงนนมมระหวางพนธะใน NH3 จงมขนาดใหญกวามมใน NF3สรป

โมเลกลโคเวเลนตทมรปรางเหมอนกน และอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวเทากน จะมมมระหวางพนธะ ตางกน พจารณาไดดงน

มมระหวางพนธะพจารณาทระยะหางของอเลกตรอนครวมพนธะเปนเกณฑ กลาวคอ ถาอเลกตรอนครวม พนธะอยหางอะตอมมากมมแคบ และอเลกตรอนครวมพนธะอยใกลอะตอมกลางมมกวาง

มมระหวางพนธะเปลยนแปลงตามคา EN ของอะตอมกลางของธาตทตางกน แตละอะตอมทลอมรอบอะตอมกลางเหมอนกน

มมระหวางพนธะเปลยนกลบกบคา EN ของอะตอมทลอมรอบอะตอมกลางทตางกน แตอะตอมกลางเหมอนกน

ตารางท6.6 มมระหวางพนธะของโมเลกลของสารบางชนดโมเลกล สตรแบบจด รปรางโมเลกล มมระหวางพนธะ

นำา

ฟลออรนออกไซด

ไฮโดรเจนซลไฟด

ไฮโดรเจนซลไนด

ไฮโดรเจนเทลลไรด

H O H

FF O

H S H

HH Se

H Te H

OH H

FFO

HHS

HHSe

TeH H

104.5

101.5

93.3

91

89.5

แอมโมเนย H N HH HHH N 106.75

ฟอสฟน

HH P H HHH P 91.6

สทบน H Sb HH HHH

Sb 91.5

ไนโตรเจนฟลออไรด

FF N F FFF N 102.2

มเทน

H C HH

H HHH CH 109.5

สภาพขวของโมเลกล ในพนธะโคเวเลนต อเลกตรอนครวมพนธะ จะเคลอนทอยระหวาง อะตอมทงสอง ถาพบวาอเลกตรอนครวม

พนธะระหวางอะตอมคใด เคลอนทอยตรงกลางระหวางอะตอมพอด แสดงวาอะตอมคนนมความสามารถในการดงดด อเลกตรอนครวมพนธะเทากน แตถาพบวา อเลกตรอนครวมพนธะ เคลอนทอยใกลอะตอมใดอะตอมหนง มากกวาอก

อะตอมหนง แสดงวาอะตอมคนน มความสามารถในการดงดดอเลกตรอนครวมพนธะไมเทากน ดงภาพ

(ก) อเลกตรอนถกดงดดเทา ๆ กน

(ข) อเลกตรอนถกดงดดไมเทากน

(ค) อเลกตรอนถกดงดดคอนไปทางดานหนงมากกวาอกดานหนง

ไอออนบวก ไอออนลบ

(ง) อเลกตรอนถายเทจากอะตอมหนงไปสอกอะตอมหนง รปท6.4 แสดงการดงดดอเลกตรอนระหวางอะตอมคตาง ๆ

คาทบอกใหทราบถงความสามารถในการดงดดอเลกตรอนของธาตทสรางพนธะกนเปนสารประกอบ เรยกวา อ

เลกโทรเนกาตวต (Electronegativity) คาอเลกโทรเนกาตวต ขนอยกบจำานวนประจในนวเคลยส และระยะระหวางเวเลนตอเลกตรอนกบนวเคลยส ธาตทมจำานวนประจในนวเคลยสมาก แตมระยะระหวางเวเลนตอเลกตรอนกบนวเคลยสหางกนนอยจะมคาอ

เลกโทรเนกาตวตสงกวาธาตทมระยะระหวางเวเลนตอเลกตรอนกบนวเคลยสหางกนมาก อะตอมทมคาอเลกโทรเนกาตวตสง มแนวโนมทจะแสดงอำานาจไฟฟาลบ อะตอมทมคาอเลกโทรเนกาตวตตำา มแนวโนมทจะแสดงอำานาจไฟฟาบวก

ตารางท 6.7 คาอเลกโทรเนกาตวตของธาตในหมตาง ๆ ในตารางธาต

พนธะโคเวเลนตระหวางอะตอมทมคาอเลกโทรเนกาตวตเทากน

พนธะในโมเลกลกาซไฮโดรเจน (H2)

