ความรู้ทางเคมีที่สำคัญสำหรับวิศวกรทั่วไป

ความรูทางเคมที ส่ี ําคญั สําหรับวศิ วกรทั่วไป

รศ.แมน อมรสิทธิ์
ดร.ประวทิ ย สิงหโตทอง
ดร.ดาํ รงค สมมิตร
อัญชลี ทองสิมา
สันติ ตั้งประภา

บทที่ 1
อะตอม โมเลกุล และไอออน
(Atoms, Molecules, and Ions)

อะตอม (atom) คือ หนวยพ้ืนฐานของธาตุที่เขาทําปฏิกิริยาเคมี ประกอบดวย 2 สวน
ท่ีสําคัญ สวนแรกนิวเคลียส มีประจุไฟฟาเปนบวกซึ่งประกอบดวยโปรตอนและนิวตรอนสวน
ท่สี องอเิ ลก็ ตรอน มีประจุไฟฟาเปนลบเคล่อื นท่อี ยูรอบนิวเคลียสมีสมบัตดิ ังในตาราง

e- อเิ ลก็ ตรอน

p+n นวิ เคลยี ส (โปรตอน + นวิ ตรอน)

ชนดิ ของอนุภาค ประจุ มวล ( g )
+ 1.67 x 10 –24 g = 1 amu
โปรตอน , p 0 1.67 x 10 –24 g = 1 amu
นวิ ตรอน , n - 9.11 x 10 –28 g = 0.00055 amu
อิเลก็ ตรอน , e-

สัญลักษณอะตอม (Atomic symbol) เปนสัญลักษณท่ีแสดงเลขมวล เลขอะตอม และ
สญั ลกั ษณธาตุ

เลขมวล XA สัญลกั ษณธ าตุ ( อานวา X → Z → A )
เลขอะตอม
Z

เชน 2 H อานวา Hydrogen – 1 - 2 หรอื ดวิ ทีเรียม
1

เลขอะตอม (Atomic number : Z) คือ จํานวนโปรตอนในนิวเคลียสของแตละอะตอม
ของธาตุ

Z=p

ในอะตอมท่ี เปนกลาง จํานวนโปรตอนเทากับจํานวนอิเล็กตรอน ดังนั้นเลขอะตอมจึง
บอกจาํ นวนอเิ ล็กตรอนในอะตอมดว ย

p = e-

เลขมวล (Mass number : A) คือ ผลรวมนิวตรอนและโปรตอนทีม่ อี ยูในนิวเคลียสของธาตุ

A=p+n เลขมวล = จํานวนโปรตอน + จํานวนนวิ ตรอน
= เลขอะตอม + จาํ นวนนิวตรอน

ไอโซโทป (Isotope) คือ อะตอมทมี่ ีเลขอะตอมเทากนั แตมีเลขมวลตางกนั เชน

1 H 2 H 3 H 12 C 13 C 14 C
1 1 1 6 6 6
ไฮโดรเจน ดวิ ทีเรยี ม ทรเิ ทียม C-12 C-13 C-14

ไอออน (Ion) : อะตอมหรือกลมุ ของอะตอมท่ีมกี ารใหหรอื รับอเิ ลก็ ตรอน
1. ไอออนบวก (Cation) คอื อะตอมหรอื กลุม อะตอมทมี่ กี ารให e-
2. ไอออนลบ (Anion) คือ อะตอมหรือกลุมอะตอมทีม่ กี ารรับ e-
เชน Na+ K+ Mg2+ Ca2+ Al3+
Cl- Br- F- S2- O2-
NH4+ NO3- SO42- CO32- PO43-

ตัวอยาง เติมจํานวนโปรตอน นิวตรอน อิเล็กตรอน ประจุ และสัญลักษณอะตอมใน ชองวาง
ใหถ ูกตอ ง

สัญลกั ษณ 11 B 56 Fe 2+ P Au Rn
โปรตอน 5 26 79 86
นิวตรอน 16 117 136
อิเลก็ ตรอน 5 18 79
ประจสุ ุทธิ -3 0
6

5

0

มวลอะตอม (Atomic mass) คอื ตัวเลขทไ่ี ดจากการเปรยี บเทียบมวลของธาตุ 1 อะตอมกบั

มวลของ

ธาตมุ าตรฐาน 1 อะตอม ในรปู ของหนวยมวลอะตอม (amu) เชน
1H = 1.00 amu 12C = 12.00 amu

( เดมิ ) ( ปจ จุบัน )

มวลอะตอมของธาตุ = มวลของธาตุ 1 อะตอม

1 มวลของ C-12 1 อะตอม
12

โดย 1 amu = 1 มวลของ C-12 = 1.66 x 10-24 g
12

มวลอะตอมเฉลี่ย (Average atomic mass) คือ การนาํ มวลอะตอมของธาตุทม่ี ีหลาย
ไอโซโทปมาหา

มวลอะตอมเฉล่ยี

มวลอะตอมเฉลีย่ = ∑ ( ปริมาณ%ของไอโซโทป x มวลของไอโซโทป )
= 100

∑ ( % ในธรรมชาติ x มวล )

100

ตัวอยางท่ี 1 ทองแดงเปน โลหะท่ีมนษุ ยร จู กั มาตง้ั แตส มัยโบราณใชท าํ สายไฟฟาและเหรยี ญ

กษาปณเ ปนตน มวลอะตอมของไอโซโทปท่เี สถียร 2 ชนดิ ของทองแดง 63 Cu (69.09%) และ
29
65
29 Cu (30.91%)

มีคา 62.93 และ 64.9278 amu ตามลาํ ดับ จงคาํ นวณมวลอะตอมเฉลี่ยของทองแดง

มวลอะตอมเฉล่ีย = (69.09 × 62.93) + (30.91× 64.9278)
100
= 63.548 amu

ตวั อยา งที่ 2 มวลอะตอมของไอโซโทปท่เี สถียร 2 ไอโซโทปของโบรอน คอื 10 B (19.78 %)
5
11
และ 5 B (80.22 %) มีคา 10.0129 และ 11.0093 amu ตามลําดับ จงคาํ นวณมวลอะตอม

