- ลักษณะทั่วไปของพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้ว
- ขั้วและสมมาตร
- พันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วเกิดขึ้นได้อย่างไร?
- การสั่งซื้อและพลังงาน
- ประเภทขององค์ประกอบที่สร้างพันธะโควาเลนต์แบบไม่มีขั้ว
- พันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วของอะตอมต่างกัน
- ตัวอย่าง
- ระหว่างอะตอมที่เหมือนกัน
- ระหว่างอะตอมที่แตกต่างกัน
- อ้างอิง
พันธะโควาเลนไม่มีขั้วเป็นชนิดของพันธะเคมีในการที่สองอะตอมที่มีอิเล็กตรอนที่คล้ายกัน electronegativities หุ้นในรูปแบบโมเลกุล
พันธะประเภทนี้พบได้ในสารประกอบจำนวนมากที่มีลักษณะแตกต่างกันโดยพบระหว่างอะตอมไนโตรเจนทั้งสองที่ก่อตัวเป็นชนิดก๊าซ (N 2 ) และระหว่างอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนที่ยึดโมเลกุลของก๊าซมีเธนไว้ด้วยกัน (CH 4 ) เช่น
พันธะโควาเลนต์ที่ไม่ใช่โพลาร์ของมีเธน โดย CNX OpenStax ผ่าน Wikimedia Commons
เป็นที่รู้จักกันในชื่ออิเล็กโทรเนกาติวิตีของคุณสมบัติที่องค์ประกอบทางเคมีมีอยู่ซึ่งหมายถึงความสามารถของอะตอมชนิดนี้มากหรือน้อยเพียงใดในการดึงดูดความหนาแน่นของอิเล็กตรอนซึ่งกันและกัน
ขั้วของพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วแตกต่างกันในค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมน้อยกว่า 0.4 (ตามที่ระบุโดยมาตราส่วนพอลิง) ถ้ามันมากกว่า 0.4 และน้อยกว่า 1.7 มันจะเป็นพันธะโคเวเลนต์ที่มีขั้วในขณะที่ถ้ามันมากกว่า 1.7 มันจะเป็นพันธะไอออนิก
ควรสังเกตว่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมอธิบายเฉพาะสิ่งที่เกี่ยวข้องกับพันธะเคมีนั่นคือเมื่อพวกมันเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุล
ลักษณะทั่วไปของพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้ว
คำว่า "nonpolar" แสดงลักษณะของโมเลกุลหรือพันธะที่ไม่มีขั้วใด ๆ เมื่อโมเลกุลไม่มีขั้วอาจหมายถึงสองสิ่ง:
- อะตอมของมันไม่ได้เชื่อมโยงกันด้วยพันธะขั้ว
- มันมีพันธะประเภทขั้ว แต่สิ่งเหล่านี้ได้รับการเน้นในลักษณะสมมาตรที่แต่ละอันจะยกเลิกโมเมนต์ไดโพลของอีกขั้วหนึ่ง
โดย Jacek FH จาก Wikimedia Commons
ในทำนองเดียวกันมีสารจำนวนมากที่โมเลกุลของมันยังคงเชื่อมโยงกันในโครงสร้างของสารประกอบไม่ว่าจะอยู่ในสถานะของเหลวก๊าซหรือของแข็ง
เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นมันเป็นเพราะส่วนใหญ่เกิดกับสิ่งที่เรียกว่ากองกำลังหรือปฏิกิริยาของแวนเดอร์วาลส์นอกเหนือจากอุณหภูมิและสภาวะความดันที่ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น
ปฏิสัมพันธ์ประเภทนี้ซึ่งเกิดขึ้นในโมเลกุลที่มีขั้วเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคย่อยของอะตอมซึ่งส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอนเมื่อพวกมันเคลื่อนที่ระหว่างโมเลกุล
เนื่องจากปรากฏการณ์นี้ในเวลาไม่กี่นาทีอิเล็กตรอนสามารถสะสมที่ปลายด้านหนึ่งของสายพันธุ์เคมีโดยมุ่งเน้นไปที่พื้นที่เฉพาะของโมเลกุลและให้ประจุบางส่วนสร้างไดโพลบางส่วนและทำให้โมเลกุลอยู่ใกล้กันมาก ซึ่งกันและกัน
