บทที่ 3 พันธะเคมี

พันธะเคมี (Chemical Bond)   หมายถึง แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอม 2 อะตอม หรือไอออนเข้าไว้ด้วยกันเป็นโมเลกุลหรือเป็นกลุ่มของอะตอม  ทั้งนี้ แรงยึดเหนี่ยวจะขึ้นอยู่กับอิเล็กตรอนวงนอกของอะตอม (Valence Electron) เท่านั้น  มีการถ่ายโอนหรือการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันทำให้เกิดพันธะเคมีที่มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนให้เกิดอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะขึ้นมา ทำให้โมเลกุลที่เกิดขึ้นมีความเสถียรขึ้น

                      โดยทั่วไปอะตอมของธาตุเมื่ออยู่ลำพังจะพยายามจัดตัวเอง อาจมีการรวมกับอะตอมของ ธาตุชนิดเดียวกัน หรือรวมกับอะตอมของธาตุต่างชนิดกัน เพื่อให้มีอิเล็กตรอนวงนอกสุดให้เหมือน กับแก๊สเฉื่อย  ซึ่งมีการจัดเรียงตัวของอิเล็กตรอนในลักษณะที่มีความเสถียร กล่าวคือ  จำนวนวาเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมเท่ากับ 8 (ยกเว้น He ที่มีจำนวนวาเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ2ที่มีความเสถียรแล้ว) ซึ่งอะตอมอาจทำได้ดังนี้ 

                   1.  ให้อิเล็กตรอนแก่อะตอมอื่น 

                  2.  รับอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่น 

                  3.  ใช้อิเล็กตรอนร่วมกับอะตอมอื่น 

พันธะไอออนิก (ionic bonds)

             พันธะไอออนิก คือ พันธะที่เกิดขึ้นอันเนื่องมาจากแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออนบวก(cation) และไอออนลบ(anion) อันเนื่องมาจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอน จากโลหะให้แก่อโลหะ  โดยทั่วไปแล้วพันธะไอออนิกเป็นพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างโลหะและอโลหะ ทั้งนี้เนื่องจากว่าโลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชัน(ionization energy)ต่ำ แต่อโลหะมีค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน(electron affinity)สูง ดังนั้นโลหะจึงมีแนวโน้มที่จะให้อิเล็กตรอน และอโลหะมีแนวโน้มที่จะรับอิเล็กตรอน

เมื่อโลหะเสียอิเล็กตรอนก็จะกลายเป็นไอออนบวก

อโลหะเมื่อรับอิเล็กตรอนก็จะกลายเป็นไอออนลบ

     ประจุบวกและลบที่เกิดขึ้นก่อให้เกิดแรงดึงดูดทางไฟฟ้าซึ่งกันและกันเกิดเป็นพันธะไอออนิก

                ตัวอย่างของสารประกอบไอออนิก     เช่น  LiF              AICI ₃            CaF ₂              NaI            MgO

สมบัติของสารประกอบไอออนิก 

1. ส่วนใหญ่มักเป็นสารประกอบระหว่างโลหะกับอโลหะ 
2. มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง 
3. ในสภาวะปกติจะไม่สามารถนำไฟฟ้าได้เพราะเป็นของแข็ง 
4. เมื่อนำไปละลายน้ำจะแตกตัวเป็นไอออน และสามารถนำไฟฟ้าได้

พันธะโคเวเลนต์ 

                 พันธะโคเวเลนต์ (Covalent Bond) เป็นพันธะที่พบมากที่สุดในโมเลกุลของสารประกอบทั่วไป เกิดจากการสร้างแรงยึดเหนี่ยวกันระหว่างอะตอม 2 อะตอม  โดยอะตอมทั้งสองมีความต้องการที่จะดึงอิเล็กตรอนไว้กับตัวเพื่อให้มีจำนวนอิเกตรอนวงนอกสุดครบ 8 ตัว เหมือนแก๊สเฉื่อย หรืออาจกล่าวได้ว่าเป็นการใช้อิเล็กตรอนวงนอกสุดร่วมกันของแต่ละอะตอมในโมเลกุล ซึ่งพันธะโคเวเลนต์นี้มักเกิดระหว่างอโลหะด้วยกันเอง ซึ่ง

แต่ละอะตอมก็ต้องการรับอิเล็กตรอนด้วยกันทั้งคู่  งเช่น  พันธะโคเวเลนต์ของคลอรีน (CI₂)

         จากรูปด้านบนเราจะเห็นว่าคลอรีนตัวแรกมีการใช้อิเล็กตรอนกันกับคลอรีนตัวที่สองอยู่ เพียง 1 คู่ เท่านั้นโดยที่แต่ละอิเล็กตรอนจะมาจากคลอรีนแต่ละตัวจึงทำให้เกิดพันธะโคเวเลนต์เพียงหนึ่งพันธะขึ้นมาอิเล็กตรอนคู่ที่อะตอมทั้งสองใช้ร่วมกันเรียกว่าอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ

ชนิดของพันธะโคเวเลนต์ที่เกิดขึ้น พบได้ 3 รูปแบบดังนี้

• การเกิดพันธะระหว่างอะตอม 2 อะตอม ทำให้มีการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 1 คู่เรียกพันธะที่เกิดขึ้นว่า พันธะเดียว (Single Bond) เช่น พันธะในไฮโดรเจน H – H และพันธะในไฮโดรเจนคลอไรด์ H – CI

• การเกิดพันธะระหว่างอะตอม 2 อะตอม ทำให้มีการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 คู่  เรียกพันธะที่เกิดขึ้นว่าพันธะคู่ (Double Bond) เช่น พันธะในออกซิเจน O = O

• การเกิดพันธะระหว่างอะตอม 2 อะตอม ทำให้มีการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 3 คู่  เรียกพันธะที่เกิดขึ้นว่า พันธะสาม (Triple Bond) เช่น พันธะในไนโตรเจน N  N 

สมบัติของสารประกอบโคเวเลนต์

•  ส่วนใหญ่มักเป็นสารประกอบระหว่างอโลหะกับอโลหะ

•  มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่ำ

•  ส่วนใหญ่ไม่ละลายในน้ำ แต่ถ้าละลายได้ก็จะไม่นำไฟฟ้า

พันธะโลหะ

                         พันธะโลหะ ( Metallic Bond ) เกิดจากการรวมตัวของอะตอมของโลหะหลาย ๆ อะตอมเข้าด้วยกัน เนื่องจากโลหะมีสถานะเป็นของแข็งจึงทำให้มีอนุภาคอยู่รวมกันอย่างหนาแน่นอิเล็กตรอนวงนอกสุดของโลหะจึงหลุดออกจากอะตอมหนึ่ง ๆ เป็นอิสระได้ง่าย อิเล็กตรอนอิสระนี้จะเคลื่อนที่ไปได้ในทุก ๆ อะตอมของโลหะนั้น แรงดึงดูดระหว่างอะตอมของพันธะโลหะจะแตกต่างจากพันธะไอออนิกโดยที่พันธะโลหะเป็นแรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนอิสระกับโปรตอนในนิวเคลียสของทุก ๆ อะตอมที่อิเล็กตรอนวิ่งวนไป 

สมบัติของพันธะโลหะ

•  นำความร้อนได้ดี

•  นำไฟฟ้าได้

•  รีดเป็นแผ่นได้ง่าย

•  ดึงเป็นเส้นยาว ๆ ได้โดยไม่ขาดง่าย

•  จุดหลอมเหลวสูง

•  มีความเป็นมันวาว

•  เชื่อมต่อกันได้

สรุป

•  พันธะเคมี หมายถึง แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอม 2 อะตอม หรือไอออนเข้าไว้ด้วยกัน เป็นโมเลกุลหรือเป็นกลุ่มของอะตอม

•  พันธะไอออนิกเป็นพันธะเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอม มีการให้และรับอิเล็กตรอนวงนอกสุดของอะตอม เกิดเป็นสารประกอบไอออนิก

•  พันธะโคเวเลนต์ เป็นพันธะเคมีที่มีการใช้อิเล็กตรอนวงนอกสุดร่วมกันของแต่ละอะตอมในโมเลกุล เป็นพันธะที่พบมากที่สุดในโมเลกุลของสารประกอบทั่วไป

•พันธะโลหะเป็นพันธะเคมีที่เกิดขึ้นกับโลหะที่มีสถานะเป็นของแข็งโดยอิเล็กตรอนวงนอกสุดของโลหะจะหลุดออกจากอะตอมหนึ่งๆ และเป็นอิสระได้ง่าย มีการเคลื่อนที่ไปทุกๆอะตอมของโลหะนั้น จึงทำให้โลหะนำความร้อนได้ดี นำไฟฟ้าได้ รีดเป็นแผ่นได้ง่าย และดึงเป็นเส้นยาว ๆ ได้

ชนิดของพันธะเคมี

พันธะภายในโมเลกุล (intramolecular bond)	พันธะระหว่างโมเลกุล (intermolecular bond)
พันธะโคเวเลนต์ (covalent bonds)	พันธะไฮโดรเจน (hydrogen bonds)
พันธะไอออนิก (ionic bonds)	แรงแวนเดอร์วาลส์ (Van der Waals forces)
พันธะโลหะ ( metallic bonds)	แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล - ไอออน (molecule-ion attractions)

ที่มา:พันธะเคมี