เฉล่ียของโบรอน

มวลอะตอมเฉลยี่ = (19.78 ×10.0129) + (80.22 ×11.0093)
100
= 10.812 amu

มวลโมเลกลุ (Molecular mass) เปนผลบวกมวลอะตอม (เปน amu) ของอะตอมทั้งหมดใน

โมเลกลุ

เชน มวลโมเลกุลของ NO2 = (1 x มวลอะตอมของ N) + (2 x มวลอะตอมของ O)
= (1 x 14 amu) + (2 x 16 amu)

= 46 amu

ตัวอยา งที่ 3 จงคาํ นวณมวลโมเลกลุ ของสารประกอบตอไปน้ี

( H = 1 , C = 12 , N = 14 , O = 16 )

3.1 HNO3 3.2 C6H8O6

3.3 H2O 3.4 CH3COOH

( 63 176 18 60

ตามลาํ ดับ )

มวลสตู ร (Formula Mass) คดิ เหมือนมวลโมเลกลุ แตใชส ําหรับสารประกอบไอออนิก
เชน formula mass ของ NaCl = 23 amu + 35.5 amu
= 58.5 amu

ตวั อยางท่ี 4 จงคาํ นวณ formula mass ของสารตอไปน้ี

( C = 12 , O = 16 , Na = 23 , P = 31 , K = 39 , Br = 80 )

4.1 KBr 4.2 Na2SO4

4.3 Na2CO3 4.4 Na3PO4

( 119 142 106

164 ตามลําดบั )

โมล ( mole ) หมายถึง ปริมาณสารท่ปี ระกอบไปดวยอนภุ าค (อะตอม โมเลกลุ หรอื อนุภาคอื่น)
เทา กับ จํานวนอะตอมของไอโซโทป C–12 จํานวน 12 กรัม
โมลเปนหนวยเรยี กในระบบ SI โดยสญั ลักษณข องโมล คือ mol

1 mole = 6.022045 x 1023 อนภุ าค
= Avogadro’s number

สารใดๆ 1 โมล จะมีจาํ นวนอนภุ าค (อะตอม โมเลกลุ ไอออน) เทา กบั 6.02 x 1023
อนภุ าค (อะตอม โมเลกุล ไอออน)

มวลตอ โมล (Molar mass)
1. มวลตอโมล ของ ธาตุ หนึ่งๆ จะมีมวลเทากับมวลอะตอมทมี่ หี นว ยเปนกรมั ( g )
เชน มวลอะตอมของ Na = 23 amu
มวลตอโมลของ Na = 23 กรมั

2. มวลตอโมล ของ สารประกอบ หน่งึ ๆ จะมีมวลเทา กบั มวลโมเลกุลท่ีมีหนวยเปน กรัม
(g)

เชน มวลโมเลกลุ ของ CO2 = 44 amu
มวลตอโมลของ CO2 = 44 กรมั

3. มวลตอ โมล ของ ไอออน หนงึ่ ๆ จะมมี วลเทา กับมวลของไอออนน้นั ๆ หรือ formular
mass ทมี่ หี นว ยเปน กรมั ( g )

เชน มวลอะตอมของ Na = 23 amu
มวลตอโมลของ Na+ = 23 กรมั

สรุป

1 mol ของ C อะตอม = 6.02 x 1023 อะตอม = 12 กรัม
= 6.02 x 1023 = 32 กรัม
1 mol ของ O2โมเลกุล โมเลกลุ
= 2 x 6.02 x 1023 อะตอม
1 mol ของ Na+ ไอออน= 6.02 x 1023
ไอออน = 23 กรมั

ตัวอยา งที่ 5 เงิน (Ag) 1 อะตอมมมี วลก่ีกรมั (มวลอะตอม Ag =107.9)

มวลตอโมล Ag = 107.9 กรมั ใน Ag 1 โมล มี 6.02 x 1023 อะตอม
Ag 6.02 x 1023 อะตอม มมี วล 107.9
กรมั

ดังนน้ั Ag 1 อะตอม มีมวล 107.9 = 1.792 x 10-22 กรมั
6.02 ×1023

ตัวอยา งที่ 6 ถา นําสารประกอบของ C2H5OH 13.8 กรมั (H = 1,C = 12,O=16) จงคํานวณ
1) จาํ นวนโมลของ C2H5OH

จํานวนโมล = มวลของสาร ( g )
มวลโมเลกุล

มวลโมเลกลุ = 2 (12) + 6 (1) + 1 (16) = 46
13.8
ดังนั้น จาํ นวนโมลของ C2H5OH = 46 = 0.3 โมล

2) จาํ นวนโมเลกลุ ของ C2H5OH 6.02 x 1023 โมเลกุล
C2H5OH 1 โมล มีจาํ นวน = 0.3 x 6.02 x 1023 โมเลกุล
ดังน้นั C2H5OH 0.3 โมล มจี าํ นวน = 1.81 x 1023

โมเลกุล

3) จาํ นวนอะตอมของ C , H และ O ในโมเลกลุ ของ C2H5OH

C2H5OH 1 โมเลกุล มี C 2 อะตอม
ดงั น้นั C2H5OH 1.81 x 1023 โมเลกุล มี C = 2 x 1.81 x 1023 อะตอม
= 3.61 x 1023 อะตอม

C2H5OH 1 โมเลกลุ มี H 6 อะตอม
ดงั น้นั C2H5OH 1.81 x 1023 โมเลกลุ มี H = 6 x 1.81 x 1023 อะตอม
= 1.09 x 1024 อะตอม

C2H5OH 1 โมเลกุล มี O 1 อะตอม
ดังนั้น C2H5OH 1.81 x 1023 โมเลกลุ มี O = 1 x 1.81 x 1023 อะตอม
= 1.81 x 1023 อะตอม

