- ประเภทของพันธะเคมีระหว่างอะตอม
- พันธะโลหะ
- พันธะไอออนิก
- พันธะโควาเลนต์
- พันธะไฮโดรเจน
- ลิงก์ไปยัง Van der Waals
- อ้างอิง
ระหว่างอะตอมพันธบัตรเป็นพันธะเคมีที่รูปแบบระหว่างอะตอมในการผลิตโมเลกุล แม้ว่าปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปยอมรับว่าอิเล็กตรอนไม่ได้หมุนรอบนิวเคลียส แต่ตลอดประวัติศาสตร์มีความคิดว่าอิเล็กตรอนแต่ละตัวโคจรรอบนิวเคลียสของอะตอมในเปลือกที่แยกจากกัน
ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าอิเล็กตรอนลอยอยู่เหนือพื้นที่เฉพาะของอะตอมและไม่ก่อตัวเป็นวงโคจร แต่ยังคงใช้เปลือกวาเลนซ์เพื่ออธิบายความพร้อมของอิเล็กตรอน
รูปที่ 1: อะตอมมีปฏิสัมพันธ์กันผ่านพันธะเคมี
Linus Pauling มีส่วนช่วยในการทำความเข้าใจพันธะเคมีในยุคปัจจุบันโดยการเขียนหนังสือ "The Nature of Chemical Bonding" ซึ่งเขาได้รวบรวมแนวคิดจาก Sir Isaac Newton, ÉtienneFrançois Geoffroy, Edward Frankland และโดยเฉพาะ Gilbert N. Lewis
ในนั้นเขาเชื่อมโยงฟิสิกส์ของกลศาสตร์ควอนตัมกับธรรมชาติทางเคมีของปฏิสัมพันธ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เกิดขึ้นเมื่อมีการสร้างพันธะเคมี
งานของ Pauling มุ่งเน้นไปที่การสร้างพันธะไอออนิกที่แท้จริงและพันธะโควาเลนต์อยู่ที่ส่วนปลายของสเปกตรัมของพันธะและพันธะเคมีส่วนใหญ่ถูกจัดประเภทระหว่างสุดขั้วเหล่านั้น
Pauling ได้พัฒนาสเกลเลื่อนชนิดของพันธะต่อไปซึ่งควบคุมโดยอิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมที่เกี่ยวข้องกับพันธะ
ผลงานอันยิ่งใหญ่ของ Pauling ต่อความเข้าใจสมัยใหม่ของเราเกี่ยวกับพันธะเคมีทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลปี 1954 สำหรับ "การวิจัยเกี่ยวกับธรรมชาติของพันธะเคมีและการประยุกต์ใช้เพื่ออธิบายโครงสร้างของสารที่ซับซ้อน"
สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยอะตอม แต่โดยส่วนใหญ่แล้วอะตอมเหล่านั้นไม่เพียงลอยอยู่ทีละตัว โดยปกติแล้วพวกมันจะมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมอื่น ๆ (หรือกลุ่มของอะตอม)
ตัวอย่างเช่นอะตอมสามารถเชื่อมต่อกันด้วยพันธะที่แข็งแกร่งและจัดเป็นโมเลกุลหรือผลึก หรือสามารถสร้างพันธะชั่วคราวที่อ่อนแอกับอะตอมอื่น ๆ ที่ชนกันได้
ทั้งพันธะที่แข็งแกร่งซึ่งผูกโมเลกุลและพันธะที่อ่อนแอซึ่งสร้างการเชื่อมต่อชั่วคราวมีความจำเป็นต่อเคมีของร่างกายของเราและต่อการดำรงอยู่ของชีวิต
อะตอมมักจะจัดระเบียบตัวเองในรูปแบบที่เสถียรที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ซึ่งหมายความว่าพวกมันมีแนวโน้มที่จะเติมเต็มหรือเติมเต็มวงโคจรของอิเล็กตรอนวงนอกสุด
พวกมันเชื่อมโยงกับอะตอมอื่นเพื่อทำสิ่งนั้น แรงที่จับอะตอมเข้าด้วยกันในคอลเลกชันที่เรียกว่าโมเลกุลเรียกว่าพันธะเคมี
ประเภทของพันธะเคมีระหว่างอะตอม
พันธะโลหะ
พันธะโลหะคือแรงที่ยึดอะตอมเข้าด้วยกันในสารโลหะบริสุทธิ์ ของแข็งดังกล่าวประกอบด้วยอะตอมที่อัดแน่น
