O-NET

 

3.5 การใช้ประโยชน์ของสารประกอบไอออนิก สารโคเวเลนต์ และโลหะ

 สารประกอบของไอออนิก สารโคเวเลนต์ และโลหะ มีสมบัติบางประการต่างกัน

สามารถนำสารมาใช้ประโยชน์ในด้านที่แตกต่างกันตามความเหมาะสม เช่น 

แอมโมเนียคลอไรด์ เป็นสารประกอบไอออนิกนำไฟฟ้าได้จากการแตกตตัวเป็นไอออนเมื่อละลายน้ำ สามารถนำไปใช้เป็นสารอิเล็กโทรไลต์ในถ่านไฟฉายได้

ทองแดงและอะลูมิเนียม เป็นโลหะที่นำไฟฟ้าได้ดี จึงนำไปใช้เป็นตัวนำไฟฟ้า

อะลูมิเนียมและเหล็ก เป็นโลหะที่นำความร้อนได้ดี จึงนำไปใช้ทำภาชนะสำหรับการประกอบอาหาร เช่น หม้อ กะทะ

3.4 พันธะโลหะ

 การเกิดพันธะโลหะ

เวเลนต์อิเล็กตรอนของแต่ละอะตอมสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระไปทั่วทั้งชิ้นโลหะและเกิดการยึดเหนี่ยวกับโปรตอนในนิวเคลียสทุกทิศทุกทางการยึดเหนี่ยวนี่ เรียกว่า พันธะโลหะ  การเกิดพันธะโลหะอาจแสสดงได้ด้วย แบบจำลองทะเลอิเล็กตรอน

สมบัติของโลหะ

- โลหะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง

- โลหะมีผิวมันวาวและสามารถสะท้อนแสงได้

- โลหะนำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดี

3.3 พันธะโคเวเลนต์

การเกิดพันธะโคเวเลนต์

ธาตุอโลหะมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงเมื่อรวมตัวกันจะไม่มีอะตอมใดยอมเสียอิเล็กตรอนอะตอมจึงยึดเหนี่ยวกันโดยใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่วมกันเรียกว่า พันธะโคเวเลนต์ และเรียกสารที่อะตอมยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโคเวเลนต์ว่า สารโคเวเลนต์

พันธะเดี่ยว คือ การใช้เวเลนต์ผอิเล็กตรอนร่วมกัน 1 คู่  

พันธะคู่ คือ การใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 คู่

พันธะสาม คือ การใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่วมกัน 3 คู่

โครงสร้างลิวอิส คือ การเกิดพันธะโคเวเลนต์ พันธะโคเวเลนต์เกิดได้ทั้ง พันธะเดี่ยว พันธะคู่ และพันธะสาม แสดงอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะด้วยจุดหรือเส้น

สูตรโมเลกุลและชื่อของสารโคเวเลนต์

เรียงลำดับจากค่าอิเล็กโทรเนกาวิตีน้อยไปมาก พร้อมทั้งระบุจำนวนอะตอมของธาตุที่มีจำนวนอะตอมมากกว่า 1 อะตอม 

การเรียงชื่อสารโคเวเลนต์

1. สารโคเวเลนต์ที่ประกอบด้วยธาตุชนิดเดียว

2. สารประกอบที่ประกอบด้วยธาตุ 2 อะตอม  โดยเปลี่ยนพยางค์ท้ายเป็น ไ-ด์ และ ระบุจำนวนอะตอมธาตุองค์ประกอบในโมเลกุล คำในภาษากรีก

ความยาวพันธะและพลังงานพันธะของสารโคเวเลนต์

ระยะระหว่างนิวเคลียสที่ทำให้พลังงานศักย์ต่ำสุด เรียกว่า ความยาวพันธะ

การเคลื่อนย้ายตำแหน่งของอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะในโมเลกุลที่เขียนโครงสร้างลิวอิสได้มากกว่า 1 แบบ เรียกว่า เรโซแนนซ์ และเรียกโครงสร้างลิวอิสแต่ละแบบว่า โครงสร้างเรโซแนนซ์ และ เรียกโครงสร้างผสมของโครงสร้างเรโซแนนซ์ทุกโครงสร้างว่า โครงสร้างเรโซแนนซ์ผสม

พลังงานปริมาณน้อยที่สุดที่ใช้สลายพันธะระหว่างอะตอมคู่ร่วมพันธะในโมเลกุลสถานะแก๊สให้อะตอมเดี่ยวในสถานะแก๊สเรียกว่า พลังงานพันธะ