องคประกอบรอยละของสารประกอบ

เปน การคํานวณหาองคประกอบของอะตอมเปนรอยละโดยนํา้ หนักของอะตอมใน
โมเลกลุ

รอยละขององคป ระกอบ = (จํานวนอะตอมของธาตุx มวลอะตอมของธาต)ุ × 100

มวลโมเลกลุของสารประกอบ

ตัวอยา งท่ี 7 จงหารอยละองคประกอบของ H และ O ในสารประกอบ H2O2 (H = 1,O = 16)
มวลโมเลกลุ ของ H2O2 = 34 กรมั

ดังนนั้ %H = 2 × 100 = 5.9 %
34

%O = 32 × 100 = 94.1 % ( 5.9 + 94.1 = 100 % )
34

ตัวอยา งที่ 8 จงหารอยละองคป ระกอบของ H , S , O ในกรดซัลฟวรกิ (H2SO4 )
( H =1, O =16 , S = 32 )

%H = 2 × 100 = 2.04 %
98

%S = 32 × 100 = 32.65 %
98

%O = 64 × 100 = 65.31 % ( 2.04 + 32.65 +
98
65.31 = 100 % )

สูตรอยางงาย (Empirical Formular, EF) เปนสูตรที่แสดงอัตราสวนอยางตํ่าของธาตุในสาร
ประกอบ

สูตรโมเลกุล (Molecular Formular , MF) เปนสูตรที่แสดงจํานวนอะตอมของธาตุใน
1 โมเลกลุ

การเปล่ยี นสตู รอยา งงายเปนสตู รโมเลกลุ : (สูตรอยา งงา ย)n = มวลโมเลกลุ

ตัวอยางที่ 9 กรดแอสคอบิก (วิตามินซี) รักษาเลือดออกตามไรฟน กรดน้ีประกอบดวย
คารบอน ( C )

40.92 % ไฮโดรเจน ( H ) 4.58 % และออกซเิ จน ( O ) 54.50 % โดยมวล
จงหาสตู รอยางงาย และสูตรโมเลกุลของกรดแอสคอบิก ( กําหนดมวลโมเลกลุ
ของกรดแอสคอบิกเทา กบั 176 )

อัตราสวนโดยมวลของ C : H : O = 40.92 : 4.58 : 54.50
อตั ราสวนโดยโมลของ C : H : O 40.92 4.58 54.50
= 12 : 1 : 16

= 3.41 : 4.58 : 3.41

หาอตั ราสว นอยา งตา่ํ 3.41 4.58 3.41
= 3.41 : 3.41 : 3.41
= 1.0 : 1.3 : 1.0

ดงั นน้ั สตู รอยา งงา ย คอื C1H1.3O1

ข้ันตอ ไปเปลย่ี น 1.3 ใหเปนเลขจํานวนเตม็ โดยวิธลี องผิดลองถูก

คณู 2 ตลอด จะได C2H2.6O2 ซง่ึ ยังปดไมไ ด

คูณ 3 ตลอด จะได C3H3.9O3 ≈ C3H4O3

หาสูตรโมเลกลุ จาก (สตู รอยางงาย)n = มวลโมเลกลุ

(C3H4O3 )n = 176

( 3 (12) + 4 (1) + 3 (16))n = 176

88 n = 176
176
n= 88

=2

ดงั นนั้ สูตรโมเลกุลของกรดแอสคอรบกิ คือ (C3H4O3 )2 = C6H8O6

บทที่ 2
การจดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนและตารางธาตุ
(Electron Configuration and Periodic Table)

ทฤษฎีควอนตมั (Quantum theory)
ใชอธิบายโครงสรางภายในอะตอมและบทบาทของอิเล็กตรอนในวิชาเคมี ทําใหเรา

ทราบสมบัติของสารท้งั หมดในปฏิกริ ยิ าเคมี เชน 1. จํานวนอเิ ลก็ ตรอนในอะตอม
2. พลังงานของอิเล็กตรอน
3. การจดั เรียงกันของอเิ ลก็ ตรอน

ควอนตมั (Quantum)
พลงั งานปริมาณทน่ี อ ยทส่ี ดุ ทเี่ ปลง ออกมา (หรือดูดกลนื ) ในรูปการแผร ังสีแมเ หลก็ ไฟฟา

(electromagnetic radiation)
คล่นื แมเหลก็ ไฟฟา (Electromagnetic wave, EM)

ประกอบดวย สนามแมเหล็ก (magnetic field) และสนามไฟฟา (electric field) ซึ่งมี
ความยาวคล่ืน และความถ่ีเดียวกัน ดังน้ันจึงมีอัตราเร็วเทากันแตเคล่ือนที่ไปในระนาบตั้ง
ฉากกัน ดังรูป

การแผร งั สี (Radiation)
การเปลง (emission) และการสง ผา น (transmission) พลงั งานผา นทว่ี า งในรปู ของคล่นื

ลักษณะของคลืน่ มอี งคประกอบ ดงั นี้
1. ความยาวคล่ืน (λ) คอื ระยะระหวา งจดุ ทีเ่ หมอื นกนั บนคลื่น มีหนว ย m, cm หรือ m
2. ความถ่ี ( ν ) คือ จํานวนคลื่นท่ีผานจุดๆ หนึ่งในเวลา 1 วินาที มีหนวย cycle/sec,
hertz (Hz)
3. แอมพลิจูด (amplitude) ระยะในแนวตั้งจากจุดกึ่งกลางของคล่ืนไปยังจุดสูงสุดหรือ
จดุ ตํ่าสุด
4. ความเรว็ ( u ) คือ ระยะทางท่คี ลื่นเคลอื่ นที่ไดในระยะเวลา 1 วนิ าที

