ลักษณะพันธะโควาเลนต์คุณสมบัติและตัวอย่าง - เคมี - 2026

พันธะโควาเลนเป็นประเภทของความผูกพันระหว่างอะตอมโมเลกุลผ่านการแบ่งปันอิเล็กตรอนคู่ พันธะเหล่านี้ซึ่งแสดงถึงความสมดุลที่ค่อนข้างคงที่ระหว่างสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดทำให้แต่ละอะตอมมีเสถียรภาพในการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์

พันธะเหล่านี้เกิดขึ้นในเวอร์ชันเดียวสองหรือสามและมีอักขระเชิงขั้วและไม่มีขั้ว อะตอมสามารถดึงดูดสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ได้จึงทำให้เกิดสารประกอบทางเคมี การรวมตัวกันนี้สามารถเกิดขึ้นได้จากกองกำลังที่แตกต่างกันทำให้เกิดแรงดึงดูดที่อ่อนแอหรือแข็งแกร่งอักขระไอออนิกหรือการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน

พันธะโควาเลนต์ถือเป็นพันธะที่ "แข็งแกร่ง" ซึ่งแตกต่างจากพันธะที่แข็งแกร่งอื่น ๆ (พันธะไอออนิก) โดยทั่วไปโควาเลนต์จะเกิดขึ้นในอะตอมที่ไม่ใช่โลหะและในอะตอมที่มีความคล้ายคลึงกันสำหรับอิเล็กตรอน (อิเล็กโทรเนกาติวิตีที่คล้ายกัน) ทำให้พันธะโควาเลนต์อ่อนแอและต้องการพลังงานน้อยกว่าในการแตก

ในพันธะประเภทนี้มักใช้สิ่งที่เรียกว่ากฎ Octet เพื่อประมาณจำนวนอะตอมที่จะแบ่งปัน: กฎนี้ระบุว่าแต่ละอะตอมในโมเลกุลต้องการอิเล็กตรอน 8 เวเลนซ์เพื่อให้คงตัว ผ่านการแบ่งปันพวกเขาต้องบรรลุการสูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอนระหว่างสิ่งมีชีวิต

ลักษณะเฉพาะ

พันธะโควาเลนต์ได้รับผลกระทบจากคุณสมบัติทางอิเล็กโทรเนกาติวิตีของแต่ละอะตอมที่เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ของคู่อิเล็กตรอน เมื่อคุณมีอะตอมที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่าอะตอมอื่น ๆ ในทางแยกพันธะโคเวเลนต์ที่มีขั้วจะก่อตัวขึ้น

อย่างไรก็ตามเมื่ออะตอมทั้งสองมีสมบัติทางอิเล็กโทรเนกาติวิตีที่คล้ายกันพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วจะก่อตัวขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากอิเล็กตรอนของสิ่งมีชีวิตประเภทอิเล็กโทรเนกาติวิตีส่วนใหญ่จะผูกพันกับอะตอมนี้มากกว่าในกรณีที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยที่สุด

เป็นที่น่าสังเกตว่าไม่มีพันธะโควาเลนต์ที่เท่าเทียมกันโดยสิ้นเชิงเว้นแต่ว่าอะตอมทั้งสองที่เกี่ยวข้องจะเหมือนกัน (จึงมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีเหมือนกัน)

ชนิดของพันธะโควาเลนต์ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวิตีระหว่างสิ่งมีชีวิตซึ่งค่าระหว่าง 0 ถึง 0.4 ส่งผลให้เกิดพันธะไม่มีขั้วและความแตกต่าง 0.4 ถึง 1.7 ทำให้เกิดพันธะขั้ว ( พันธะไอออนิกปรากฏจาก 1.7)

พันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว

พันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วถูกสร้างขึ้นเมื่อมีการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันระหว่างอะตอมอย่างเท่าเทียมกัน โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นเมื่ออะตอมทั้งสองมีความสัมพันธ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายกันหรือเท่ากัน (สิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน) ยิ่งค่าความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนที่ใกล้เคียงกันมากขึ้นระหว่างอะตอมที่เกี่ยวข้องก็จะยิ่งมีแรงดึงดูดที่มากขึ้น

สิ่งนี้มักเกิดขึ้นในโมเลกุลของก๊าซหรือที่เรียกว่าองค์ประกอบไดอะตอม พันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วทำงานในลักษณะเดียวกับที่มีขั้ว (อะตอมที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงกว่าจะดึงดูดอิเล็กตรอนหรืออิเล็กตรอนของอะตอมอื่นได้มากขึ้น)

อย่างไรก็ตามในโมเลกุลของไดอะตอมอิเล็กโตรเนกาติวิตีจะถูกยกเลิกเนื่องจากมีค่าเท่ากันทำให้มีประจุเป็นศูนย์

พันธะไม่มีขั้วมีความสำคัญในชีววิทยา: ช่วยสร้างพันธะออกซิเจนและเปปไทด์ที่เห็นในโซ่กรดอะมิโน โมเลกุลที่มีพันธะไม่มีขั้วจำนวนมากมักจะไม่ชอบน้ำ

