พนธะเคม Chemical bonding

H2 H2O NH3 CH4

สารตางๆ ในธรรมชาตอาจอยเปนโมเลกลหรอผลก เกดจากอะตอม 2 อะตอมขนไปน าเวเลนซอเลกตรอนมาสรางพนธะเคมรวมกนจงเกดเปนแรงยดเหนยวซงกนและกนท าใหสารมความเสถยรมากขน

นยามพนธะเคม

แรงยดเหนยวระหวางอนภาคของสารเพอใหอะตอมรวมกนเปนโมเลกลหรอใหโมเลกลรวมกนเปนกลมกอน

ไอออน-ไอออน อะตอม-อะตอม โมเลกล-โมเลกล

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกลแบงออกเปน 2 ประเภท

แรงยดเหนยวระหวางอะตอมหรอไอออนของธาต

แรงยดเหนยวระหวางโมเลกล

พนธะโคเวเลนต (covalent bonds)

พนธะไฮโดรเจน (hydrogen bonds)

พนธะไอออนก (ionic bonds)

แรงแวนเดอรวาลส (Van der Waals forces)

พนธะโลหะ ( metallic bonds)

แรงดงดดระหวางโมเลกล-ไอออน (molecule-ion attractions)

พนธะไอออนก (Ionic bond)

พนธะไอออนก หมายถง แรงยดเหนยวระหวางไอออนบวกและไอออนลบทเกดจากอะตอมใหและรบอเลกตรอนกนเพอใหมเวเลนตอเลกตรอนเทากบ 8

พนธะไอออนก (Ionic bond)

คอแรงทเกดจากประจไฟฟาบวก (+) และลบ (-) ดงดดเขาหากนและเรยกสารทเกดขนวาสารไอออนก (Ionic Compound) สารไอออนกเกดจากโลหะให Valence - electron แกอโลหะทงนเพราะโลหะมคา IE1 ตา แตอโลหะมคา EN สง เชน

atom ทสญเสย e- จะกลายเปน ไอออนบวก (Cation) atom ทรบ e- จะกลายเปน ไอออนลบ (Anion)

เชน NaCl

Na11

1s 2s 2p 3s 3p 3d Cl9

1s 2s 2p 3s 3p 3d

อาจกลาวไดวากลไกการเกดพนธะไอออนกเกดผานปฏกรยา 2 ขนตอนดงน 1. ขนการแตกไอออนของ Na และการรบอเลกตรอนของ Cl

Na . Na+ + e-

Cl . . . . . . . + e- Cl . . . . . . . . -

2. ไอออนทเกดขนมารวมกน Na+ Cl . . . . . . . . - + Na+ Cl . . . . . . . . -

กรณอนทสามารถเกดพนธะไอออนกได

เชน การเผาแคลเซยมในบรรยากาศออกซเจน

2Ca(s) + O2(g) 2CaO

การเผาลเทยมในอากาศ 4Li(s) + O2(g) 2Li2O

โลหะ (IE ต ากวา) อโลหะ (IE สงกวา)

ลกษณะสาคญของสารประกอบไอออนก 1. พนธะไอออนกเปนพนธะทเกดจาก ไอออนของโลหะ + ไอออนของอโลหะ เชน NaCl, MgO, KI 2. พนธะไอออนก อาจเปนพนธะเคมทเกดจากธาตทมคาพลงงานไอออไนเซชนตากบธาตทมคาพลงงาน

ไอออไนเซชนสง 3. พนธะไอออนก อาจเปนพนธะทเกดจากไอออนบวกทเปนกลมอะตอมของอโลหะ เชน 4. สารประกอบไอออนกไมมสตรโมเลกล มแตสตรเอมพรคล ( สตรอยางงาย ) 5.สารประกอบไอออนกมจดเดอดและจดหลอมเหลวสง 6. สารประกอบไอออนกในภาวะปกตเปนของแขง ประกอบไอออนบวกและไอออนลบ ไอออนเหลานไม

