Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
2020
1
A B A B
พนธะเคม (Chemical bond)
แรงยดเหนยวภายในโมเลกล
พนธะโลหะ
พนธะไอออนก
พนธะโควาเลนต
พนธะโคออรดเนตโควาเลนต
แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล
แรงลอนดอน เกดในทกโมเลกล
แรงไดโพล ไดโพล
เกดในโมเลกลมขว
พนธะไฮโดรเจน
เกดกบอะตอมทมคา EN สง
พนธะเคม หมายถง แรงยดเหนยวระหวางอะตอม (ภายในโมเลกล)
12563
พนธะโลหะ(metallic bond)
* เปนแรงดงดดระหวางไอออนบวกซงเรยงชดกนกบอเลคตรอนทอย
โดยรอบ
* อะตอมของโลหะจะอยในสภาพทเปนบวก
*ใชเวเลนซอเลคตรอนรวมกน เวเลนซอเลคตรอนเคลอนทไปรอบๆ
กอนโลหะเปน กลมหมอกอเลคตรอน (electron cloud)
ทาใหดงดดนวเคลยสของอะตอม
เหลานนไดดวย
* โลหะหม 2 แขงแรงกวาโลหะหม 1
22563
32563 4
การทโลหะมพนธะโลหะจงทาใหโลหะมสมบตทวไป ดงน
1. โลหะเปนตวนาไฟฟาทด เพราะอเลกตรอนเคลอนทไดงาย
2. โลหะมจดหลอมเหลวสง เพราะเวเลนซอเลกตรอนของอะตอมทงหมดในกอน
โลหะยดอะตอมไวอยางเหนยวแนน
3. โลหะสามารถตแผเปนแผนบาง ๆ ได เพราะมกลมเวเลนซอเลกตรอนทาหนาทยด
อนภาคใหเรยงกนไมขาดออกจากกน
4. โลหะมผวเปนมนวาว เพราะกลมอเลกตรอนทเคลอนทโดยอสระมปฏกรยาตอแสง
จงสะทอนแสงทาใหมองเหนเปนมนวาว
5. สถานะปกตเปนของแขง ยกเวน Hg เปนของเหลว
6. โลหะนาความรอนไดด เพราะอเลกตรอนอสระเคลอนทไดทกทศทาง
2563
2020
2
5
กฎออกเตต (Octet rule)
การทอะตอมของธาตตาง ๆ รวมตวกนดวยสดสวนททาใหวาเลนซ
อเลกตรอนเทากบ 8
โครงสรางอะตอมของธาตเฉอยมการจดเรยงอเลกตรอนวงนอก
สดเหมอนกนคอ ม 8 อเลกตรอน (ยกเวน He ม 2 อเลกตรอน)
เชน Ne Ar
ธาตทมวาเลนซอเลกตรอนไมครบ 8 จะไมสามารถอยเปนอะตอมเดยวได(ไมเสถยร)
ตองรวมกนเปนโมเลกลซงอาจจะม 2 อะตอมหรอมากกวา
2563
พนธะไอออนก(Ionic bond)
* เปนพนธะเคมทเกดขนจากแรงยดเหนยวทางไฟฟาของ
ไอออนบวกกบไอออนลบ (electrostatic force)
Electron is given away
Atom with spare electron Need an electron to become stable
* สารประกอบไอออนกไดแก NaCl, MgO, CaCl2 62563
7
x
x
xxx
xx
xx
xx
x
x
xx
xx
xx
xx
+x -
Na+ [2,8]+ Cl- [2,8,8]-
x
x
xxx
xx
xx