ขั้วและสมมาตร
อย่างไรก็ตามไดโพลขนาดเล็กนี้ไม่ได้เกิดขึ้นในสารประกอบที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วเนื่องจากความแตกต่างระหว่างค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีของพวกมันนั้นแทบจะเป็นศูนย์หรือเป็นศูนย์โดยสิ้นเชิง
ในกรณีของโมเลกุลหรือพันธะที่ประกอบด้วยอะตอมสองอะตอมเท่ากันนั่นคือเมื่ออิเล็กโทรเนกาติวิตีของพวกมันเหมือนกันความแตกต่างระหว่างพวกมันจะเป็นศูนย์
ในแง่นี้พันธบัตรจะถูกจัดประเภทเป็นโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วเมื่อความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวิตีระหว่างอะตอมทั้งสองที่ประกอบกันเป็นพันธะน้อยกว่า 0.5
ในทางตรงกันข้ามเมื่อการลบนี้มีค่าระหว่าง 0.5 ถึง 1.9 จะมีลักษณะเป็นโคเวเลนต์เชิงขั้ว ในขณะที่เมื่อความแตกต่างนี้ส่งผลให้มีจำนวนมากกว่า 1.9 ก็ถือว่าเป็นพันธะหรือสารประกอบของธรรมชาติเชิงขั้ว
ดังนั้นพันธะโควาเลนต์ประเภทนี้จึงเกิดขึ้นจากการแบ่งปันอิเล็กตรอนระหว่างอะตอมสองอะตอมที่ให้ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเท่า ๆ กัน
ด้วยเหตุนี้นอกเหนือจากธรรมชาติของอะตอมที่เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์นี้แล้วสายพันธุ์โมเลกุลที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะประเภทนี้มักจะค่อนข้างสมมาตรดังนั้นพันธะเหล่านี้มักจะค่อนข้างแข็งแรง
พันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วเกิดขึ้นได้อย่างไร?
โดยทั่วไปพันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นเมื่ออะตอมคู่หนึ่งมีส่วนร่วมในการแบ่งปันอิเล็กตรอนคู่หนึ่งหรือเมื่อการกระจายของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเท่ากันระหว่างอะตอมทั้งสองชนิด
แบบจำลองลิวอิสอธิบายว่าสหภาพแรงงานเหล่านี้เป็นปฏิสัมพันธ์ที่มีจุดประสงค์คู่: อิเล็กตรอนทั้งสองจะถูกแบ่งปันระหว่างคู่ของอะตอมที่เกี่ยวข้องและในเวลาเดียวกันจะเติมระดับพลังงานที่อยู่นอกสุด (เปลือกวาเลนซ์) ของแต่ละตัวโดยให้ เสถียรภาพมากขึ้น
เนื่องจากพันธะประเภทนี้ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีระหว่างอะตอมที่ประกอบขึ้นเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องรู้ว่าองค์ประกอบที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงสุด (หรืออิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่า) เป็นสิ่งที่ดึงดูดอิเล็กตรอนเข้าหากันอย่างรุนแรงที่สุด
คุณสมบัตินี้มีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นในตารางธาตุในทิศทางซ้าย - ขวาและในทิศทางจากน้อยไปมาก (จากล่างขึ้นบน) เพื่อให้องค์ประกอบที่ถือว่าเป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยที่สุดของตารางธาตุคือฟรานเซียม (ประมาณ 0.7 ) และค่าที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงสุดคือฟลูออรีน (ประมาณ 4.0)
พันธะเหล่านี้เกิดขึ้นได้บ่อยระหว่างอะตอมสองอะตอมที่เป็นของอโลหะหรือระหว่างอโลหะกับอะตอมของโลหะชนิดหนึ่ง
