พันธะเคมี

พันธะเคมี

พันธะเคมี เกี่ยวข้องกับอันตรกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนของอะตอมแต่ละตัวขององค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบซึ่งก่อให้เกิดการเชื่อมต่ออย่างถาวรระหว่างพวกมัน ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของสารเคมี โดยปกติแล้ว ธาตุแต่ละชนิดจะมีคุณสมบัติแตกต่างจากโมเลกุลที่เป็นส่วนประกอบ การก่อตัวของสารประกอบทางเคมีผ่านพันธะเป็นผลมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าองค์ประกอบต่างๆ มีแนวโน้มที่จะมีสถานะพลังงานต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ สิ่งนี้ทำให้พวกเขาเฉื่อยทางเคมี อะตอมของธาตุต่างๆ จะถูกวาดให้อยู่ในการจัดเรียง อิเล็กตรอน ที่ใกล้เคียงที่สุดในตารางธาตุกับฮีเลียม (กลุ่มที่ 18) สิ่งนี้แสดงในกฎการซ้ำและออกเตต กฎการดูเพลตอธิบายถึงแนวโน้มของอะตอมที่จะมีเวเลนต์อิเล็กตรอนสองตัวที่เปลือกนอก กฎออกเตตคล้ายกันตรงที่ว่าธาตุต่างๆ มักจะมีเวเลนต์อิเล็กตรอนแปดตัว กฎคู่และออกเตตสะท้อนให้เห็นโดยองค์ประกอบทางเคมีโดยสร้างพันธะเคมีตั้งแต่หนึ่งพันธะขึ้นไป จำนวนพันธะที่อะตอมสามารถสร้างได้เรียกว่า วาเลนซ์ กระนั้น องค์ประกอบเดียวอาจมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าวาเลนซ์ที่แตกต่างกัน ในการระบุลักษณะของพันธะเคมีอย่างสมบูรณ์ เรามักจะให้ข้อมูลอื่นเกี่ยวกับพันธะเคมี เช่น พลังงาน ความยาวพันธะ และความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีขององค์ประกอบที่เป็นองค์ประกอบ

ความสำคัญของอิเล็กโทรเนกาติวิตีในการสร้างพันธะ

อิเล็กโทร เนกาติวิตีเป็นคำที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์ของแรงดึงดูดของอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันโดยอะตอมของธาตุที่ก่อตัวเป็นพันธะเคมี อิเล็กโตรเนกาติวิตีหมายถึงพลังงานพันธะระหว่างอะตอมโดยตรง วิธีที่องค์ประกอบทางเคมีบรรลุการกำหนดค่าอิเล็กตรอนของก๊าซมีตระกูลที่ใกล้ที่สุดในตารางธาตุ หรืออีกนัยหนึ่งว่าพวกมันสร้างพันธะเคมีได้อย่างไรนั้นขึ้นอยู่กับค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีขององค์ประกอบแต่ละส่วนโดยตรง ธาตุเฉพาะมีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนของอะตอมอื่นที่มีความแรงต่างกัน ซึ่งสอดคล้องกับการจัดอันดับของธาตุเหล่านี้ในระดับที่สร้างโดย Linus Pauling ( Pauling Electronegativity Scale ) โลหะมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี้ต่ำ เป็นผลให้พวกมันดึงดูดอิเล็กตรอนตัวอื่นได้น้อยและให้อิเล็กตรอนของตัวเองอย่างง่ายดาย เรียกอีกอย่างว่าอิเล็กโทรโพสิทีฟอิลิเมนต์ ซีเซียม (หรือแฟรนเซียมที่ได้มาจากการทำเทียม) มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำสุดที่ 0.7 อโลหะมีพฤติกรรมแตกต่างกัน ฟลูออรีน เป็นธาตุที่มีประจุไฟฟ้าลบมากที่สุด (4.0) ในบรรดาธาตุทั้งหมด อโลหะดึงดูดเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมที่ต้องการสร้างพันธะอย่างมาก

ประเภทของพันธะเคมี

พันธะไอออนิก

พันธะไอออนิกก่อตัวขึ้นระหว่างอะตอมของโลหะกับอะตอมของอโลหะ ซึ่งแตกต่างกันอย่างมากในอิเล็กโทรเนกาติวิตีของพอลลิง องค์ประกอบที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีมากขึ้นจะดึงดูดอิเล็กตรอนที่เพิ่มเข้าไปในเปลือกวาเลนซ์ ความสัมพันธ์นี้ส่งผลให้ธาตุมีอิเล็กตรอนมากเกินไปและกลายเป็นไอออนลบหรือประจุลบ ในเวลาเดียวกัน อะตอม (อิเล็กโทรโพสิทีฟ) ที่สูญเสียอิเลคตรอนไปก็ขาดแคลนอิเลคตรอน ดังนั้นมันจึงกลายเป็นไอออนบวกหรือไอออนบวก สันนิษฐานว่าเพื่อสร้างพันธะไอออนิก ความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีควรมีอย่างน้อย 1.7 ไอออนที่เกิดขึ้น (ไอออนบวกและไอออนลบ) จะดึงดูดซึ่งกันและกันอันเป็นผลมาจากแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตของไอออนที่มีประจุตรงข้ามกัน อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าในชีวิตจริงไม่มีพันธะใดที่เป็นไอออนิก 100 เปอร์เซ็นต์ เปอร์เซ็นต์ของพันธะนี้ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีระหว่างอะตอมที่เป็นส่วนประกอบ: ยิ่งความแตกต่างมากเท่าใด สัดส่วนของพันธะไอออนิกก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