เคลอนท ดงนนจงไมนาไฟฟา แตเมอหลอมเหลวหรอละลายนา จะแตกตวเปนไอออนและเคลอนทได เกดเปนสารอเลกโทรไลตจงนาไฟฟาได

ตวอยาง จงเขยนสตรของสารประกอบไอออนกตอไปน ก. Na+ กบ O2- ข. Ca2+ กบ Cl- ค. NH4

+ กบ SO42-

จงเขยนสตรอยางงายของสารประกอบไอออนกตอไปน 1. Na กบ Cl 2. Mg กบ P 3. Mg กบ O 4. Mg กบ N

5. Na+ กบ CO32- 6. Ca2+ กบ PO4

3-

7. Na กบ S 8. Mg กบ Cl 9. Al กบ O 10. PO4

3- กบ Na+

NaCl Mg3P2

MgO Mg3N2

Na2CO3 Ca3(PO4)2

Na2S MgCl2

Al2O3 Na3PO4

การอานชอสารประกอบไอออนก

อานชอไอออนบวกกอน หรอกลมโลหะ

อานชอไอออนลบ ตามหลง

ไมตองอานเลขทแสดงจ านวนอะตอม (ทอยดานลางขวา)

ชอโลหะใหลงทายดวยไอด(-ide) เชน oxide, chloride, sulphide ถาเปนพวกอนมลกรด ใหอานตามชอ เชน ซลเฟต ฟอตเฟต คารบอเนต

* เมอไอออนบวกเปนโลหะทรานซชน ใหบอกเลขโรมนในวงเลบ ( ) ดวย

เชน ไฮโดรเจน เปน ไฮไดรด (hydride) คลอรน เปน คลอไรด (chloride) โบรมน เปน โบรไมด (bromide)

BaCl2 barium chloride

K2O potassium oxide

Mg(OH)2 magnesium hydroxide

KNO3 potassium nitrate

การเรยกชอทางเคม

FeCl2 iron (II) chloride Cr2S3 chromium (III) sulfide Cu(NO3)2 copper (II) nitrate

NH4ClO3 ammonium chlorate

สมบตบางประการของสารประกอบไอออนก

สารประกอบไอออนกทกชนดมสถานะเปนของแขง หรอผลก ทอณหภมหอง และเปราะ

โครงสรางของสารประกอบไอออนกมลกษณะเปนผลก

ผลกสารประกอบไอออนกมรปทรงเปนรปลกบาศก ประกอบ ดวยไอออนบวกและไอออนลบเรยงสลบกนเปนสามมตแบบตางๆ ไมสามารถแยกเปน โมเลกลเดยวๆ ได

2. สารประกอบไอออนกในภาวะปกตเปนของแขง ประกอบดวยไอออนบวกและไอออนลบ ไอออนเหลานไมเคลอนท จงไมนาไฟฟา แตเมอหลอมเหลวหรอละลายนา จะแตกตวเปนไอออนและเคลอนทได จงนาไฟฟาได

สมบตบางประการของสารประกอบไอออนก

3. สารประกอบไอออนกมจดดอดและจดหลอมเหลวสงมาก

4. สารประกอบไอออนกบางชนดละลายนาไดดและบางชนด

ไมละลายนา

การทสารประกอบไอออนกละลายนาไดเนองจากแรงดงดดระหวางโมเลกลของนากบไอออนมคามากกวาแรงยดเหนยวระหวางไอออนบวกกบไอออนลบ

สมบตบางประการของสารประกอบไอออนก

การพจารณาความเปนไอออนกหรอโควาเลนต

ถามคา EN ตางกนมากๆ จะมสมบตความเปน ไอออนกมาก แตถามคา EN ตางกนนอย จะมสมบตความเปนโควาเลนตมาก

* โดยทวไปถาธาตครวมพนธะมคา EN ตางกนมากกวา 1.8

ขนไป จดเปน “พนธะไอออนก”