xx
x
Mg (2,8,2) Cl (2,8,7)
x
x
xx
xx
xx
xx
2+x -x -
Cl- [2,8,8]- Mg2+ [2,8]2+ Cl- [2,8,8]-
2563 8
การเขยนสตรสารประกอบไอออนกสารประกอบไอออนกมสภาพเปนกลางคอ ประจบวกจะหกลางกบประจลบ
1. เขยนไอออนบวกของโลหะหรอกลมไอออนบวกไวขางหนา ตามดวยไอออนลบ
ของอโลหะหรอกลมไอออนลบ
2. ไอออนบวกและไอออนลบจะรวมกนในอตราสวนททาใหผลรวมของประจเปน
ศนย ดงนนจงตองหาตวเลขมาคณกบจานวนประจบนไอออนบวกและไอออนลบให
มจานวนเทากน แลวใสตวเลขเหลานนไวทมมขวาลางของแตละไอออน ซงทาได
โดยใชจานวนประจบนไอออนบวกและไอออนลบคณไขวกน
3. ถากลมไอออนบวกหรอไอออนลบมมากกวา 1 กลม ใหใสวงเลบ ( ) และใส
จานวนกลมไวทมมลางขวาลาง
2563
2020
3
9
ตวอยาง จงเขยนสตรของสารประกอบไอออนกตอไปน
ก. Na+ กบ O2-
ข. Mg2+ กบ O2-
ค. Al3+ กบ O2-
ง. Na+ กบ Cl-
จ. Mg2+ กบ Cl-
ฉ. Al3+ กบ Cl-
ช. NH4+ กบ SO4
2-
2563 10
การอานชอสารประกอบไอออนก
วธการอานชอสารประกอบไอออนกใหอานตามลาดบของธาตทเขยนในสตร
คอ เรมจากธาตแรกซงเกดเปนไอออนบวก (ธาตโลหะ) แลวตามดวยธาตหลง
ซงเปนไอออนลบ (ธาตอโลหะ)
2563
11
ตวอยาง
CaCO3 อานวา แคลเซยมคารบอเนต
Na2SO4 อานวา โซเดยมซลเฟต
KNO3
Ca(OH)2
2563
พนธะโควาเลนต (Covalent bond)
* เปนแรงยดเหนยวทเกดจากอะตอมของธาตทใชเวเลนซอเลกตรอน
รวมกนเปนค ๆ เพอใหเปนไปตามกฎออกเตต (Octet rule)
ไดแก Cl2 CO2 N2 CH4
C H
H
H
H
122563
2020
4
สตรโครงสราง คอสตรทแสดงถงการจบกนของธาตในโมเลกล
แบงเปน 2 ชนด
1. สตรแบบเสน : ใชเสนตรงแทนอเลกตรอนทรวมพนธะกน 2 ตว
เชน แอมโมเนย H N H
H
2. สตรแบบจด : ใชจดแทนอเลกตรอนทรวมพนธะกน ซงจะเขยน
เฉพาะอเลกตรอนวงนอกเทานน
เชน กรดไฮโดรคลอรก H Cl
132563 14
Cl ClCl2 Cl-Cl
O C OCO2 O=C=O
N NN2 N N
H ClHCl H-Cl
H HH2 H-H
2563
15
ความสมพนธระหวางชนดของพนธะกบพลงงานพนธะและความยาว
พนธะ
พลงงานพนธะ กบ ชนดของพนธะ
พลงงานพนธะ = พนธะสาม > พนธะค > พนธะเดยว
ความยาวพนธะ กบ ชนดของพนธะ
ความยาวพนธะ = พนธะเดยว > พนธะค > พนธะสาม
2563
สารประกอบทไมเปนไปตามกฎออกเตต เชน
PCl
Cl
Cl
Cl
Cl
S
FF
FF
F
F
16
อะตอมกลางมอเลกตรอนลอมรอบกตว ?