พันธะโควาเลนต์ (อะตอม)

พันธะโคเวเลนต์เกิดขึ้นระหว่างอะตอมของอโลหะซึ่งมีความแตกต่างเล็กน้อยในอิเล็กโทรเนกาติวิตีของพอลิง องค์ประกอบที่สร้างพันธะโควาเลนต์ "แบ่ง" เวเลนต์อิเล็กตรอนในลักษณะที่แต่ละองค์ประกอบสามารถเข้าถึงสถานะพลังงานที่ต่ำที่สุดที่เป็นไปได้ คู่อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นเรียกว่าคู่ที่ใช้ร่วมกัน ตั้งอยู่ระหว่างอะตอมในรูปของเมฆอิเล็กตรอน หากมีความแตกต่างของค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีระหว่างองค์ประกอบที่เป็นองค์ประกอบ พันธะโควาเลนต์จะกลายเป็นโพลาไรซ์ และอิเล็กตรอนคู่ที่ใช้ร่วมกันจะเลื่อนเข้าหาธาตุที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่า (ซึ่งดึงดูดอิเล็กตรอนได้แรงกว่า) จากนั้นโมเลกุลจะกลายเป็นไดโพล กล่าวคือ มีขั้วบวกและขั้วลบ ถ้าอะตอม 2 อะตอมที่เกี่ยวข้องกับพันธะโควาเลนต์เหมือนกัน อะตอมเหล่านั้นจะสร้างพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้ว คู่อิเล็กตรอนไม่เลื่อนไปในทิศทางใดๆ เนื่องจากความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีในระดับพอลลิงคือ 0

ประสานพันธะโควาเลนต์

นี่คือประเภทของพันธะที่อะตอมหนึ่งให้คู่อิเล็กตรอนของมันกลายเป็นผู้บริจาค อะตอมในโมเลกุลหรือในไอออนที่มีเวเลนซ์เชลล์ไม่สมบูรณ์จะกลายเป็นตัวรับที่เรียกว่า ชื่ออื่นสำหรับพันธบัตรนี้คือพันธบัตรโดยกำเนิด พันธะโควาเลนต์เชิงพิกัดมีความคล้ายคลึงกับพันธะโควาเลนต์ในแง่หนึ่ง อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ การแบ่งปันอิเล็กตรอนเกิดขึ้นเนื่องจากอะตอมเพียงหนึ่งอะตอมที่บริจาคอิเล็กตรอนคู่ของมัน

พันธะโลหะ

พันธะโลหะเป็นพันธะชนิดพิเศษที่พบในโลหะและโลหะผสม ไอออนบวกในโลหะก่อตัวเป็นโครงผลึกเฉพาะและมีประจุบวก อิเล็กตรอนเคลื่อนที่บนเวเลนซ์เชลล์ของอะตอมโลหะ พวกมันก่อตัวเป็นเมฆอิเล็กตรอนและเคลื่อนที่อย่างอิสระระหว่างไอออนบวกของโลหะในตาข่ายคริสตัล เรียกว่าอิเล็กตรอนแบบแยกส่วน เนื่องจากมีประจุลบ จึงปรับสมดุลไอออนบวกที่มีประจุบวก ทำให้โลหะเป็นกลางทางไฟฟ้า

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล

มีสารประกอบมากมายในโลกแห่งความจริงที่อะตอมไม่ได้เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี พวกมันมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันอันเป็นผลมาจากแรงระยะสั้นที่อ่อนแอกว่ามากที่เรียกว่าแรงแวนเดอร์วาลส์และพันธะไฮโดรเจน

กองกำลังแวนเดอร์วาลส์

นี่คืออันตรกิริยาระยะสั้นที่เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลที่ไม่มีขั้ว พวกมันมีบทบาทสำคัญในโมเลกุลขนาดใหญ่เช่นโพลิเมอร์ นอกจากนี้ยังมีอิทธิพลต่อสถานะทางกายภาพขององค์ประกอบเฉพาะของสสาร ตัวอย่างที่พบได้บ่อยที่สุดของสถานที่น่าสนใจของแวน เดอร์ วาลส์คือไส้กราไฟต์ในดินสอ ขณะที่คุณกดดินสอลงบนกระดาษ ชั้นของ กราไฟต์ (ที่ยึดเหนี่ยวกันไว้อย่างอ่อน) จะเลื่อนทับกันและทับถมกันบนหน้ากระดาษ

พันธะไฮโดรเจน

พันธะไฮโดรเจนอ่อนกว่าพันธะโควาเลนต์ประมาณ 10 เท่า อาจเกิดขึ้นภายในโมเลกุลเดี่ยวหรือระหว่างโมเลกุลต่างๆ พวกมันก่อตัวขึ้นระหว่างอะตอมของไฮโดรเจนที่จับกับอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่มีประจุไฟฟ้าลบ และอะตอมของธาตุที่มีประจุไฟฟ้าลบสูงซึ่งมีคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวๆ แรงดึงดูดทางเคมีประเภทนี้เป็นลักษณะของหมู่ -OH, -SH และ -NH ₂ พันธะไฮโดรเจนมีบทบาทสำคัญในระบบชีวภาพทุกประเภท ทำให้เกิดการเกาะกลุ่มกัน กล่าวคือ จับกลุ่มโมเลกุลขนาดใหญ่ขึ้นไว้ด้วยกัน ซึ่งเปลี่ยนคุณสมบัติ เช่น จุดเดือด ความหนาแน่น หรือความสามารถในการละลาย