พลงงานกบการเกดสารประกอบไอออนก

การศกษาการเปลยนแปลงพลงงานในการเกดสารประกอบไอออนก วธการทพจารณาการเปลยนแปลงของพลงงานทเกดขน พจารณาจาก

วฏจกรบอรน-ฮารเบอร

พลงงานแลตทซของสารประกอบไอออนก (Lattice Energy of Ionic Compound) ปกตคาพลงงาน IE, EA จะแสดงถงความเปนไปไดทจะเกดสารประกอบ ไอออนก โดยความเสถยรของสารประกอบไอออนกวดไดจาก พลงงานแลตทซ (Lattice Energy)

นยาม “ พลงงานทใชท าใหสารประกอบไอออนกทเปนของแขง 1 mole กลายเปนไอออนของกาซ ”

Lattice energy (kJ/mol) m.p. (oC) LiF 1,017 845

LiCl 828 610 LiBr 787 550 LiI 732 450

** พลงงานทคายออกมา เมอไอออนในภาวะแกส ท าปฏกรยากน เกดเปนสารประกอบไอออนกทเปนของแขง เรยกวา “พลงงานโครงผลก/พลงงานแลตทซ”(U)

การคานวณคาพลงงานแลตทซโดยใช Born – Habor Cycle พลงงานแลตทซวดโดยตรงไมได ตองคานวณทางออมโดยใช Born–Habor cycle ซงแบงออกเปนขนตอนยอย ๆ แสดงความสมพนธระหวาง Lattice energy กบ IE, EA และ คณสมบตของไอออนหรอโมเลกลนนๆ

ตวอยาง จงคานวณคาพลงงานแลตทซของสมการ LiF (s) Li + (g) + F – (g) , H = ?

พลงงานกบการเกดสารประกอบไอออนก

Na(s) Na(g) ∆ H1 = +107 kJ/mol

½ Cl2(g) Cl(g) ∆H2 = +122 kJ/mol

Na (g) Na+ (g) + e- ∆H3 = +496 kJ/mol

Cl (g) + e- Cl- (g) ∆H4 = - 349 kJ/mol

Na+(g) + Cl-(g) NaCl(s) ∆H5 = - 787 kJ/mol

1

2

3

4

5

E การระเหด

E การสลายพนธะ

IE

EA

E แลตทซ

Na(s) + 1/2Cl2(g) เรมตน

Na(g) + 1/2Cl2(g)

Na(g) + Cl(g)

Na+ (g) + e - + Cl(g)

Na+(g) + Cl-(g)

NaCl (s) ∆Hf = -411 kJ/mol

∆H1 = +107 kJ

∆H2 = +122 kJ

∆H3 = +496 kJ ∆H4 = -349 kJ

∆H5 = -787 kJ 1

2

3 4

5

∆Hf = (+107)+(+122)+(+496)+(-349)+(-787) = - 411 kJ/mol

วฏจกรบอรน – ฮาเบอร

สดทาย

∆Hf คอ พลงงานรวมของปฏกรยา

จะเขยนไดวา Hof = Ho

1 + Ho2 + Ho

3 + Ho4 + Ho

5 -594.1 kJ = 155.2 kJ + 75.3 kJ + 520 kJ - 328 kJ + Ho

5 ดงนน H0

5 = - 1,017 kJ พลงงานแลตทซของ LiF เทากบ -1,017 kJ

?