ปฏิกิริยาเคมีเกี่ยวข้องกับกระบวนการสลายพันธะในสารตั้งต้นและการสร้างพันธะเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ ดูดเป็น+  คายเป็น -  สูตรคือ ΔH = E1 + E2

รูปร่างโมเลกุลโคเวเลต์

สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลต์

1. พันธะโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว เกิดจากอะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน มีค่า EN เท่ากัน

2. พันธะโคเวเลนต์มีขั้ว เกิดจากอะตอมของธาตุต่างชนิดกัน มีค่า EN ไม่เท่ากัน ผบต่างของ EN มาก สภาพขั้วจะแรงมาก

แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลและสมบัติของสารโคเวเลนต์

1. แรงลอนดอน คือ แรงยึดเหนี่ยวที่เกิดในทุกโมเลกุล จุดเดือด จุดหลอมเหลวของแรงลอนดอนจึงขึ้นอยู่กับ มวลโมเลกุล

2. แรงดึงดูดระหว่างขั้ว คือ แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมีขั้ว แรงดึงดูดระหว่างขั้ว + แรงลอนดอน = แรงแวนเดอร์วาลส์

3. พันธะไฮโดรเจน คือ แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล (ไม่ใช่ภายในโมเลกุล) เกิดระหว่าง H  ในโมเลกุลหนึ่งกับอีกธาตุหนึ่งที่มีขนาดเล็กและค่าENสูงในอีกโมเลกุลหนึ่ง ได้แก่ F O N

สารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่าย

สารที่มีพันธะโคเวเลนต์เชื่อมต่อกันเป็นโครงร่างตาข่าย

3.2 พันธะไอออนิก

 สารที่เกิดจากธาตุโลหะกับธาตุอโลหะ เช่น โซเดียมตลอไรด์ แคลเซียมฟลูออไรด์ มีสมบัติบางประการคล้ายกัน และสารเหล่านี้มีการยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคที่เหมือนกัน

การเกิดพันธะไอออนิก

- ธาตุโลหะ มีพลังงานไอออไนเซซันต่ำจึงเสียอิเล็กตรอนเป็นไอออนบวกได้ง่าย 

- ธาตุอโลหะ มีค่าสัมพรรคภาคอิเล็กตรอนสูงจึงรับอิเล็กตรอนเป็นไอออนลบ

ไอออนบวกและไอออนลบมีประจุไฟฟ้าต่างกันจึงยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงดึงดูดระหว่างประจุไฟฟ้า คือ พันธะไอออนิก และเรียกสารที่เกิดจากพันธะไอออนิกว่า สารประกอบไอออนิก

สารประกอบไอออนิกในสถานะของแข็งอยู่ในรูปของผลึกที่มีไอออนบวกและไอออนลบยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะไอออนิกอย่างต่อเนื่องกันไปทั้งสามมิติเป็นโครงผลึก และ ไม่อยู่ในรูปโมเลกุล

สูตรเคมีและชื่อของสารประกอบไอออนิก

สารประกอบไอออนิกประกอบด้วยไอออนบวกและไอออนลบที่มีประจุต่างๆ มีผลต่ออัตราส่วนการรวมของไอออนและสูตรของสารประกอบไอออนิก

สารประกอบไอออนิกเกิดจากไอออนบวกและไอออนลบ ชื่อของไอออนบวกเรียกตามชื่อธาตุแล้วลงท้ายด้วยคำว่า ไอออน 

ไอออนลบเรียกชื่อธาตุโดยเปลี่ยนท้ายเสียงเป็น ไ-ด์แล้วลงท้ายด้วยคำว่า ไอออน

ชื่อสารประกอบไอออนิกได้จากการเรียกชื่อไอออนบวกแล้วตามด้วยชื่อไอออนลบโดยตัดคำว่า ไอออน ออก

ธาตุโลหะบางชนิดสามารถเกิดเป็นไอออนบวกที่มีประจุได้หลายค่า โดยเฉพาะธาตุโลหะแทรนซิซัน ค่าที่แสดงประจุไฟฟ้าหรือประจุไฟฟ้าสมมติของไอออนหรืออะตอมของธาตุ เรียกว่า เลขออกซิเดซัน

พลังงานกับการเกิดสารประกอบไอออนิก

ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานด้วย ซึ่งพลังงานการเกิด ของสารประกอบสามารถหาได้จากการทดลองในการทำปฏิกิริยาระหว่างธาตุ