การศึกษาแบบจําลองของอะตอม

1873 Maxwell เสนอวา แสงในชวงที่เห็นได (visible light) ประกอบดวยคล่ืนแมเหล็กไฟฟา
ท่ีมที ้ัง electric field และ magnetic field เคลอื่ นที่ต้งั ฉากกัน

1900 Planck กลาววาอะตอมและโมเลกุลสามารถเปลง (หรือดูดกลืน) พลังงานไดเฉพาะ
บางคาเทาน้ัน และพลังงานนี้มีลักษณะคลายกลุมกอน เรียกปริมาณของ
พลังงานท่ีนอยท่ีสุด ท่ีเปลงออกมา (หรือดูดกลืน) ในรูปการแผรังสีแมเหล็ก
ไฟฟา วา ควอนตัม (quantum)

1905 Einstein : ศึกษาปรากฏการณ Photoelectric effect การท่ีแสง
ท่ี มี ค ว า ม ถี่ จํ า เพ า ะ ค า ห นึ่ ง ต ก ก ร ะ ท บ ผิ ว โ ล ห ะ ที่
สะอาดทําใหมีอิเล็กตรอนกระเด็นออกจากผิวโลหะ
อิเล็กตรอนท่ีหลุดออกมาจะถูกดึงดูดใหว่ิงเขาหาขั้ว
บวก การไหลของอิเล็กตรอนจะทราบไดจากเคร่ือง
ตรวจวัด ซ่ึงปรากฏการณน่ีไมสามารถอธิบายได
ดว ยทฤษฎีคล่ืนแสง Einstein อธิบายอเิ ล็กตรอนท่ี
กระเด็นข้ึนอยูกับความถี่ของแสงและต้ังสมมติฐาน
วา “Light is a stream of particles” (แ ส งเป น
สายธารของอนุภาค)ไมใชคล่ืน และเรียกอนุภาค
ของแสงวา โฟตอน (photon)

1913 Bohr ศึกษาสเปกตรัมการเปลงแสง (emission spectrum) ของ H - atom พบวา

emission spectrum คือ แถบการแผรังสีของวัตถุเมื่อมีการกระตุนดวย

พลงั งาน โดย Bohr สรปุ วา

1. อเิ ล็กตรอนเคล่อื นทเี่ ปนวงโคจร (orbit)

- ไมจ าํ กดั จาํ นวน - รปู ทรงกลม

- รศั มีแนนอน - พลังงานมีคาทแ่ี นน อน

2. พลังงานของอิเล็กตรอนท่ีเพ่ิมข้ึน ทําใหอิเล็กตรอนเคลื่อนท่ีไปอยู

ในวงโคจรที่ไกลข้ึน ถาอิเล็กตรอนจะกลับเขาสูวงโคจรเดิมจะตอง

แผรังสอี อกมาเรียกวา photon

1924 de Broglie สรุปวาอิเล็กตรอนมีคุณสมบัติเปนไดท้ังอนุภาคและคล่ืน ในกรณีของ
H-atom อิเล็กตรอนจะเคล่ือนท่ีเปนวงโคจรรอบนิวเคลียสและมีพลังงานคงที่
โดยอิเล็กตรอน เปนไดทั้งอนุภาค และคลื่นเชนกัน แต ไมสามารถอธิบาย
กรณีอะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากกวา 1 ตัว และ emission spectrum ของ H
ภายใตส นามแมเหล็ก

1926 Schrodinger พิจารณาอิเล็กตรอนในเชิง mechanic เรียกวา wave mechanics หรือ
quantum mechanics เขยี นเปนสมการ Schrodinger ไดด งั นี้

∂ 2ϕ + ∂ 2ϕ + ∂2ϕ + 8π 2 m ( E-V )ϕ = 0
2
∂X 2 ∂Y 2 ∂Z2 h

wave function ϕ = A sin 2π x
λ

= A sin 2π px ; λ = h
p
h

โดยที่ ϕ 2 แสดงความนา จะเปน (Probability) ในการพบอิเลก็ ตรอนในสามมิติ

(space) ถา มคี าสงู แสดงวามีโอกาสในการพบอิเล็กตรอนสูง สมการนี้เองใช
เปน ขอ สรปุ วา อิเลก็ ตรอนเปน ไดทงั้ อนุภาคและคล่ืน และยงั บอกไดอกี วา
อิเลก็ ตรอนไมม ีตาํ แหนงเดนชดั รอบ nucleus ดังน้ันจึงเรียก บริเวณทจ่ี ะพบ
อิเลก็ ตรอนวา electron density หรือ electron cloud ตอมาจงึ เปลีย่ นมาเรยี ก
orbital หรือ atomic orbital ซึง่ จะมีความนา จะเปนในการพบ e- ถงึ 90 % มรี ูป
รา งและพลงั งานเฉพาะ

เลขควอนตมั ( Quantum Number )
เลขควอนตมั ไดม าจากการแกส มการ Schrodinger ซึง่ สามารถนํามาใชอธบิ ายพฤติ

กรรมและกําหนดตาํ แหนงของอิเล็กตรอนได โดยเลขควอนตัมแบง ออกเปน 4 ชนิด คือ

1. เลขควอนตมั หลกั ( Principal quantum number ; n )
n เปน เลขจํานวนเต็ม มีคาตง้ั แต 1 , 2 , 3 …….
บอกถงึ - ระดบั พลงั งานหลกั ของอเิ ลก็ ตรอนใน orbital
- ระยะเฉล่ยี ระหวางอิเลก็ ตรอนในออรบ ทิ ลั หนึ่งๆ กับนิวเคลียส
โดยถา n
มคี า มาก ระยะเฉล่ียระหวา งอิเลก็ ตรอนในออรบ ิทลั ถงึ นวิ เคลยี สก็
ย่ิงมาก
ออรบ ทิ ัลน้นั จะมขี นาดใหญ (ออรบ ิทัลนน้ั เสถยี รนอยลง)

2. เลขควอนตัมโมเมนตมั เชิงมุม ( Angular momentum quantum number ; λ )