เราสามารถอธบายการเกด LiF (s) ออกเปนขนตอนยอย 5 ขนตอนคอ 1. Li (s) Li (g) Ho

1 = 155.2 kJ (Sublimation) 2. ½ F2 (g) F (g) Ho

2 = 75.3 kJ (Dissociation) 3. Li (g) Li+ (g) + e- Ho

3 = 520 kJ (IE) 4. F (g) + e- F – (g) Ho

4 = - 328 kJ (EA) 5. Li+ (g) + F – (g) LiF (s) Ho

5 = ? Li (s) + ½ F2 (g) LiF (s) Ho

f = - 594.1 kJ จะเขยนไดวา Ho

f = Ho1 + Ho

2 + Ho3 + Ho

4 + Ho5

-594.1 kJ = 155.2 kJ + 75.3 kJ + 520 kJ - 328 kJ + Ho5

ดงนน H05 = - 1,017 kJ

พลงงานแลตทซของ LiF เทากบ -1,017 kJ

การละลายนาของสารประกอบไอออนก

Cl- ไอออน

Na+ ไอออน

โมเลกลน า NaCl

o

o o

o

o o

H H H

H

H H

H

H

H H H

H

H O H

H O H

ขนตอนการละลายนา 1. ทาใหอนภาคของของแขงแยกออกจากกน เปนการทาลายแรงยดเหนยวระหวางอนภาค ขนตอนนตองใชพลงงานซงมคาเทากบพลงงานโครงรางผลก (พลงงานโครงรางผลก Lattice energy คอ พลงงานทใชแยกอนภาคของของแขงออกจากกนในภาวะแกส) จะได NaCl(s) + พลงงานโครงรางผลก Na+(g) + Cl-(g) : ดดพลงงาน H1 ขนตอนนเปนการดดพลงงานเพอสลายพนธะเดมของ NaCl 2. อนภาคทถกแยกออกมาจากขนตอนแรกจะไปจบกบอนภาคนา อนภาคของนาจะคายพลงงานออกมาจานวนหนง เรยกวา พลงงานไฮเดรชน (Hydration energy) Na+(g) + Cl-(g) Na+(aq) + Cl-(aq) : คายพลงงาน H2 ขนตอนนเปนการคายพลงงานเพอสรางพนธะกบนา โดย aq มาจาก aqueous หมายถง สารละลายทมนาเปนตวทาละลาย

ถาเรารวมขนตอนทง 2 เขาดวยกนจะได NaCl(s) + พลงงานโครงรางผลก Na+(aq) + Cl-(aq) : H3 โดย : H3 = H1 - H2

ถา H3 เปนคาบวกแสดงวาดดความรอน ถา H3 เปนคาลบแสดงวาคายความรอน ถา H3 แสดงวาไมดดไมคายความรอน

ขนตอนการละลายนา

พลงงานไฮเดรชน (hydration energy) เปนพลงงานทปลอย (คาย) ออกมา เมอ ไอออนบวกและไอออนลบในสถานะแกสทหลดออกมาจากโครงผลก ของสารประกอบไอออนกถกโมเลกลนาลอมรอบ เกดเปนแรงยดเหนยวระหวาง โมเลกลของนากบไอออนบวกและลบ ดงสมการ

Na+(g) + Cl-(g) Na+ (aq) + Cl-(aq) + 764 kJ/mol

พลงงานแลตทช (Lattice energy) เปนพลงงานทใชในการสลายโครงผลกของ สารประกอบไอออนกเปนไอออนบวกและไอออนลบในสถานะแกส(หรอ เปน พลงงานทคายออกมาเมอไอออนบวกและไอออนลบในสถานะแกสรวมตวกนเกด เปนโครงผลกของสารประกอบไอออนก Na+(g) + Cl-(g) NaCl(s) + 768.3 kJ/mol NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ; = +768.3 kJ/mol

## สารใดมพลงงานไฮเดรชนมากจะยงละลายน าไดด

ดดพลงงาน

คายพลงงาน

H2O

พลงงานกบการละลายนาของสารประกอบไอออนก

NaCl(s)

Na+(g) + Cl-(g)

Na+(aq) + Cl-(aq)

∆Hlatt = +776 kJ ∆Hhyd = -771 kJ

∆Hsoln = +5 kJ (พลงงานของการละลาย)

1

2

สรปการละลายนาของสารประกอบไอออนก

∆Hlattice > ∆Hhydration แสดงวามการดดพลงงาน ∆Hhydration > ∆Hlattice แสดงวามการคายพลงงาน