2563
2020
5
สตรเคม
สตรอยางงาย คอ สตรทแสดงวาสารนนประกอบดวยธาตใดบาง
ในอตราสวนจานวนอะตอมคาตาทสดเทาไร
เชน เบนซน CH
กลโคส CH2O
สตรโมเลกล คอ สตรทแสดงวา สารนน 1 โมเลกลประกอบดวย
ธาตใดบาง และแตละธาตมกอะตอม
เชน เบนซน C6H6
กลโคส C6H12O6
(สตรอยางงาย)n = สตรโมเลกล172563 18
ประจฟอรมอล (Formal charge)
เปนประจไฟฟาสมมตทกาหนดขนมกใชกบสารโควาเลนตเพอทานายโครงสราง
โมเลกล
อะตอมแตละตวอาจมประจเปนศนย
บางอะตอมเสมอนวามอเลกตรอนเกนมา กจะมประจเปนลบ
บางอะตอมอาจเสมอนวาเสยอเลกตรอน กจะมประจเปนบวก
ซงเรยกประจเหลานวา ประจฟอรมอล (formal charge)
2563
19
การคานวณประจฟอรมอล
ประจฟอรมอล = V - N - 1/2 B
เมอ V = จานวนเวเลนซอเลกตรอนของอะตอมทสนใจ
N = จานวนเวเลนซอเลกตรอนทไมสรางพนธะ (non-bonding)
B = จานวนอเลกตรอนทสรางพนธะอยรอบอะตอมนน
2563 20
หลกการพจารณาวาโครงสรางแบบใดเปนไปไดมากหรอนอย
1. โครงสรางทเปนไปตามกฎออกเตตมากทสด มความเปนไปไดมากทสด
2. สาหรบโมเลกลทเปนกลางโครงสรางทมประจฟอรมอลรวมตาทสดหรอเปน
ศนย มความเปนไปไดมากทสด
3. อนภาคทมประจไฟฟา โครงสรางทมประจฟอรมอลรวมเทากบประจของ
อนภาค เปนโครงสรางทเปนไปไดมากทสด
4. อะตอมของธาตชนดเดยวกนทอยในโมเลกลเดยวกน มประจฟอรมอลตรง
ขามกน เปนโครงสรางทเปนไปไดนอย
5. อะตอมทมคา EN สงมประจฟอรมอลเปนลบ เปนโครงสรางทเปนไปได
มากกวา
2563
2020
6
21
ตวอยาง จงหาประจฟอรมอลของ ClO3
ประจฟอรมอลของ Cl = 7 – 2 -½ ( 6 )
= 7 – 2 – 3
= +2
ประจฟอรมอลของ O = 6 – 6 - ½( 2 )
= -1
O ทง 3 อะตอม มประจฟอรมอล = -1 เชนเดยวกน
ดงนน ประจฟอรมอลรวม = +2 -1-1-1 = -1 [ClO3]-
ประจฟอรมอล = V - N - 1/2 B
V = จานวนเวเลนซอเลกตรอนของอะตอมทสนใจ
N = จานวนเวเลนซอเลกตรอนทไมสรางพนธะ (non-bonding)
B = จานวนอเลกตรอนทสรางพนธะอยรอบอะตอมนน 2563 22
N N O
N N O==
N N O
-2 +1 +1 -1 +1 0 0 +1 -1
ตวอยาง จงพจารณาวาโครงสรางเรโซแนนซของ N2O แบบใดเปนไปได
มากกวากน
ประจฟอรมอล = V - N - 1/2 B
เนองจาก O มคา EN สง มประจฟอรมอลเปนลบ จงเปนโครงสรางทเปนไปได
มากกวา
โครงสรางทเปนไปไดมากกวา
2563
23
การเขยนสตรโมเลกลของสารประกอบโคเวเลนต
โดยทวไปเขยนสญลกษณของธาตทเปนองคประกอบเรยงตามลาดบของธาต
และคาอเลกโทรเนกาตวต (เรยงลาดบกอนหลงดงน B, Si , C, P, H, S, I, Br,
Cl, O และ F) แลวระบจานวนอะตอมของธาตทเปนองคประกอบของโมเลกล
ตวอยาง
H2S
HCl
Cl2O