บอกถึง - รปู รางของ orbital
- มคี า ตั้งแต 0 ถึง ( n – 1 ) กลา วคอื

ถา n = 1 λ = 0

n = 2 λ = 0,1

n = 3 λ = 0,1,2

n = 4 λ = 0,1,2,3

โดยในแตล ะคา ของ λ มีการกําหนดช่อื ไวด งั น้ี
λ 012345

ชอื่ ออรบทิ ัล s p d f g h

3. เลขควอนตมั แมเหลก็ (Magnetic quantum number ; mλ )

บอกถึง - การเคลือ่ นทีข่ องอเิ ลก็ ตรอนในสามมติ ิ ( space )

- คา mλ ขน้ึ อยูกับคา λ โดย mλ = 2λ + 1 คา
แตล ะคา ของ mλ มคี าอยูร ะหวา ง - λ ถึง + λ ดงั น้ี

-λ, ( - λ + 1), … , 0 , … , (+λ – 1) , λ

- คา mλ จะเปน ตวั บอกจาํ นวน orbital ในแตละระดับพลังงานยอย เชน

λ = 0 mλ = 2 (0) + 1 = 1 คา คอื 0 ดังนั้น s

orbital มี 1 orbital

λ = 1 mλ = 2 (1) + 1 = 3 คา คอื - 1 , 0 , 1 ดังนน้ั p

orbital มี 3 orbital

λ = 2 mλ = 2 (2) + 1 = 5 คา คอื -2 , -1 , 0 , 1 , 2 ดงั นัน้ d

orbital มี 5 orbital

4. เลขควอนตัมสปน (Spin quantum number ; m s )
แสดงทิศทางการหมุน (spin direction) ของอิเล็กตรอน มีคาเปน +½ หรือ
- ½ ลักษณะการหมุนของอิเล็กตรอน 2 ตัว จะหมุนรอบแกนตัวเองในทิศทาง
ตรงกันขาม คือ สปนข้ึน (+½ ) และสปนลง (-½ ) เหมือนแมเหล็กหันขั้วบวก
และลบ เขาหากัน

จากการแกสมการ Schrodinger หาคา ϕ 2 แสดงความหนาแนนของอิเล็กตรอนในที่

วางรอบนิวเคลียสของอะตอม พบวา รูปรางและจํานวนออรบิทัลของแตละระดับพลังงานยอย
เปน ดังน้ี

s orbital เปนทรงกลม มี 1 orbital

p orbital เปน dumbell มี 3 orbital

d orbital เปน รปู รา ง 3 มติ ิ มี 5 orbital

ตารางสรปุ คาเลขควอนตัมตางๆ

n12 3 4
2
λ 00 1 0 1 2 01 3
sp d f
orbital s s p s p d

mλ 0 0 -1,0,1 0 -1,0,1 -2,-1,0,1,2 0 -1,0,1 -2,-1,0,1,2 -3,-2,-1,0,1,2,3
no. orbital
no. electron 1 1313 5 13 5 7
2 26 10 14
Σ orbital 1 2 6 2 6 10 16

49

จาํ นวนออรบ ิทลั ในแตล ะระดบั พลงั งานหลัก = n2
จาํ นวนอิเลก็ ตรอนแตล ะระดบั พลังงานหลกั = 2n2

พลงั งานของออรบิทลั
พลงั งานของอเิ ลก็ ตรอนในไฮโดรเจนอะตอมหาไดจากเลขควอนตมั หลัก ดงั นี้
1s < 2s = 2p < 3s = 3p =3d < 4s = 4p = 4d = 4f < …

กรณีอะตอมมีหลายอเิ ลก็ ตรอน พลงั งานของอิเล็กตรอนในอะตอมไมไดข้นึ กบั n เพยี ง

อยางเดียว แตย ังขึ้นกบั λ ดวย ดังนี้ 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < …

หลกั การจัดเรียงอิเลก็ ตรอน
1. Aufbau Principle การจัดเรียงอิเล็กตรอนจะตองเติมอิเล็กตรอนจากระดับ
พลงั งานตาํ่ ไปสงู
คอื จาก 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p →…

2. Hund Principle การจัดเรียงอเิ ล็ก ตรอนในออรบิทลั แบบทเ่ี สถียรที่สุดคือแบบท่ี มี
สปนขนานกันจํานวนมากท่ีสุด (กระจายมากที่สดุ )

2Px 2Py 2Pz 2Px 2Py 2Pz 2Px 2Py 2Pz

ผดิ ผดิ ถูก

3. Pauli Exclusion Principle แตละออรบิทัลสามารถรับอิเล็กตรอนไดอยางมาก

2 ตัว และอิเล็กตรอนท้ังสองตัวน้ีจะมีสปนตรงกันขามหรือมีเลขควอนตัมทั้ง 4 ชนิด

ไมเหมือนกันการศึกษาถึงพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในอะตอม ตองรูถึงพื้นฐานใน

การจัดเรยี งอิเล็กตรอน

(electron configuration) ดงั นี้ จาํ นวนอิเล็กตรอนใน orbital

n λX

principle energy level angular momentum quantum number
n = 1, 2, 3, ... s , p , d , f , ..