พันธะโควาเลนต์เชิงขั้ว

พันธะโควาเลนต์เชิงขั้วเกิดขึ้นเมื่อมีการแบ่งปันอิเล็กตรอนที่ไม่เท่าเทียมกันระหว่างสิ่งมีชีวิตทั้งสองชนิดที่เกี่ยวข้องในสหภาพ ในกรณีนี้หนึ่งในสองอะตอมมีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูงกว่าอีกอะตอมมากและด้วยเหตุนี้จึงดึงดูดอิเล็กตรอนจากจุดเชื่อมต่อได้มากขึ้น

โมเลกุลที่ได้จะมีด้านบวกเล็กน้อย (ด้านที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำสุด) และด้านลบเล็กน้อย (โดยอะตอมที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงสุด) นอกจากนี้ยังมีศักย์ไฟฟ้าสถิตทำให้สารประกอบมีความสามารถในการจับตัวกับสารประกอบที่มีขั้วอื่น ๆ

พันธะขั้วที่พบมากที่สุดคือไฮโดรเจนที่มีอะตอมอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากขึ้นเพื่อสร้างสารประกอบเช่นน้ำ (H ₂ O)

คุณสมบัติ

ในโครงสร้างของพันธะโควาเลนต์ชุดของคุณสมบัติจะถูกนำมาพิจารณาซึ่งเกี่ยวข้องกับการศึกษาพันธะเหล่านี้และช่วยให้เข้าใจปรากฏการณ์ของการแบ่งปันอิเล็กตรอนนี้:

กฎ Octet

กฎออคเต็ตได้รับการกำหนดโดยนักฟิสิกส์และนักเคมีชาวอเมริกัน Gilbert Newton Lewis แม้ว่าจะมีนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเรื่องนี้ก่อนเขาก็ตาม

เป็นกฎง่ายๆที่สะท้อนให้เห็นถึงการสังเกตว่าอะตอมขององค์ประกอบที่เป็นตัวแทนมีแนวโน้มที่จะรวมกันในลักษณะที่แต่ละอะตอมถึงแปดอิเล็กตรอนในเปลือกวาเลนซ์ทำให้มีการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์คล้ายกับก๊าซมีตระกูล แผนภาพหรือโครงสร้างของ Lewis ใช้เพื่อแสดงจุดเชื่อมต่อเหล่านี้

มีข้อยกเว้นสำหรับกฎนี้ตัวอย่างเช่นในสิ่งมีชีวิตที่มีเปลือกวาเลนซ์ไม่สมบูรณ์ (โมเลกุลที่มีอิเล็กตรอน 7 ตัวเช่น CH ₃และชนิดปฏิกิริยาที่มีอิเล็กตรอน 6 ตัวเช่น BH ₃ ) นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นในอะตอมที่มีอิเล็กตรอนน้อยมากเช่นฮีเลียมไฮโดรเจนและลิเทียมเป็นต้น

เสียงสะท้อน

เรโซแนนซ์เป็นเครื่องมือที่ใช้เพื่อแสดงโครงสร้างโมเลกุลและเป็นตัวแทนของอิเล็กตรอนแบบแยกส่วนซึ่งพันธะไม่สามารถแสดงด้วยโครงสร้างลิวอิสเดี่ยว

ในกรณีเหล่านี้อิเล็กตรอนจะต้องถูกแทนด้วยโครงสร้าง "ที่มีส่วน" ต่างๆซึ่งเรียกว่าโครงสร้างเรโซแนนซ์ กล่าวอีกนัยหนึ่งเสียงสะท้อนคือคำที่แนะนำการใช้โครงสร้างลิวอิสตั้งแต่สองตัวขึ้นไปเพื่อแสดงถึงโมเลกุลเฉพาะ

แนวคิดนี้เป็นของมนุษย์โดยสมบูรณ์และไม่มีโครงสร้างของโมเลกุลหนึ่งหรือโครงสร้างอื่นในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง แต่สามารถมีอยู่ในทุกเวอร์ชัน (หรือทั้งหมด) ในเวลาเดียวกัน

นอกจากนี้โครงสร้างที่มีส่วน (หรือเรโซแนนซ์) ไม่ใช่ไอโซเมอร์: มีเพียงตำแหน่งของอิเล็กตรอนเท่านั้นที่สามารถแตกต่างกันได้ แต่ไม่ใช่นิวเคลียสของอะตอม

เป็น aromatic

แนวคิดนี้ใช้เพื่ออธิบายโมเลกุลระนาบแบบวงกลมที่มีวงแหวนของพันธะเรโซแนนซ์ซึ่งแสดงความเสถียรมากกว่าการจัดเรียงทางเรขาคณิตอื่น ๆ ที่มีโครงร่างอะตอมเดียวกัน

โมเลกุลของอะโรมาติกมีความเสถียรมากเนื่องจากไม่แตกง่ายและมักทำปฏิกิริยากับสารอื่น ๆ ในเบนซีนสารประกอบอะโรมาติกต้นแบบคอนจูเกตไพ (π) จะถูกสร้างขึ้นในโครงสร้างเรโซแนนซ์สองแบบที่แตกต่างกันซึ่งเป็นรูปหกเหลี่ยมที่มีความเสถียรสูง