∆Hlattice >>> ∆Hhydration แสดงวาสารไอออนกนนไมคอยละลาย

สารทละลายน าได < 0.1 g/H2O 100 cm3 ท 25 0C แสดงวาไมละลาย สารทละลายน าได 0.1-1.0 g/H2O 100 cm3 ท 25 0C แสดงวาละลายไดบางสวน สารทละลายน าได > 1.0 g/H2O 100 cm3 ท 25 0C แสดงวาละลายไดด

การทดลองท 2.2 การละลายของสารประกอบไอออนกในนา

อภปรายผลการทดลอง สารทง 3 ชนดละลายในนาไดแตกตางกน ดงตอไปน NH4Cl ละลายในนาไดอยางรวดเรว การเปลยนแปลงประเภทดดความรอน NaCl ละลายในนาไดด มการเปลยนแปลงพลงงานนอยมาก เพราะอณหภมของสารละลายเกอบคงท CuSO4 ละลายในนาไดชา การเปลยนแปลงประเภทคายความรอน

อภปรายผลการทดลอง (ตอ)

อณหภมเปนป―จจยสาคญอยางหนงทมผลตอการละลายของสาร สารทละลายในตวทาละลายไดมากขน เมออณหภมของสารละลายสงขน จะมขนตอนในการละลายเปนแบบดดพลงงาน เชน NH4NO3

สวนสารละลายในตวทาละลายไดนอยลง เมออณหภมของสารละลายเพมขน จะมขนตอนในการละลายเปนแบบคายพลงงาน เชน Ce2(SO4)3

ผลการทดลอง สารละลาย

การเปลยนแปลงเมอเตมสารละลาย

Na2CO3 NH4Cl Pb(NO3)2

Ca(OH)2

Na2SO4

KI

เกดตะกอนสขาว ไมเกดตะกอน ไมเกดตะกอน

ไมเกดตะกอน ไมเกดตะกอน ไมเกดตะกอน

เกดตะกอนสขาว เกดตะกอนสขาว

เกดตะกอนสเหลอง

1. เมอผสมสารละลาย 2 ชนดเขาดวยกนแลวไมมตะกอนเกดขน แสดงวาไอออนในสารละลายไมรวมตวกน จงไมมปฏกรยาเคมเกดขน

2. เมอผสมสารละลาย 2 ชนด เขาดวยกนแลว มตะกอนเกดขน แสดงวาไอออนในสารละลายรวมตวกนเกดเปนสารใหมทไมละลายในนา หรอมปฏกรยาเคมเกดขน

เกลอชนดทไมละลายนาและละลายนาไดมดงน

• เกลอของโลหะไอออนหม 1A และ NH4+ ละลายนาไดหมด

• เกลอของไอออนลบของไนเตรด (NO3-) อะซเตต (CH3COO-) คลอเรต

(ClO3-) และเปอรคลอเรต(ClO4

-) ละลายไดหมด • เกลอคลอไรด โบรไมด และไอโอไดด ละลายนาได ยกเวนเกลอคลอไรด โบรไมด

และไอโอไดดของ Ag+, Pb2+ , Hg2+ , Hg22+ ไมละลายนา

• เกลอซลเฟต(SO42-) คารบอเนต(CO3

2-) ซลไฟด(S2-) ฟอสเฟต(PO43-)

และอารเซเนต(AsO43-) ของโลหะไอออนหม 2A และ Ag+, Pb2+ , Hg2+

ไมละลายนา ยกเวนเกลอดงกลาวของหม 1A , NH4+ และ MgSO4 ละลายนา

• เกลอไฮดรอกไซด (OH-) ไมละลายนา ยกเวน OH- ของโลหะไอออนหม 1A , NH4

+ ละลายนาได

พลงงานของการละลายนนนยมวดในรปของความรอน

Q = mc t

เมอ Q = ปรมาณความรอน หนวยเปน (J) m = มวลของนา หนวยเปน กรม (g) c = ความจความรอนของนา มคาเปน 4.2 J/goC t = อณหภมทเปลยนแปลงไป หนวยเปน oC