เราจะทําการบรรจุอิเล็กตรอนจากออรบิทัลที่มีพลังงานต่ําสุดไปหา orbital ท่ีมีพลังงาน

สูงข้ึนเรอ่ื ย ๆ โดยใชแ ผนภาพการจัดเรยี งอิเล็กตรอนในออรบ ิทัลดังน้ี

ตัวอยาง การจัดเรียงอิเลก็ ตรอน

อะตอม จาํ นวนอิเลก็ ตรอน การจัดเรียงอิเล็กตรอน
1H 1 1s1
2He 2 1s2
3Li 3 1s2 2s1
4Be 4 1s2 2s2
5B 5 1s2 2s2 2p1
6C 6 1s2 2s2 2p2
10Ne 10 1s2 2s2 2p6
21Sc 21 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1

การจัดเรียงอิเล็กตรอนในแตละออรบิทัล แตไมไดบอก spin ของอิเล็กตรอน (ms) และ

ไมไดบอก orientation ของ orbital (mλ) ดังน้ันเราอาจใช orbital diagram แสดงการจัดเรียง
อิเล็กตรอนในแตละออรบิทัล เพ่ือชวยทํานายสภาพความเปนแมเหล็ก และความเสถียรของ
อิเลก็ ตรอน ดังน้ี

สภาพความเปน แมเ หลก็

- Paramagnetic การจัดเรยี งอิเล็กตรอนมี unpaired electron (โดดเดีย่ ว)
ทําใหเกดิ การเหนย่ี วนาํ ในสนามแมเ หลก็

- Diamagnetic การจดั เรียงอเิ ลก็ ตรอนเปน paired electron (จบั คหู มด)
ทําใหส นามแมเหลก็ หกั ลางกนั หมดไมเ กดิ การเหน่ียวนําในสนามแมเหล็ก

ความเสถยี รของอเิ ล็กตรอน
Complete filling > Half filling > Incomplete filling

เลขหมแู ละเลขคาบ
จากการจัดเรียงอเิ ล็กตรอนของธาตตุ า งๆ เราสามารถบอกเลขหมูแ ละเลขคาบไดดังนี้
เลขคาบ ดจู ากระดับพลังงานหลกั ทสี่ ูงที่สุด

เลขหมู ดจู ากจาํ นวนอเิ ล็กตรอนทัง้ หมด ในระดับพลังงานหลกั ทีส่ งู ที่สุด

หมู (Groups) แถวตามแนวตั้ง (หรอื families)
มี e- วงนอกสดุ เทา กัน

คาบ (Periods) แถวตามแนวนอน
เลขอะตอมเพมิ่ จากซา ยไปขวา
จํานวน n เทากนั

ตัวอยา ง Orbital diagram สภาพความ filling
electron configuration คาบ หมู 1s 2s 2p 3s เปน แมเหลก็
paramagnetic incomplete
5B 1s2 2s2 2p1 23 paramagnetic incomplete
paramagnetic
6C 1s2 2s2 2p2 24 paramagnetic half
paramagnetic incomplete
7N 1s2 2s2 2p3 25 diamagnetic incomplete
paramagnetic complete
8O 1s2 2s2 2p4 26 diamagnetic
half
9F 1s2 2s2 2p5 27 complete

10Ne 1s2 2s2 2p6 28

11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 3 1

12Mg 1s2 2s2 2p6 3s2 3 2

กรณีพเิ ศษ
24Cr : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4 จัดใหมเ ปน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5

4s 3d 4s 3d

การจัดเรียงอิเล็กตรอนแบบเดิมเปน Incomplete filling เพ่ือใหม ีความเสถยี รมากขึน้
อิ เล็กตรอน จาก 4s 1 ตวั จะกระโดดไปอยใู นระดับพลงั งาน 3d เพื่ อ ให เป น ก า ร จั ด เรี ย ง
อเิ ล็กตรอนแบบ Half filling

29Cu : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d9 จดั ใหมเ ปน 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10

4s 3d 4s 3d

การจัดเรยี งอิเล็กตรอนแบบใหมเ ปน Complete filling โดยอเิ ล็กตรอนจาก 4s 1 ตวั จะ

กระโดดไปอยูในระดบั พลงั งาน 3d ซ่ึงมคี วามเสถยี รกวา Incomplete filling

การจําแนกธาตุตามตารางธาตุ เรียงตาม atomic mass
เรยี งตามเลขอะตอมเหมือนปจ จบุ ัน
Newlands (1864)
Mendeleev (1869)
Meyer (1869)
Moseley (1913)

เลขอะต อมแสดงจําน วน อิเล็ก ต รอน และเมื่ อจัดเรียงอิเล็กต รอน (electron
configuration) พบวามีความสัมพันธกับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี โดยดูจากอิเล็กตรอน
วงนอก (valence electron) ประโยชนของตารางธาตุทําใหเขาใจสมบัติ แนวโนม (trend) และ
สามารถทาํ นายคณุ สมบัตขิ องธาตุได

Electron configuration ของ ions Free element รับ e-
Anion
ให e-
Cation (-)

(+)

Ion จากธาตุ representative element (1A – 7A) cation
ปกติ Na+ 1s2 2s2 2p6
Mg2+ 1s2 2s2 2p6
1A 11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 Al3+ 1s2 2s2 2p6
2A 12Mg 1s2 2s2 2p6 3s2
3A 13 Al 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

5A 7N ปกติ anion
6A 8O 1s2 2s2 2p3 N 3- 1s2 2s2 2p6
7A 9F 1s2 2s2 2p4 O2- 1s2 2s2 2p6
1s2 2s2 2p5 F - 1s2 2s2 2p6

ion ที่มีจํานวน อิเล็กตรอนเทากนั เรียกวา isoelectronic atom
เชน Na+ , Mg2+ , Al3+ เปน isoelectronic กับ Ne (1s2 2s2 2p6)
N 3 -, O 2 -, F - เปน isoelectronic กบั Ne (1s2 2s2 2p6)

การจัดเรียงอิเลก็ ตรอนของธาตกุ ลมุ Noble gas จะบรรจอุ ิเล็กตรอนตวั สุดทา ยใน p-
orbital เต็ม (p6) ยกเวน He (s2) เชน
[ He ] = 1s2 e- ทีบ่ รรจใุ นแตละ orbital เต็ม

[ Ne ] = 1s2 2s2 2p6

Cations ทีม่ าจาก transition metals
Transition metal มีอเิ ล็กตรอนแบบ ns (n-1)d เชน
25Mn = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
เวลาเกิดเปน cation อิเลก็ ตรอนจะหลดุ ออกจาก 4s กอ น 3d เสมอ
Mn2+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 ไมใช 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3