ในกรณีส่วนใหญ่เปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดของอะตอมของโลหะแต่ละตัวจะทับซ้อนกับอะตอมข้างเคียงจำนวนมาก ด้วยเหตุนี้เวเลนซ์อิเล็กตรอนจึงเคลื่อนที่จากอะตอมไปยังอะตอมอย่างต่อเนื่องและไม่เกี่ยวข้องกับอะตอมคู่ใด ๆ
รูปที่ 2: ภาพประกอบของพันธะโลหะ
โลหะมีคุณสมบัติหลายประการที่ไม่เหมือนใครเช่นความสามารถในการนำไฟฟ้าพลังงานไอออไนเซชันต่ำและค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่ำ (ดังนั้นจึงให้อิเล็กตรอนได้ง่ายนั่นคือไอออนบวก)
คุณสมบัติทางกายภาพของพวกมันรวมถึงลักษณะมันวาว (มันวาว) และมีความอ่อนตัวและเหนียว โลหะมีโครงสร้างเป็นผลึก อย่างไรก็ตามโลหะยังมีความอ่อนตัวและเหนียว
ในช่วงปี 1900 Paul Drüdeได้คิดค้นทฤษฎีทะเลอิเล็กตรอนโดยการสร้างแบบจำลองโลหะเป็นส่วนผสมของนิวเคลียสของอะตอม (นิวเคลียสอะตอม = นิวเคลียสบวก + เปลือกอิเล็กตรอนภายใน) และเวเลนซ์อิเล็กตรอน
ในแบบจำลองนี้เวเลนซ์อิเล็กตรอนเป็นอิสระแบบแยกส่วนเคลื่อนที่และไม่เกี่ยวข้องกับอะตอมใด ๆ โดยเฉพาะ
พันธะไอออนิก
พันธะไอออนิกเป็นไฟฟ้าสถิตในธรรมชาติ เกิดขึ้นเมื่อองค์ประกอบที่มีประจุบวกรวมเข้ากับประจุลบโดยปฏิกิริยาคูลอมบิก
องค์ประกอบที่มีพลังงานไอออไนเซชันต่ำมีแนวโน้มที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนได้ง่ายในขณะที่องค์ประกอบที่มีความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนสูงมีแนวโน้มที่จะได้รับพวกมันสร้างไอออนบวกและแอนไอออนตามลำดับซึ่งเป็นพันธะไอออนิก
สารประกอบที่แสดงพันธะไอออนิกเป็นผลึกไอออนิกซึ่งไอออนที่มีประจุบวกและลบจะแกว่งใกล้กัน แต่ไม่มีความสัมพันธ์โดยตรง 1-1 ระหว่างไอออนบวกและไอออนลบ
โดยทั่วไปพันธะไอออนิกสามารถแตกได้โดยการเติมไฮโดรเจนหรือการเติมน้ำลงในสารประกอบ
สารที่จับกันด้วยพันธะไอออนิก (เช่นโซเดียมคลอไรด์) สามารถแยกออกเป็นไอออนที่มีประจุไฟฟ้าจริงได้เมื่อมีแรงภายนอกกระทำต่อสารเหล่านี้เช่นเมื่อละลายในน้ำ
นอกจากนี้ในรูปของแข็งอะตอมแต่ละตัวจะไม่ถูกดึงดูดไปยังเพื่อนบ้านแต่ละตัว แต่จะสร้างเครือข่ายขนาดยักษ์ที่ดึงดูดซึ่งกันและกันด้วยปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตระหว่างนิวเคลียสของแต่ละอะตอมและเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้เคียง
แรงดึงดูดระหว่างอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงทำให้ของแข็งไอออนิกมีโครงสร้างที่เป็นระเบียบมากซึ่งเรียกว่าตาข่ายไอออนิกซึ่งอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามกันจะเรียงตัวกันเพื่อสร้างโครงสร้างแข็งที่ถูกผูกไว้อย่างแน่นหนา
รูปที่ 3: โซเดียมคลอไรด์คริสตัล
พันธะโควาเลนต์
พันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นเมื่ออะตอมร่วมกันของอิเล็กตรอนคู่ อะตอมจะสร้างพันธะโควาเลนต์กับอะตอมอื่นเพื่อให้มีเสถียรภาพมากขึ้นซึ่งทำได้โดยการสร้างเปลือกอิเล็กตรอนที่สมบูรณ์
ด้วยการแบ่งปันอิเล็กตรอนวงนอกสุด (วาเลนซ์) อะตอมสามารถเติมอิเล็กตรอนที่เปลือกนอกและได้รับความเสถียร
รูปที่ 4: ไดอะแกรมลิวอิสของพันธะโควาเลนต์ของโมเลกุลไนโตรเจน