HNO3
2563 24
การอานชอสารประกอบโคเวเลนต
อานจานวนอะตอมพรอมชอธาตแรก
(ในกรณธาตแรกมอะตอมเดยวไมตองอานจานวน )
อานจานวนอะตอม และชอธาตทสอง ลงทายเปน ไ-ด (ide )
จานวนอะตอม (number prefix) อานเปนภาษากรก คอ
1 = mono 2 = di 3 = tri 4 = tetra
5 = penta 6 = hexa 7 = hepta 8 = octa
9 = nona 10 = deca 11 = undec 12 = dodec
2563
2020
7
25
ตวอยาง
CO carbon monoxide
PH3 phosphorus trihydride
NO2 nitrogen dioxide
N2O3 dinitrogen trioxide
Cl2O dichlorine monoxide
P4O10 tetraphosphorus decaoxide
CCl4 carbon tetrachloride
2563 26
Formula Common Name Prefix Name
CH4 methane carbon tetrahydride
NH3 ammonia nitrogen trihydride
H2O water dihydrogen monoxide
HCl hydrogen chloride
สารประกอบโควาเลนตบางชนดมกอานดวยชอสามญ (common name)
2563
รปรางของโมเลกล
อธบายดวยทฤษฎการผลกคอเลกตรอนในวงเวเลนซ
(Valence Shell Electron Pair Repulsion: VSEPR)
โมเลกลโควาเลนตมรปรางตางกน เนองจากสาเหตดงนคอ
* ค e- ใน valence shell ของอะตอม จะจดตวใหอยหางกนมากทสด
* ค e- คโดดเดยว จะมแรงผลก e- คอน ๆ มากกวา e- ครวมพนธะ
การผลกกนระหวางค e- จะลดลงตามลาดบดงน
Lp – Lp > Lp – Db > Lp – Sb > Db – Db > Db – Sb > Sb – Sb
เมอ Lp = อเลกตรอนคโดดเดยว Dp = พนธะค Sb = พนธะเดยว
การผลกกน ของอเลกตรอนตาง ๆ จะลดลงตามลาดบดงน
lone pair > multiple bond > bonding pair > unpaired electron
* ทศทางของพนธะโควาเลนต จะมทศทางทแนนอน 272563
สตรทวไป รปรางโมเลกล การจดเรยงตว มมพนธะ
AX2 เสนตรง (linear) 180o
AX3
สามเหลยมแบนราบ
(trigonal planar)
120o
BCl3, BF3, GaI3
AX4
ทรงสหนา
(tetrahedral)
109.5o
CH4, SnCl4, CHCl3
AX5
พรามดครวมฐานสามเหลยม
(trigonal bipyramidal)
120o (equatorial)(90o axial)
AX6
ทรงแปดหนา
(octahedral)
90o
SF6, [AlCl6]3-, [SiF6]
2-
A
ตารางท 1 รปรางของโมเลกลหรอไอออนทไมมอเลกตรอนคโดดเดยว
282563
2020
8
สตรทวไป รปรางโมเลกล การจดเรยงตว มมพนธะ
AX2E รปตวว< 120o
SnCl2, SO2, NO2-
AX3E พรามดฐานสามเหลยม107o
NH3, H3O+, PCl3
AX4E คลายไมกระดานหก(seesaw) หรอทรงสหนาทบดเบยว
186o และ 116o
SF4, TeCl4
AX5E พรามดฐานสเหลยมจตรสประมาณ90o
BrF5, IF5
Lonepair
ตารางท 2 รปรางของโมเลกลหรอไอออนทมอเลกตรอนคโดดเดยว 1 ค
292563
สตรทวไป รปรางโมเลกล การจดเรยงตว มมพนธะ