กลมหมอกอเลกตรอนของ H2 แสดงอะตอมของไฮโดรเจน ใชอเลกตรอนรวมกน

อะตอมทงสองในโมเลกล H2 มการกระจายอเลกตรอนเทากน อเลกตรอนครวมพนธะจะถกดงดดดวย นวเคลยสของอะตอมทงสองดวยแรงเทา ๆ กน เพราะอะตอมทงสองมคาอเลกโทรเนกาตวตเทากน ดงนนพนธะโคเว

เลนตของโมเลกล H2 จงไมแสดงอำานาจขวไฟฟาบนพนธะดานใดดานหนง เรยกพนธะโคเวเลนตทเกดขนนวา พนธะ

โคเวเลนตไมมขว ( Non - polar covalent bond)ลกษณะสำาคญของพนธะโคเวเลนตไมมขว

1. เปนพนธะโคเวเลนตทเกดกบคอะตอมของธาตชนดเดยวกน2. เปนพนธะโคเวเลนตทมการกระจายอเลกตรอนใหแตละอะตอมเทากน3. พนธะโคเวเลนตไมมขวอาจจะเกดกบพนธะโคเวเลนตชนดพนธะเดยว เชน Cl - Cl พนธะโคเว

เลนตชนดพนธะค เชน O = O และพนธะโคเวเลนตชนดพนธะสาม เชน N N4. พนธะโคเวเลนตทไมมขวเกดในโมเลกลใดเรยกวา โมเลกลไมมขว (non- polar

molecule)พนธะโคเวเลนตระหวางอะตอมทมคาอเลกโทรเนกาตวตตางกน

พนธะในโมเลกลของไฮโดรเจนคลอไรด (HCl)

อะตอมทงสอง มการกระจายอเลกตรอนไมเทากน อเลกตรอนครวมพนธะจะถกดงดดโดยนวเคลยสของ อะตอมของธาตตางชนดทงสองดวยแรงทไมเทากน เพราะอะตอมทงสองมคาอเลกโทรเนกาตวตตางกน อะตอมของ

ธาตทมคาอเลกโทรเนกาตวตสงกวาจะดงดดอเลกตรอนไดดกวา ทำาใหอะตอมของธาตนนมความหนาแนนของ อเลกตรอนมากกวา จะแสดงอำานาจขวไฟฟาลบ สวนอะตอมของธาตทมคาอเลกโทรเนกาตวตตำากวาจะแสดงอำานาจขว

ไฟฟาบวก เรยกพนธะโคเวเลนตทเกดขนนวา พนธะโคเวเลนตมขว (polar covalent bond)

ลกษณะสำาคญของพนธะโคเวเลนตมขว

1. พนธะโคเวเลนตมขวเกดกบคอะตอมของธาตตางชนดกนทมคาอเลกโทรเนกาตวตตางกน2. เปนพนธะโคเวเลนตทมการกระจายอเลกตรอนในแตละอะตอมไมเทากน3. พนธะโคเวเลนตมขวเกดในโมเลกลใด โมเลกลนนจะมขวหรออาจจะไมมขวกได แตถาพนธะโคเวเลนตมขว

เกดในโมเลกลทมเพยง 2 อะตอม โมเลกลนนตองเปนโมเลกลมขวเสมอ

การเขยนสญลกษณแสดงขวของพนธะ

ใชเครองหมาย อานวา เดลตา โดยกำาหนดใหวา พนธะมขวใดทอะตอมแสดงอำานาจไฟฟาลบ (เปนอะตอมทมคาอเลกโทรเนกาตวตสง) ใชเครองหมายแทนดวย และพนธะโคเวเลนตมขวใดทอะตอมแสดงอำานาจไฟฟา

บวก ( เปนอะตอมทมคาอเลกโทรเนกาตวตตำา ) ใชเครองหมายแทนดวย เชน HF และ ClF

H F Cl F

ถาอะตอมกลางในโมเลกลโคเวเลนตเกดหลายพนธะ ใหพจารณาขวพนธะแตละพนธะ เชน H2O , NH3 และ CH3Cl

สภาพขวของพนธะโคเวเลนต (Polarity of covalent bond) คอ ความแรง ของขวของพนธะโคเวเลนต กลาวคอ พนธะโคเวเลนตใดทมอะตอมของธาตทงสองมผลตางของคาอเลกโตรเนกาตวต

มาก ขวของพนธะโคเวเลนตมขวนนจะมอำานาจขวไฟฟามาก คอ มสภาพขวแรง สวนพนธะโคเวเลนตใดทมอะตอมของ ธาตทงสองมผลตางของคาอเลกโตรเนกาตวตนอย ขวของพนธะโคเวเลนตมขวนนจะมอำานาจไฟฟานอย คอ มสภาพขว