แม้ว่าอะตอมจะมีการแบ่งปันอิเล็กตรอนเมื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ แต่ก็มักจะไม่ใช้อิเล็กตรอนร่วมกันอย่างเท่าเทียมกัน ก็ต่อเมื่ออะตอมสองอะตอมของธาตุเดียวกันก่อตัวเป็นพันธะโควาเลนต์เท่านั้นที่จริงแล้วอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันจะใช้ร่วมกันระหว่างอะตอมอย่างเท่าเทียมกัน
เมื่ออะตอมขององค์ประกอบที่แตกต่างกันแบ่งปันอิเล็กตรอนผ่านพันธะโควาเลนต์อิเล็กตรอนจะถูกดึงเข้าหาอะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีสูงสุดทำให้เกิดพันธะโคเวเลนต์ที่มีขั้ว
เมื่อเปรียบเทียบกับสารประกอบไอออนิกสารประกอบโควาเลนต์มักจะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำกว่าและมีแนวโน้มที่จะละลายในน้ำได้น้อยกว่า
สารประกอบโควาเลนต์สามารถอยู่ในสถานะก๊าซของเหลวหรือของแข็งและไม่นำไฟฟ้าหรือความร้อนได้ดี
พันธะไฮโดรเจน
รูปที่ 5: พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำสองโมเลกุล
พันธะไฮโดรเจนหรือพันธะไฮโดรเจนเป็นปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอระหว่างอะตอมของไฮโดรเจนที่ยึดติดกับองค์ประกอบอิเล็กโทรเนกาติวิตีกับองค์ประกอบอิเล็กโทรเนกาติวิตีอื่น
ในพันธะโควาเลนต์เชิงขั้วที่มีไฮโดรเจน (ตัวอย่างเช่นพันธะ OH ในโมเลกุลของน้ำ) ไฮโดรเจนจะมีประจุบวกเล็กน้อยเนื่องจากอิเล็กตรอนร่วมพันธะจะถูกดึงเข้าหาองค์ประกอบอื่นอย่างแรงกว่า
เนื่องจากประจุบวกเล็กน้อยนี้ไฮโดรเจนจะถูกดึงดูดไปยังประจุลบที่อยู่ใกล้เคียง
ลิงก์ไปยัง Van der Waals
เป็นแรงไฟฟ้าที่ค่อนข้างอ่อนซึ่งดึงดูดโมเลกุลที่เป็นกลางซึ่งกันและกันในก๊าซในก๊าซเหลวและแข็งตัวและในของเหลวอินทรีย์และของแข็งเกือบทั้งหมด
กองกำลังดังกล่าวได้รับการตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวดัตช์โยฮันเนสไดเดอริกแวนเดอร์วาลส์ซึ่งในปีพ. ศ. 2416 ได้ตั้งสมมติฐานกองกำลังระหว่างโมเลกุลเหล่านี้เป็นครั้งแรกในการพัฒนาทฤษฎีเพื่ออธิบายคุณสมบัติของก๊าซจริง
แรงแวนเดอร์วาลส์เป็นคำทั่วไปที่ใช้กำหนดแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลระหว่างโมเลกุล
กองกำลังของแวนเดอร์วาลส์มีสองคลาส ได้แก่ กองกำลังกระจายลอนดอนที่อ่อนแอและแรงไดโพล - ไดโพลที่แข็งแกร่งกว่า
อ้างอิง
- Anthony Capri, ค.ศ. (2003). พันธะเคมี: ธรรมชาติของพันธะเคมี สืบค้นจาก visionlearning visionlearning.com
- Camy Fung, NM (2015, 11 สิงหาคม) พันธะโควาเลนต์. นำมาจาก chem.libretexts chem.libretexts.org
- Clark, J. (2017, 25 กุมภาพันธ์). พันธะโลหะ นำมาจาก chem.libretexts chem.libretexts.org
- สารานุกรมบริแทนนิกา. (2559 4 เมษายน). พันธะโลหะ นำมาจาก britannica britannica.com.
- สารานุกรมบริแทนนิกา. (2559 16 มีนาคม). กองกำลัง Van der Waals นำมาจาก britannica britannica.com
- Kathryn Rashe, LP (2017, 11 มีนาคม). กองกำลัง Van der Waals นำมาจาก chem.libretexts chem.libretexts.org.
- ข่าน, S. (SF). พันธะเคมี. นำมาจาก khanacademy khanacademy.org.
- Martinez, E. (2017, 24 เมษายน). พันธะอะตอมคืออะไร? นำมาจาก sciencing sciencing.com.
- Wyzant, Inc. (SF) พันธบัตร นำมาจาก wyzant wyzant.com.