จะเห็นวา อิเลก็ ตรอนจะออกมาจาก ns กอน (n-1) d เสมอ เนอ่ื งจาก (n-1) d เสถียร
มากกวา ns

- อาจเกิด cation ไดมากกวา 1 ชนิด
- cation ทีเ่ กดิ ไมเปน isoelectronic กบั Ar (1s2 2s2 2p6 3s2 3p6)

ขนาดอะตอมและขนาดไอออน
ขนาดอะตอม
- สมั พันธก บั สมบัติทางกายภาพ เชน ความหนาแนน จดุ เดือด จดุ หลอมเหลว
- ไมส ามารถกาํ หนดไดแนนอน โดยคิดเทากับปรมิ าตรทีม่ ี e- 90 % รอบนิวเคลยี ส
- ปจจัยทมี่ ีผลตอขนาดอะตอมและขนาดไอออน
1. nuclear charge แรงดงึ ดดู ที่ nucleus (p) มีตอ electron
2. electron – electron repulsion แรงผลักระหวาง electron
3. electron shield electron ขา งในบงั electron ขางนอก
- ในคาบเดยี วกนั nuclear charge เพมิ่ แต shielding ไมเพม่ิ ดังนั้นขนาดจะลดลง
- ในหมูเดียวกนั รัศมีอะตอมเพิม่ ขนึ้ ตามเลขอะตอม เชนโลหะแอลคาไล เวเลนซ
อิเล็กตรอนซง่ึ อยูนอกสุดจะอยูใ น ns-orbital เนอื่ งจากขนาดของออรบ ทิ ลั ใหญข ้ึนตาม
เลขควอมตมั หลกั n ท่ีเพมิ่ ขน้ึ ขนาดอะตอมของโลหะจึงเพม่ิ ข้ึน

ขนาดไอออน Cation ( + )
- เสยี e- ไป
Atom เปน กลาง - ลดแรงผลักระหวา ง e- - e-
รับ e- ให e- - ขนาดเล็กลง
Anion ( - )
- รบั e- เพม่ิ
- แรงผลกั e- - e- เพ่ิม
- ขนาดเพม่ิ

F F - Na Na+

- จากบนลงลา ง (หม)ู ขนาด atom, ion เพม่ิ

- แถวนอนเดียวกัน (คาบ) ถาตา งหมูก ันเปรยี บเทยี บกันไมไ ด ถา ไมเปน

isoelectronic กนั
ตัวอยาง Na : p = 11 Na+ : p =
e- = 11 e- = 11
F : p = 9 F- : p =
e- = 9 e- = 10
9
10

จะเห็นวา Na+ มขี นาดเลก็ กวา F– โดยท่ี จาํ นวนอเิ ลก็ ตรอนเทากัน แตจ าํ นวนโปรตอนไมเ ทา กนั
การท่ีจํานวนโปรตอน (p) มากกวาแต e- เทากัน ทําใหจํานวน nuclear charge สูงกวา ขนาด
จงึ เลก็ กวา

Unipositive cation Na+ เนือ่ งจาก proton
Mg2+ มากข้นึ ทาํ ให
+ Dipositive cation Al3+ nuclear chargeสูงขึน้
Tripositive cation

- Uninegative anion F– มี proton นอยลง
Dinegative anion O 2-
Trinegative anion N 3-

- สาํ หรบั พวก Transition metal มีลําดบั ไมแ นน อน ดงั รปู

พลังงานไอออไนเซชัน สมั พรรคภาพอิเล็กตรอน และ อเิ ล็กโตรเนกาตวิ ติ ี

พลงั งานไอออไนเซชัน (Ionization energy, IE)

: พลังงานนอยท่ีสุดที่จําเปนตองใชในการดึงอิเล็กตรอน 1 ตัวออกจากอะตอมในสถานะ
พื้นทอ่ี ยูในวฏั ภาคแกส ทาํ ใหเกดิ ไอออนประจบุ วก

X (g) → X+ (g) + e-
- ความเสถยี ร (stability) ของ valence electron สามารถวดั โดยใชคา IE
- IE มาก อะตอมยึด e- แข็งแรงมาก จึงตอ งใชพ ลังงานมากเชนกัน

IE1 = การดึง e- ตัวแรก
IE 2 = การดึง e- ตวั ที่สอง
IE 3 = การดงึ e- ตวั ทส่ี าม
( IE 1 < IE 2 < IE 3 < ... )

หลังจากที่ดงึ e- ตวั หนึง่ ออกจากอะตอมไปแลว แรงผลกั ระหวาง e- ทเี่ หลือจะลดลง
แตแรงดึงดูดของนิวเคลียส (ประจุ +) เทาเดิมจึงตองใชพลังงานมากขึ้นเพ่ือดึง e- ตัว
ตอ ไป

IE เพม่ิ IE เพม่ิ เพราะ nuclear charge เพิม่

หมู IA (Alkali metal) มีคา IE ต่ําท่สี ดุ
หมู VIIIA (Noble gas) มีคา IE สูงสดุ (เสีย electron ยากที่สดุ )

หมูเดียวกันคา IE มีแนวโนมลดลงจากบนลงลาง เน่ืองจากมี e- เพ่ิมข้ึน ระดับพลังงาน
มากข้ึน ดังน้ันแรงผลักระหวาง e- - e- มากข้ึน (แรงดึงดูดระหวาง nucleus กับ e- นอยลง) พลัง
งานในการดึง e- จึงนอ ยลง

สัมพรรคภาพอเิ ล็กตรอน (Electron affinity ; EA)
: พลงั งานทีเ่ ปลี่ยนแปลงเมือ่ อะตอมในสถานะแกสรับอิเลก็ ตรอนเขามา 1 ตัว เชน
F (g) + e- → F – (g) EA = - 333 kJ / mol
- คา ที่ไดตดิ คาลบ ถา พลงั งานถกู ปลอ ยออกมา (exothermic)
- อะตอมท่ีมแี รงดงึ ดดู อิเล็กตรอนมาก คา EA จะตดิ ลบมากดว ย
- จากซายไปขวาของตารางธาตุ คา EA ติดลบมากขนึ้ อะตอมจะกลายเปนไอออน