การสั่งซื้อและพลังงาน
จากมุมมองภายในที่มากขึ้นในแง่ของปฏิสัมพันธ์ด้านพลังงานอาจกล่าวได้ว่าอะตอมคู่หนึ่งดึงดูดกันและสร้างพันธะหากกระบวนการนี้ส่งผลให้พลังงานของระบบลดลง
ในทำนองเดียวกันเมื่อเงื่อนไขที่กำหนดเอื้ออำนวยให้อะตอมที่มีปฏิสัมพันธ์ดึงดูดซึ่งกันและกันพวกมันจะเข้าใกล้กันมากขึ้นและนั่นก็คือเมื่อเกิดพันธะหรือก่อตัวขึ้น ตราบเท่าที่แนวทางนี้และการรวมกันที่ตามมาเกี่ยวข้องกับโครงร่างที่มีพลังงานน้อยกว่าการจัดเรียงครั้งแรกซึ่งอะตอมถูกแยกออก
วิธีที่ชนิดของอะตอมรวมกันเป็นโมเลกุลนั้นอธิบายได้โดยกฎออกเตตซึ่งเสนอโดยกิลเบิร์ตนิวตันลูอิสนักฟิสิกส์ชาวอเมริกันโดยกำเนิด
กฎที่มีชื่อเสียงนี้ส่วนใหญ่ระบุว่าอะตอมอื่นที่ไม่ใช่ไฮโดรเจนมีแนวโน้มที่จะเกิดพันธะจนกว่าจะถูกล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนแปดตัวในเปลือกวาเลนซ์
ซึ่งหมายความว่าพันธะโคเวเลนต์เกิดขึ้นเมื่อแต่ละอะตอมไม่มีอิเล็กตรอนเพียงพอที่จะเติมออกเตตนั่นคือเมื่อพวกมันแบ่งปันอิเล็กตรอนกัน
เพื่อให้เกิดความเสถียรในโครงสร้าง CO2 อะตอมของคาร์บอนจำเป็นต้องสร้างพันธะคู่สองพันธะกับออกซิเจนแต่ละอะตอมจึงจะเป็นไปตามกฎออกเตต
กฎนี้มีข้อยกเว้น แต่โดยทั่วไปแล้วจะขึ้นอยู่กับลักษณะขององค์ประกอบที่เกี่ยวข้องในลิงก์
ประเภทขององค์ประกอบที่สร้างพันธะโควาเลนต์แบบไม่มีขั้ว
เมื่อเกิดพันธะโควาเลนต์แบบไม่มีขั้วอะตอมสองอะตอมของธาตุเดียวกันหรือองค์ประกอบที่แตกต่างกันสามารถรวมกันได้โดยการแบ่งปันอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานนอกสุดซึ่งเป็นสิ่งที่มีอยู่ในการสร้างพันธะ
เมื่อเกิดการรวมตัวกันทางเคมีอะตอมแต่ละตัวมีแนวโน้มที่จะได้มาซึ่งการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ที่เสถียรที่สุดซึ่งเป็นอะตอมที่สอดคล้องกับก๊าซมีตระกูล ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วแต่ละอะตอมจึง "พยายาม" เพื่อให้ได้มาซึ่งโครงสร้างของก๊าซมีตระกูลที่ใกล้เคียงที่สุดบนตารางธาตุไม่ว่าจะมีอิเล็กตรอนน้อยกว่าหรือมากกว่าโครงสร้างเดิมก็ตาม
ดังนั้นเมื่ออะตอมสองอะตอมของธาตุเดียวกันรวมตัวกันเพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วนั่นเป็นเพราะการรวมตัวกันนี้ทำให้พวกมันมีพลังงานน้อยลงและทำให้การกำหนดค่ามีเสถียรภาพมากขึ้น
ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของประเภทนี้คือก๊าซไฮโดรเจน (H 2 ) แม้ว่าตัวอย่างอื่น ๆ ได้แก่ ก๊าซออกซิเจน (O 2 ) และไนโตรเจน (N 2 )
อะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมที่เหมือนกันซึ่งอิเล็กตรอนทั้งคู่ดึงดูดในลักษณะเดียวกันซึ่งส่งผลให้ไม่มีขั้วในพันธะ
พันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วของอะตอมต่างกัน
นอกจากนี้ยังสามารถสร้างพันธะที่ไม่มีขั้วระหว่างองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะสองชิ้นหรือโลหะผสมกับองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะ
ในกรณีแรกองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะประกอบด้วยองค์ประกอบที่อยู่ในกลุ่มที่เลือกของตารางธาตุซึ่ง ได้แก่ ฮาโลเจน (ไอโอดีนโบรมีนคลอรีนฟลูออรีน) ก๊าซมีตระกูล (เรดอนซีนอนคริปทอน อาร์กอนนีออนฮีเลียม) และอื่น ๆ อีกเล็กน้อยเช่นกำมะถันฟอสฟอรัสไนโตรเจนออกซิเจนคาร์บอนเป็นต้น
ตัวอย่างของสิ่งเหล่านี้คือการรวมกันของอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนซึ่งเป็นพื้นฐานของสารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่
ในกรณีที่สอง metalloids คือสิ่งที่มีลักษณะตรงกลางระหว่างอโลหะและชนิดที่เป็นของโลหะในตารางธาตุ เจอร์เมเนียมโบรอนพลวงเทลลูเรียมซิลิคอนและอื่น ๆ
ตัวอย่าง
กล่าวได้ว่าพันธะโควาเลนต์มีสองประเภท แม้ว่าในทางปฏิบัติสิ่งเหล่านี้จะไม่มีความแตกต่างระหว่างกัน แต่สิ่งเหล่านี้คือ:
- เมื่ออะตอมที่เหมือนกันสร้างพันธะ
- เมื่ออะตอมที่แตกต่างกันสองอะตอมมารวมกันเพื่อสร้างโมเลกุล
ระหว่างอะตอมที่เหมือนกัน
ในกรณีของพันธะโควาเลนต์แบบไม่มีขั้วที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมที่เหมือนกันสองอะตอมค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีของแต่ละอะตอมไม่สำคัญเพราะจะเหมือนกันทุกประการดังนั้นความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวิตีจะเป็นศูนย์เสมอ
นี่คือกรณีของโมเลกุลของก๊าซเช่นไฮโดรเจนออกซิเจนไนโตรเจนฟลูออรีนคลอรีนโบรมีนไอโอดีน
พันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วของอะตอมออกซิเจนสองตัวที่เหมือนกัน
ระหว่างอะตอมที่แตกต่างกัน
ในทางตรงกันข้ามเมื่อพวกมันเป็นสหภาพระหว่างอะตอมที่แตกต่างกันจะต้องนำอิเล็กโทรเนกาติวิตีของพวกมันมาพิจารณาเพื่อจัดประเภทให้เป็น nonpolar
นี่คือกรณีของโมเลกุลมีเธนซึ่งโมเมนต์ไดโพลที่เกิดขึ้นในพันธะคาร์บอน - ไฮโดรเจนแต่ละอันจะถูกยกเลิกด้วยเหตุผลของความสมมาตร ซึ่งหมายความว่าไม่มีการแยกประจุดังนั้นจึงไม่สามารถโต้ตอบกับโมเลกุลที่มีขั้วเช่นน้ำทำให้โมเลกุลเหล่านี้และไฮโดรคาร์บอนที่มีขั้วอื่น ๆ ไม่ชอบน้ำ
โมเลกุลอื่น ๆ ที่ไม่มีขั้ว ได้แก่ คาร์บอนเตตระคลอไรด์ (CCl 4 ) เพนเทน (C 5 H 12 ) เอทิลีน (C 2 H 4 ) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2 ) เบนซีน (C 6 H 6 ) และโทลูอีน (C 7) H 8 ).
พันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วของคาร์บอนไดออกไซด์
อ้างอิง
- Bettelheim, FA, Brown, WH, Campbell, MK, Farrell, SO และ Torres, O. (2015). ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับทั่วไปอินทรีย์และชีวเคมี กู้คืนจาก books.google.co.th
- LibreTexts (เอสเอฟ) พันธะโควาเลนต์. สืบค้นจาก chem.libretexts.org
- Brown, W. , Foote, C. , Iverson, B. , Anslyn, E. (2008) เคมีอินทรีย์. กู้คืนจาก books.google.co.th
- ThoughtCo (เอสเอฟ) ตัวอย่างของโมเลกุลที่มีขั้วและไม่มีขั้ว ดึงมาจาก thoughtco.com
- Joesten, MD, Hogg, JL และ Castellion, ME (2006) โลกแห่งเคมี: Essentials: Essentials. กู้คืนจาก books.google.co.th
- วิกิพีเดีย (เอสเอฟ) พันธะโควาเลนต์ สืบค้นจาก en.wikipedia.org