สมบัติของสารประกอบไอออนิก

สารประกอบไอออนิกส่วนใหญ่เป็นผลึกที่แข็งเนื่องจากการยึดเหนี่ยวที่แข็งแรงระหว่างไอออนบวกและไอออนลบ ผลึกมีความเปราะ แตกหักง่าย เนื่องจากการเลื่อนตำแหน่งเพียงเล็กน้อยของไอออนเมื่อมีแรงกระทำ อาจทำให้ไอออนชนิดเดียวกันเลื่อนไถลไปอยู่ตำแหน่งตรงกัน เกิดแรงผลักระหว่างกัน

- สารประกอบไอออนิกสถานะของแข็ง ไม่นำไฟฟ้า แต่เมื่อหลอมเหลวหรือละลายในน้ำจะนำไฟฟ้าได้

- สารประกอบไอออนิกมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง ส่วนใหญ่ละลายน้ำได้ ส่วนใหญ่สารละลายของสารประกอบไอออนิกในน้ำส่วนใหญ่มีสมบัติเป็นกลางหรือเบส

พลังงานไฮเดรชัน คือ ไอออนบวกและไอออนลบแยกอออกจากโครงผผลึกเป็นกระบวนการดูดพลังงานมีค่าเท่ากับพลังงานแลตทิช ส่วนกระะบวนการที่โมเลกุลของน้ำล้อมรอบไอออนแต่ละชนิดเป็นกระบวนการคายพลังงาน

สมการไอออนิกและสมการไอออนิกสุทธิ

ในสมการไอออนิกมีไอออนที่ไม่ทำปฏิกิริยากัน ปรากฏอยู่ทั้งด้านซ้ายและด้านขวาของสมการ สามารถตัดออกจากสมการให้เหลือเฉพาะไอออนที่ทำปฏิกิริยากันได้เป็นผลิตภัณฑ์ เรียกว่า สมการไอออนสุทธิ

3.1 สัญลักษณ์แบบจุดของลิวอิสและกฏออกเตต

 บทที่3 พันธะเคมี

เวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุอาจแสดงด้วยจุด สัญลักษณ์ที่แสดงธาตุและเวเลนซ์อิเล็กตรอนของธาตุ เรียกว่า สัญลักษณ์แบบจุดของลิวอิส

อะตอมของธาตุอื่นๆมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันเพื่อที่จะทำให้แต่ละอะตอมมีเวเลนซ์มีอิเล็กตรอนเท่ากับ8 จึงมีการสรุปเป็นหลักการที่เรียกว่า กฏออกเตต

สารที่ไม่อยู่ในรูปอะตอมเดี่ยว มีพันธเคมียึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมหรือไอออน โดยอะตอมของธาตุอาจมีการให้อิเล็กตรอน รับอิเล็กตรอน หรือ ใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน ทำให้เกิดพันธะเคมี 3 ประเภท คือ พันธะไอออนิก พันธะโคเวเลนต์ และ พันธะโลหะ

2.7 การนำธาตุไปใช้ประโยชน์และผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิต

 นำทองมาทำเป็นเครื่องประดับ นำเหล็กมาทำมีด นำทองแดงมาทำภาชนะเครื่องใช้

ประโยชน์ของธาตุ

- ธาตุโลหะ มีสมบัติการนำความร้อนและนำไฟฟ้าได้ดีจึงนำมาทำเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น นำทองแดงมาทำภาชนะเคื่องใช้

- ธาตุหมู่ 18 ป็นธาตุที่เฉยต่อการเกิดปฏิกิริยาจึงนำมาใช้ประโยชน์ตามสมบัติของแก๊สมีสกุลเช่นนำฮีเลียมซึ่งมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศมาบรรจุในบอลลูนและเรือเหาะแทนแก๊สไฮโดรเจน

- ธาตุกึ่งโลหะ นำไฟฟ้าได้แต่นำได้ไม่ดี นิยมนำมาทำเป็นสารกึ่งนำ มีสัมบัติในการนำไฟฟ้าอยู่ระหว่างตัวนำและฉนวนเพื่อใช้เป็นวัสดุทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

ผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม

ธาตุบางชนิดส่งผลต่อสิ่งมีชีวิตและสื่งแวดล้อม เช่น ตะกั่วได้ถูกใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตแบตเตอรี่ การปนเปื้อนของตะกั่วทั้งในดิน น้ำ และ อากาศ ล้วนส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิต เช่น ถ้าตะกั่วปนเปื้อนในน้ำ อาจส่งผลกระทบต่อระบบการเจริญพันธุ์ ระบบโลหิตและระบบประสาทของสัตว์ในแหล่งน้ำมัน