ตวอยาง นาคอปเปอร(II)โบรไมด จานวน 0.860 กรม มาละลายในนา 100 cm3

พบวาอณหภมของนาเปลยนจาก 23.10 oC เปน 23.41 oC จงคานวณหาปรมาณ ความรอนทเกดขน และความสมพนธระหวางคาพลงงานแลตทช และพลงงาน ไฮเดรชนเปนอยางไร

จากอณหภมเพมขน 23.10 oC เปน 23.41 oC แสดงวาการละลายของ CuBr2 เปนการคายความรอน ดงนน พลงงานแลตทชนอยกวาพลงงานไฮเดรชน

Q = mc t

= (100)(4.2)(23.41-23.10) = 130.2 J

ขอสงเกต - ถาเกลอทละลายน าเปนกระบวนการดดความรอน เมอเพมอณหภมใหกบ สารละลายการละลายจะเพมขน - ถาเกลอทละลายน าเปนกระบวนการคายความรอน เมอเพมอณหภมใหกบ สารละลายการละลายจะลดลง

ปฏกรยาของสารประกอบไอออนก

สารละลาย NaCl Na+

Cl- Ag+

NO3-

สารละลาย AgNO3

AgCl (s)

NaCl Na+(aq) + Cl-(aq) AgNO3 Ag+(aq) + NO3-(aq)

Na+(aq) + Cl-(aq) + Ag+(aq) + NO3-(aq) Na+(aq) + Cl-(aq) + AgCl(s)

สมการไอออนก

สมการไอออนก

เมอสารประกอบไอออนกในสถานะของแขงมาละลายน ากจะแตกตวเปนไอออน

NaCl (s) Na+(aq) + Cl- (aq)

AgNO3(s) Ag+(aq) + NO3-(aq)

K2SO4(s) 2K+(aq) + SO42-(aq)

การเขยนสมการไอออนก

จากททราบแลววา เมอสารประกอบไอออนกละลายในนา ไอออนบวก และ ไอออนลบจะแยกออกจากกนและถกลอมรอบดวยโมเลกลของนาหลายโมเลกล เมอผสมสารละลายแคลเซยมไฮดรอกไซด (Ca(OH)2) กบสารละลาย โซเดยมคารบอเนต (Na2CO3) แลวพบวามตะกอนสขาวเกดขน ตะกอนนไมควร เปนโซเดยมไฮดรอกไซด (NaOH) เพราะวา NaOH ละลายไดในนาและแตกตว เปนไอออนอยในของเหลว ดงนนจงเปนตะกอนของแคลเซยมคารบอเนต (CaCO3) สามารถเขยนสมการไดดงน Ca2+(aq) + 2OH- (aq) + 2Na+(aq) + CO3

2-(aq) ---------> CaCO3(s) + 2OH-(aq) + 2Na+(aq)

สมการทแสดงไอออนอสระของสารประกอบไอออนกในสารละลายครบทกชนด เชนนเรยกวา "สมการไอออนก" เนองจากปฏกรยานม OH- และ Na+ ปรากฏอยทง 2 ดาน และไมเกดการเปลยนแปลงในปฏกรยาจงตดออกไปได

Ca2+(aq) + 2OH-(aq) + 2Na+(aq) + CO32-(aq)---------> CaCO3(s) + 2OH - (aq)

+ 2Na+(aq) Ca2+ + CO3

2-(aq) ---------> CaCO3(s)

สมการขางตนเรยกวา "สมการไอออนกสทธ"

NaCl (s) Na+ (aq) + Cl- (aq) AgNO3 (s) Ag+ (aq) + NO3

- (aq)