ลิงค์ซิกม่า

เป็นพันธะที่ง่ายที่สุดซึ่งวงโคจร "s" สองวงเข้าร่วมกัน พันธะซิกมาเกิดขึ้นในพันธะโควาเลนต์ธรรมดาทั้งหมดและยังสามารถเกิดขึ้นได้ในออร์บิทัล "p" ตราบใดที่พวกมันมองหน้ากัน

พันธบัตรปี่ (π)

พันธะนี้เกิดขึ้นระหว่างวงโคจร "p" สองวงที่อยู่ในแนวขนานกัน พวกมันผูกเคียงข้างกัน (ต่างจากซิกม่าซึ่งผูกตัวต่อตัว) และสร้างพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนด้านบนและด้านล่างของโมเลกุล

พันธะโควาเลนต์คู่และพันธะสามเกี่ยวข้องกับพันธะไพหนึ่งหรือสองพันธะและสิ่งเหล่านี้ทำให้โมเลกุลมีรูปร่างแข็ง พันธบัตร Pi อ่อนแอกว่าพันธะซิกมาเนื่องจากมีการทับซ้อนกันน้อยกว่า

ประเภทของพันธะโควาเลนต์

พันธะโควาเลนต์ระหว่างอะตอมสองอะตอมสามารถเกิดขึ้นได้จากอิเล็กตรอนคู่หนึ่ง แต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้จากอิเล็กตรอนสองหรือสามคู่ดังนั้นสิ่งเหล่านี้จะแสดงเป็นพันธะเดี่ยวคู่และสามซึ่งแสดงโดยประเภทต่างๆของ สหภาพแรงงาน (ซิกม่าและพันธะไพ) สำหรับแต่ละ

พันธะเดี่ยวเป็นพันธะที่อ่อนแอที่สุดและพันธะสามเป็นพันธะที่แข็งแกร่งที่สุด สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากสามเท่ามีความยาวพันธะสั้นที่สุด (แรงดึงดูดที่มากขึ้น) และพลังงานพันธะที่ยิ่งใหญ่ที่สุด (พวกมันต้องการพลังงานมากกว่าในการแตก)

ลิงค์ง่ายๆ

มันคือการแบ่งปันอิเล็กตรอนคู่เดียว นั่นคือแต่ละอะตอมมีส่วนร่วมในอิเล็กตรอนตัวเดียว การรวมกันนี้อ่อนแอที่สุดและเกี่ยวข้องกับพันธะซิกมา () เดี่ยว มันแสดงด้วยเส้นแบ่งระหว่างอะตอม ตัวอย่างเช่นในกรณีของโมเลกุลไฮโดรเจน (H ₂ ):

เอช

ลิงค์คู่

ในพันธะประเภทนี้อิเล็กตรอนร่วมสองคู่จะสร้างพันธะ นั่นคือมีอิเล็กตรอนสี่ตัวร่วมกัน พันธะนี้เกี่ยวข้องกับหนึ่งซิกมา (σ) และหนึ่งไพ (π) พันธะและแสดงด้วยสองบรรทัด ตัวอย่างเช่นในกรณีของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO ₂ ):

O = C = O

พันธะสาม

พันธะนี้แข็งแกร่งที่สุดที่มีอยู่ในพันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นเมื่ออะตอมมีอิเล็กตรอนร่วมกันหกตัวหรือสามคู่ในพันธะซิกม่า (σ) และพันธะสองไพ (π) มันแสดงด้วยเส้นสามเส้นและสามารถมองเห็นได้ในโมเลกุลเช่นอะเซทิลีน (C ₂ H ₂ ):

HC≡CH

สุดท้ายมีการสังเกตพันธะสี่เท่า แต่หายากและส่วนใหญ่ จำกัด เฉพาะสารประกอบโลหะเช่นโครเมียม (II) อะซิเตตและอื่น ๆ

ตัวอย่าง

สำหรับพันธะธรรมดากรณีที่พบบ่อยที่สุดคือไฮโดรเจนดังที่เห็นด้านล่าง:

กรณีของพันธะสามคือของไนโตรเจนในไนตรัสออกไซด์ (N ₂ O) ดังที่แสดงด้านล่างโดยมองเห็นพันธะซิกมาและไพ:

อ้างอิง

1. ช้าง, ร. (2550). เคมี. (ฉบับที่ 9) McGraw-Hill
2. เคมี Libretexts (เอสเอฟ) สืบค้นจาก chem.libretexts.org
3. Anne Marie Helmenstine, P. (nd). ดึงมาจาก thoughtco.com
4. Lodish, H. , Berk, A. , Zipursky, SL, Matsudaira, P. , Baltimore, D. , & Darnell, J. (2000) อณูชีววิทยาของเซลล์. นิวยอร์ก: WH Freeman
5. Wikiversity (เอสเอฟ) สืบค้นจาก en.wikiversity.org