ตำา เชน

HCl H ม EN = 2.20 Cl ม EN = 3.16

ผลตางของคา EN ของอะตอม H กบ Cl = 3.16 - 2.20 = 0.96

FCl F ม EN = 3.98 Cl ม EN = 3.16

ผลตางของคา EN ของอะตอม F กบ Cl = 3.98 - 3.16 = 0.82

จะเหนไดวาผลตางของคา EN ทเกดจากธาตของพนธะ H - Cl มากกวาของพนธะ F - Cl ดงนนขวของพนธะ H - Cl มสภาพขวแรงกวา ขวขอพนธะ F - Cl

การเปรยบเทยบสภาพขวของพนธะระหวางอะตอม พจารณาไดจากผลตางของคาอเลกโตรเนกาตวตดงน

รปท 6.5 พจารณาสมบตความเปนไอออนกกบคาอเลกโตรเนกาตวต

สรป การพจารณาชนดของพนธะจากผลตางของคาอเลกโตรเนกาตวต ดงน

พนธะโคเวเลนต EN < 1.2 พนธะโคเวเลนตมขว 1.2 < EN < 1.8

พนธะไอออนก EN > 1.8ขวของโมเลกล

จากความรเรองพนธะโเวเลนตมขว และพนธะโคเวเลนตไมมขวสามารถนำามาแบงประเภทของโมเลกลโคเวเลน ตไดเปนโมเลกลมขว และโมเลกลไมมขว แตโมเลกลโคเวเลนตใดจะเปนโมเลกลมขว หรอ ไมมขวนนสามารถพจารณาได

ดงน

ก. โมเลกลทมเพยง 2 อะตอม ถาโมเลกลโคเวเลนตใดมเพยง 2 อะตอม และเปนอะตอมของธาตชนดเดยวกน พนธะทเกดขนในโมเลกล

เปนพนธะโคเวเลนตไมมขว ดงนน โมเลกลกจะเปนโมเลกลไมมขวดวย เชน H2 , O2 , N2 ถาโมเลกลโคเวเลนตใดมเพยง 2 อะตอม และเปนอะตอมของธาตตางชนดกน พนธะทเกดขนในโมเลกล

เปนพนธะโคเวเลนตมขว ดงนนโมเลกลกจะเปนโมเลกลมขวดวย เชน HCl , ClF , HIH Clเขยนทศทางของแรงลพธเปนดงน

หมายเหต เครองหมาย เขยนแทนทศทางของแรงดงดดอเลกตรอน เรยกวา dipole moment

ข. โมเลกลทม 3 อะตอมหรอมากกวา ถาโมเลกลทเกดจากพนธะมขว และมรปรางของโมเลกลสมมาตร โมเลกลนนจะเปนโมเลกลไมมขว เพราะมผล

รวมของทศทางของแรงดงดดอเลกตรอนทงหมดในโมเลกลเปนศนย เชน

BeCl2 Cl Be Cl เขยนทศทางของแรงเปนดงนBe

Cเขยนทศทางของแรงเปนดงน O C OCO2

BF3B

F

F F

เขยนทศทางของแรงเปนดงนโมเลกลมรปรางสมมาตรแรงทงสามจงหกลางกนหมดดงนนโมเลกลจงเปนโมเลกลไมมขว

B

CH4H

C

HH

H

เขยนทศทางของแรงเปนดงนโมเลกลมรปรางสมมาตรแรงทงสจงหกลางกนหมดดงนนโมเลกลจงเปนโมเลกลไมมขว

C

โมเลกลทมรปรางสมมาตร จะตองเปนโมเลกลทอะตอมกลางไมมเวเลนตอเลกตรอนคโดดเดยว และอะตอมกลางในโมเลกลตองสราง

พนธะชนดเดยวกนหมด นอกจากนโมเลกลทมพนธะชนดเดยวกน 4 พนธะแตอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยว เหลอ 2 ค กจดเปนโมเลกลทมรปรางสมมาตรชนดหนง เชน มเทน (CH4) อะตอมกลางคอ C ไมมเวเลน

ตอเลกตรอนคโดดเดยว และอะตอม C สรางพนธะกบอะตอม H ชนดเดยวกนทง 4 พนธะ คอ C - H ดงนน โมเลกล CH4 จงเปนโมเลกลทมรปรางสมมาตร

CH4 โมเลกลไมมขวหมายเหต สำาหรบโมเลกลทมพนธะโคเวเลนตไมมขว และมพนธะรอบอะตอมตงแต 2 พนธะขนไป และอะตอมกลาง

มอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอยอยางนอย 1 ค โมเลกลเหลาน จดเปนโมเลกลมขวเลกนอย และสงทแสดงขวของ

โมเลกลกคอ อเลกตรอนคโดดเดยวทอะตอมกลาง เชน O3O

O O

T C TCT

TT (linear)เสนตรง (Trigonal planar)สามเหลยมแบนราบ

TT

TC

T

Tพระมดคฐานสามเหลยม(Trigonal bipyramidal)

TTC

T

T (Tetrahrdal)ทรงสหนา

T

TCT

T

T

T

(Octahedral)ทรงแปดหนาC = อะตอมกลางT = อะตอมทลอมรอบเหมอนกนทกอะตอม

รปท 6.6 โมเลกลทมรปรางสมมาตรและเปนโมเลกลไมมขวC = อะตอมกลาง T = อะตอมทลอมรอบเหมอนกนทกอะตอม

ถาโมเลกลทเกดจากพนธะมขว และมรปรางของโมเลกลไมสมมาตร โมเลกลนนจะเปนโมเลกลมขว เพราะมผล รวมของทศทางของแรงดงดดอเลกตรอนทงหมดในโมเลกลไมเทากบศนยหรอมแรงลพธเกดขน เชน

H HO

H HH

N

H2OเขยนทศทางของแรงและแรงลพธเปนดงนO

H HH

C

Cl

NH3 เขยนทศทางของแรงและแรงลพธเปนดงนO

CH3Cl เขยนทศทางของแรงและแรงลพธเปนดงน

O

แทนทศทางของแรงดงดดอเลกตรอนเปนแรงยอยแทนทศทางของแรงลพธของแรงดงดดอเลกตรอนทงหมดในโมเลกล

โมเลกลทมรปรางไมสมมาตร จะตองเปนโมเลกลทอะตอมกลางมเวเลนตอเลกตรอนคโดดเดยว เชน โมเลกลแอมโมเนย

(NH3) มอะตอม N เปนอะตอมกลางใชอเลกตรอนสรางพนธะกบอะตอม H 3 พนธะ แลวยงเหลอเว

เลนตอเลกตรอนคโดดเดยว 1 ค ดงนนโมเลกลของแอมโมเนยเปนโมเลกลทมรปรางไมสมมาตร นอกจากนโมเลกลทมรปรางไมสมมาตรอาจจะหมายถง โมเลกลทอะตอมกลางใชเวเลนตอเลกตรอนสรางพนธะ

ทงหมด แตพนธะรอบอะตอมกลางเปนพนธะตางชนดกน เชน โมเลกลคลอโรมเทน (CH3Cl) มอะตอมกลางใช เวเลนตอเลกตรอนสรางพนธะกบอะตอม H 3 พนธะ และกบอะตอมของ Cl 1 พนธะ อะตอม C ม

พนธะทงหมด 4 พนธะเปนพนธะตางชนดกน ดงนนโมเลกลของคลอโรมเทนเปนโมเลกลมรปรางไมสมมาตร

CH3Cl โมเลกลมขวการพจารณาขวของโมเลกลโดยใชหลกผลบวกทางเรขาคณตของขวของพนธะ

นยมใชสญลกษณแสดงขวของพนธะดงน

Li+ - F- เขยนแทนดวย + - หรอ + - ผลบวกทางเรขาคณตของขวของพนธะ ซงคำานงถงความยาวและทศทางสำาคญ