Na+(aq) + Cl-(aq) + Ag+(aq) + NO3-(aq) Na+(aq) + Cl-(aq) + AgCl(s)

สมการไอออนก

Cl-(aq) + Ag+(aq) AgCl(s)

สมการไอออนกสทธ

หลกการเขยนสมการไอออนก

1. เขยนเฉพาะไอออนหรอโมเลกลททาปฏกรยากน

2. ถาสารทเกยวของในปฏกรยาเปนสารทไมละลายนาหรอไมแตกตว

เปนไอออน ใหเขยนสตรโมเลกลของสารนนในสมการได เชน H2 NH3 CO2

3. ดลสมการไอออนก โดยทาใหจานวนอะตอม และจานวนไอออน ของทกธาตเทากน รวมทงประจรวมทงซายและขวาตองเทากนดวย

แบบฝกหด

จงเขยนสมการไอออนกทเกดจากการผสมสารคตอไปน

1. AgNO3 (aq) กบ CaBr2(aq)

2. CuSO4 (aq) กบ K2S (aq)

3. NaOH (s) กบ HCl (l)

โครงสรางของสารประกอบไอออนก

1) โครงสรางผลกของ NaCl Na+ จะม Cl- หอมลอมและ สมผสโดยรอบ 6 ไอออน Cl- จะม Na+ หอมลอมและสมผสโดยรอบ 6 ไอออน

โครงสรางแบบโซเดยมคลอไรด

โคออรดเนชนนมเบอร คอ จานวนไอออนทหอมลอมและสมผสกบไอออนอน

2) โครงสรางผลกของ CsCl Cs+ ม Cl- หอมลอมและสมผส 8 ไอออน Cl-

ม Cs+ หอมลอมและสมผส 8 ไอออน

3) โครงสรางผลกของ CaF2 Ca2+ ม F- หอมลอมและสมผส 8 ไอออน แต F- ม Ca2+ หอมลอมและสมผสเพยง 4 ไอออนเทานน การเขยนสตรสารประกอบไอออนกจะแสดงอตราสวนอยางต าของไอออนทมารวมตวกนนเทานน Ca 2+ : F- = 4:8 = 1:2 สตรจงเปน CaF2

Cs+ Cl-

Ca 2+ F-

พลงงานพนธะ (Bond Energy)

พลงงานพนธะ หรอ พลงงานสลายพนธะ (Bond dissociation energy, D) คอ พลงงานทตองใชในการสลายพนธะเคมแตละพนธะในโมเลกล

(มคาเปนบวก) เชน H2(g) 2H(g) D(H—H) = 436 kJ/mol • พนธะเคมชนดเดยวกนในโมเลกลทตางกนอาจมคาพลงงานสลายพนธะตางกน

เชน C-H – CH4(g) CH3(g) + H(g) D(H-C)CH4

= 436 kJ/mol – CH3(g) CH2(g) + H(g) D(H-C)CH3

= 368 kJ/mol – CH2(g) CH(g) + H(g) D(H-C)CH2

= 519 kJ/mol – CH(g) C(g) + H(g) D(H-C)CH = 335 kJ/mol

พลงงานพนธะเฉลย (Average Bond Energy)

พลงงานพนธะเฉลย เปนคาเฉลยของพลงงานสลายพนธะสาหรบพนธะแต ละชนดในโมเลกลตาง ๆ (เปนคาโดยประมาณ)

ความรอนของปฏกรยา (Heat of Reaction)

การเกดปฏกรยาเคม คอกระบวนการทมการทาลายพนธะเดม (สารตงตน) และสรางพนธะใหม (สารผลตภณฑ)

ความรอนของปฏกรยา ( Hrxn) คอพลงงานเอนทาลปของระบบท เปลยนแปลงไปในรปความรอนเมอเกดปฏกรยา สามารถหาไดจาก