AX3E2
รปตวท T
(T-shaped)
90o
BrF3, ClF3
AX4E2 ระนาบจตรส90o
XeF4, ICl4-
AX2E3 เสนตรง Linear 180o
I3-, ICl2
-, XeF2
ตารางท 3 รปรางของโมเลกลหรอไอออนทมอเลกตรอนคโดดเดยว 2 และ 3 ค
302563
ความมขวกบรปรางโมเลกล
อาจบอกไดจากรปรางโมเลกล ดงน
1. โมเลกลหลายอะตอมทเปนเสนตรง ไดโพลจะหกลางกนหมด กลายเปน
โมเลกลไมมขว
2. โมเลกลทมรปรางเปนสามเหลยมแบนราบ (AX3) จะเปนโมเลกลไมมขว
เชน BCl3 แตถาเปน AX2Y จะเปนโมเลกลมขว
3. โมเลกลทมรปรางเปนทรงสหนา ซงมสตรทวไปเปน AX4 จะเปนโมเลกล
ไมมขวเชน CH4 ,CF4 แตถาเปน AX3Y หรอ AX2Y2 จะเปนโมเลกลมขว
4. โมเลกลทมรปรางแบบคพระมดรวมฐานสามเหลยม ซงมสตรทวไป AX5
หรอแบบทรงแปดหนา ซงมสตรทวไป AX6 จะเปนโมเลกลไมมขว
5. โมเลกลทมอเลกตรอนคโดดเดยวทอะตอมกลาง มกเปนโมเลกลมขว เชน
SO2 , H2O 312563
ตย. จงคานวณการเปลยนแปลงของพลงงานความรอนของปฏกรยาตอไปน
H2 (g) + 1O2 (g) H2O (g)2
กาหนดให พลงงานพนธะ H-H = 431.0 kJ
H-O = 463.0 kJ
O=O = 485.0 kJ
ปฏกรยานเปนแบบดดหรอคายความรอน?วธทา จากสมการ พนธะทถกทาลาย คอ H-H และ O=O
พนธะทเกดขน คอ H-O
พลงงานทตองใชเพอสลายพนธะ = 431 kJ + 1 (485.0 kJ)2
= 673.5 kJ
พลงงานทถกคายออกมา = 2 (463.0 kJ) H-O 2 พนธะ
= 926.0 kJ
ความรอนทเปลยนแปลง = 926.0 – 673.5 = 252.5 kJ
ความรอนทระบบคายออกมา มากกวา ความรอนทถกดดเขาไป ปฏกรยาคายความรอน322563
2020
9
พนธะโคออรดเนตโควาเลนต
(coordinate covalent bond)
* เปนแรงยดเหนยวทเกดจากอะตอมหนงตวใหอเลคตรอนหนงคในการ
สรางพนธะกบอะตอมอกหนงตว
* เรยกอกอยางวา dative bond
332563
แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล
1. แรงแวนเดอรวาลส
เปนแรงดงดดอยางออนระหวางโมเลกล ม 2 ชนดทสาคญ คอ
1.1 แรงลอนดอน(London force) หรอแรงกระจายลอนดอน (London
dispersion force) ซงเปนแรงดงดดระหวางโมเลกลทไมมขว
1.2 แรงไดโพล-ไดโพล ซงเปนแรงดงดดระหวางโมเลกลทมขวดวยกน
เปนแรงยดเหนยวทมความแขงแรงนอยยงเมอเปรยบเทยบ
กบพนธะไอออนก และพนธะโคเวเลนต
342563
2. พนธะไฮโดรเจน (hydrogen bond)
* เปนพนธะทเกดจากแรงดงดดระหวางโมเลกลทมความแรง
มากกวาแรงแวนเดอรวาลส
* เกดจากแรงดงดดระหวางไฮโดรเจนทเกดพนธะกบอะตอมทมอ
เลกโตรเนกาตวต(EN)สง เชน O , N , F (กบอเลกตรอนคโดดเดยว)
* พนธะไฮโดรเจนมกแทนดวยเสนประ ( )
พนธะไฮโดรเจนHydrogen Bond
352563
สรป
362563