A + ผลรวมเปน หรอ

B + ผลรวมเปน หรอ

C + ผลรวมเปน หรอ

รปท 6.7 ผลบวกทางเรขาคณตของขวของพนธะในทศทางตาง ๆ

จากหลกการขางตนสามารถนำามาใชพจารณาหาวาโมเลกลใดมขวหรอไมมขว ดงน

ก. โมเลกลของ BeF2 มรปรางเปนเสนตรง ดงนนขวของพนธะชไปในทศทางตรงกน ขาม ดงน

ข. โมเลกลของ BF3 มรปรางเปนสามเหลยมแบนราบ ทศทางของขวของพนธะทง 3 พนธะดงน

เมอนำาผลรวมของขวของพนธะมารวมกน จะเทากบศนยดงรป

ค. โมเลกลของ OF2 มรปรางเปน มมงอ ทศทางของขวของพนธะทง 2 พนธะดงน

เมอนำาผลรวมของขวของพนธะมารวมกน ดงรป

ง. โมเลกลของ NF3 มรปรางเปน พระมดฐานสามเหลยม ทศทางของขวของพนธะทง 3 พนธะดงน

เมอนำาผลรวมของขวของพนธะมารวมกน ดงรป

แบบทดสอบท6.71.จงเปรยบเทยบสภาพขวระหวางคอะตอมตอไปน

1.1 Li - F และ Li - I1.2 C - S และ P - P1.3 C - O และ C - S1.4 H - F และ H - I1.5 B - C และ B - F1.6 C - Si และ C - S

2. สารตอไปน สารใดเปนโมเลกลมขว และเขยนภาพแสดงทศทางของขวในโมเลกล

ก. BFCl2 ข. NH2Cl ค. SCl2

3. จงทำานายมมระหวางพนธะ S - C - S และ H - S - H ใน CS2 และ H2S4.จงยกตวอยาง

4.1 โมเลกลไมมขว และมพนธะไมมขว

4.2 โมเลกลไมมขว แตมพนธะมขว

4.3 โมเลกลมขว และมพนธะมขว

4.4 โมเลกลมขว แตมพนธะไมมขว

5.จงบอกวาสารใดเปนโมเลกลโคเวเลนตมขวและไมมขว

PH3 H2Se PBr5 BF3 SO3 SiCl4 SnCl2 C2H2

6. ถาแทน H ดวย Cl ใน CH4 ไดสารประกอบตาง ๆ เปนอนกรมคอ CH4 , CH3Cl , CH2Cl2 , CHCl3 และ CCl4 สารใดเปนโมเลกลมขว และสารใดเปนโมเลกลไมมขว

7. เอธลน C2H4 เปนโมเลกลรปรางแบนราบ มโครงสรางคอ

C = CHH

HH

ถาอะตอม H ถกแทนดวยอะตอม Cl เกดสารประกอบเปนอนกรม C2H4 , C2H3Cl , C2H2Cl2 , C2HCl3 , และ C2Cl4 โมเลกลใดมขว และโมเลกลใดไมมขว

เฉลยแบบทดสอบท6.71.แนวคด

1.1 Li - F > Li - I1.2 C - S > P - P1.3 C - O > C - S1.4 H - F > H - I1.5 B - C < B - F1.6 C - Si > C - S

2.แนวคด

. BFClก 2

B

F

Cl Cl

แสดงทศทางขวในโมเลกลเปน

. NHข 2ClN

HH Cl แสดงทศทางขวในโมเลกลเปน

. SClค 2ClCl

S แสดงทศทางขวในโมเลกลเปน

3.แนวคดS = C = S1 S

H H2

อะตอมกลาง S ใน H2S มอเลกตรอนคโดดเดยวมากกวาอะตอม C ใน CS2 ดงนน มม

ระหวางพนธะ S - C - S (1) กางมากกวามมระหวางพนธะ H - S - H (2) ใน H2S

4.แนวคด4.1 N2 , O2 , Cl24.2 CH4 , BF3 , SF64.3 SO2 , NH3 , OF24.4 O3 อะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวเหลอ 1 คแสดงขวเลกนอย

5.แนวคดPH3 , H2Se , SnCl2 เปนโมเลกลโคเวเลนตมขวPBr5 , BF3 , SO3 , SiCl4 , C2H2 เปนโมเลกลโคเวเลนตไมมขว

6.แนวคด

CH

HHH H H

HClC

H HCl

ClC C

ClCl

ClH Cl ClCl

ClC

CH4 , CCl4 เปนโมเลกลไมมขว CH3Cl , CH2Cl2 , CHCl3 เปนโมเลกลมขว

7.แนวคด

H

C2H4C = C

H H

H

C2H3Cl

H

HClC = C

H = 0ผลรวมของขวของพนธะ

เปนโมเลกลไมมขว 0ผลรวมของขวของพนธะ

เปนโมเลกลมขว

0ผลรวมของขวของพนธะเปนโมเลกลมขว

ClC = C

Cl H

H

C2H2Cl2

HHCl

C = CCl

0ผลรวมของขวของพนธะเปนโมเลกลมขว

= 0ผลรวมของขวของพนธะเปนโมเลกลไมมขว

ClC = C

ClH

H

C2HCl3

H

ClC = C

Cl 0ผลรวมของขวของพนธะ

เปนโมเลกลมขว

Cl Cl

= 0ผลรวมของขวของพนธะเปนโมเลกลไมมขว

ClC = C

Cl

Cl

C2Cl4