– DHrxn เปนลบ ปฏกรยาคายพลงงาน – DHrxn เปนบวก ตองใชพลงงานเพอใหเกดปฏกรยา (ดดพลงงาน)

productsreactants

DDHrxn

พลงงานพนธะรวม ของผลตภณฑ

พลงงานพนธะรวม ของสารตงตน

การคานวณหาคาความรอนของปฏกรยา

ตวอยาง จงหาพลงงานทเปลยนแปลงของปฏกรยาตอไปน CH4(g) + Cl2(g) CH3Cl (g) + HCl(g)

– (พลงงานพนธะสารตงตน) = 4D(C-H) + D(Cl-Cl)

– (พลงงานพนธะผลตภณฑ ) = D(C-Cl) + 3D(C-H) + D(Cl-H)

• Hrxn = 4D(C-H) + D(Cl-Cl) – [D(C-Cl) + 3D(C-H) + D(Cl-H)] = (4414 + 243) – (339 + 3414 + 431) kJ/mol = –113 kJ/mol ปฏกรยานจะคายความรอนออกมา 113 kJ/mol

products

D

reactants

D

ความยาวพนธะ (Bond Length)

ความยาวพนธะ คอระยะหางระหวางอะตอมคทสรางพนธะ โดยเปนตาแหนงทอะตอมทงสองดงดดกนไดดทสด มพลงงานตาสดหรอมเสถยรภาพทสด

• ความยาวของพนธะโควาเลนตสมพนธกบพลงงานพนธะ – ความยาวพนธะเดยว พนธะค พนธะสาม – พลงงานพนธะเดยว พนธะค พนธะสาม

Bond Bond

Length Energy

ความยาวพนธะเฉลยของโมเลกลตางๆ

มมพนธะ

มมพนธะ คอมมทเกดขน เมอลาก เสนผานพนธะ 2 พนธะมาตดท นวเคลยสของอะตอมกลาง

• โมเลกลทมสตรเคมคลายกน มมพนธะอาจไมเทากน –H2O = 104.5 H2S = 92

• การทานายโครงสรางของโมเลกลเชน มมพนธะ จาเปนตองอาศยขอมลเกยวกบอเลกตรอนในโมเลกล

106.0

104.0

สภาพขวของพนธะ (Bond Polarity)

สภาพขวของพนธะ คอ การอธบายการกระจายตวของอเลกตรอนทใชในการสรางพนธะระหวางอะตอม

• สภาพขวของพนธะโควาเลนตขนอยกบ คา EN ของอะตอมทงสอง ถาคา EN ของอะตอมทงสองตางกน การกระจายตวของอเลกตรอนในบรเวณระหวางอะตอมทงสองจะไมสมาเสมอ ซงจะเรยกวา พนธะโควาเลนตแบบมขว

X+Y- เมอ EN ของ Y X

+ -

H F + H F

สภาพขวของโมเลกล (Polarity of Molecule)

สภาพขวของโมเลกลคอสภาพขวสทธ (net dipole )ของพนธะทกพนธะในโมเลกล

• สภาพขวของโมเลกลหาไดโดยการรวมสภาพขวของพนธะทกพนธะแบบเวคเตอร

ตวอยางสภาพขวของโมเลกล

• BCl3

• NH3

• CHCl3

• SF5

• HCN

H F

H F

+-

โมเมนตขวค (Dipole Moments) ภายในโมเลกลของสารประกอบ ถาอะตอมมคา EN ตางกน มการดง อเลกตรอนทาใหเกดขวขน

ตวอยาง แสดงทศทางการดงของ e-

แสดงขว (polar bond) 2.1 4.0

H F

HH

O....

OO C

HH

CC

Cl Cl

H

H

CC

Cl

Cl

dipole moment สทธ = 1. 87 (เปน polar molecule)

Cis (polar) = 1. 89

Trans = 0

โมเลกล H2O

โมเลกล CO2

โมเลกล C2H2Cl2

ขวของโมเลกล ค านวณจากผลรวมแบบ vector ของขวของพนธะ

เปน non-polar molecule = 0