ลบงา ยขึ้น
- ดานซายของตารางธาตุจะเปนธาตุพวก metal มีแนวโนมท่ีจะให e- ดังน้ัน EA

เปน +
- ดานขวาของตารางธาตุจะเปนธาตุพวก non – metal มีแนวโนมท่ีจะรับ e- ดังน้ัน

EA เปน -

อเิ ลก็ โตรเนกาตวิ ติ ี (Electronegativity : EN)
- ความสามารถของอะตอมในการดึงดูด electron ในพันธะเขาหาตนเอง ทําใหโมเลกุล

เกิดข้วั (polarity) มีความสัมพนั ธกบั คา IE, EA

สรุป IE, EA, EN
ขนาดไอออน ขนาดอะตอม,

สรปุ คุณสมบตั ิของ metal , non–metal และ metalloid

metal non–metal metalloid

- อยูดานซายของตารางธาตุ -18 ธาตุดา นขวาของตารางธาตุ - มสี มบัติผสมระหวา ง

- เปน ของแขง็ ทอี่ ณุ หภูมิ 25 OC - ท่ี 25 OC 11 ธาตเุ ปน gas โลหะ + อโลหะ

ยกเวน ปรอท 1 ธาตุ เปน liquid (Br2) เชน B, Si, Ge, As, Sb, Te

- lustrous appearance (มันเงา), 6 ธาตุ เปน solid)

นําไฟฟาและนําความรอนไดดี - low density , low m.p.

- เปลี่ยนรูปรางได (แทง เสน แผน) - high IE, EA →รับ e- งาย

- high density , high m.p. - รวมกับ metal → ionic cpd.

- low IE , EA → เสยี e- งา ย รวมกับ non–metal→

- รวมกบั O2 → oxide, molecular cpd. covalent

รวมกับ halogen (X) → halide

บทท่ี 3
พนั ธะเคมีและโครงสรางโมเลกุล
(Chemical Bonding and Molecular Structure)

ในบทนี้ จะเปนการศึกษาถงึ แรงที่ยึดอะตอมไวด ว ยกนั เปน โมเลกลุ หรือยึดไอออนไวด วย
กันเปนสารประกอบไอออนิก โดยอาศัยพ้ืนฐานในการจัดเรียงอิเล็กตรอนและตารางธาตุในบทท่ี
แลว มาชวยในการทํานายชนิดของพันธะเคมีและชวยในการทํานายโครงสรางของโมเลกุล เพื่อ
ใชใ นการทาํ นายสมบตั ิตางๆ ของสารไดต อไป

Lewis Dot Symbol
: การเกดิ เปน โมเลกลุ และสารประกอบน้ัน อะตอมที่จะทําปฏิกริ ยิ ากนั เพ่อื ใหตัวเองมี
electron configuration มคี วามเสถียร (stable) เหมอื นอะตอมของ noble gas (หมู 8)
: การศึกษาพันธะเคมี จะพจิ ารณาเฉพาะ valence electron ของอะตอม
: นักเคมใี ชสญั ลักษณ จดุ (dot) แทน valence electron ลอมรอบอะตอมของธาตนุ ้ัน
: ธาตหุ มู 1A – 8A จะมีจํานวน valence electron เทากับ 1 – 8 e- ตามลาํ ดับ (ยกเวน
He = 2)

Lewis Structure ( Octet Rule )

เขยี นโครงสรา งแบบ Lewis dot (จดุ ) แทน valence electron ใหครบ 8 อิเลก็ ตรอนรอบ
NF3 7N 1s2 2s2 2p3 9F 1s2 2s2 2p5
อะตอม เชน ................F N F
.....F
F NF
F

พันธะไอออนกิ ( Ionic bond )

เปนแรงยดึ เหนี่ยวระหวา งประจุไฟฟาท่เี ปน ประจุบวกและประจลุ บของสารประกอบไอ
ออนิกหรือเกิดจากอะตอมของโลหะ (ไอออนบวก) เกดิ พันธะไอออนิกกบั อะตอมของอโลหะ
(ไอออนลบ) หรอื เปน แรงดงึ ดดู ทีเ่ กิดจากอะตอมของโลหะใหอ เิ ล็กตรอนเกดิ เปนไอออนบวกกบั
อะตอมของอโลหะทีม่ กี ารรบั อเิ ลก็ ตรอนเกิดเปน ไอออนลบ

ยดึ หลกั ท่วี า - อะตอมท่ีมีคา IE ตํ่า จะเสยี e- งายกลายเปน cation ( + )
- อะตอมทมี่ ีคา EA สงู จะรบั e- งายกลายเปน anion ( - )
- ความแรงของพันธะไอออนกิ ขน้ึ อยูก บั ผลตางของคา EN ของทั้งสอง
อะตอม
ถาคา EN แตกตางกนั มากพันธะไอออนิกจะคามากดวย

. ....Li + F .... -Li+ F
..1s2 2s1 1s2 2s2 2p5 ..1s2 1s2 2s2 2p6

พนั ธะระหวา ง Li + กบั F - เรียกวา พนั ธะไอออนกิ ( ionic bond )
แรงดึงดูดระหวา งประจุ + และประจุ - เรยี กวา Coulombic force คดิ เปน พลงั งาน (Potential
energy ; E) ไดด ังนี้

E ∝ (Q+ )(Q- ) Q = ประจุ
r r = ระยะระหวาง center ของไอออน

การเขยี น Lewis structure จากสมการเคมี → 2 CaO (s)

2 Ca (s) + O2 (g) ......Ca2+ O 2-

. .Ca + ..O.. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 1s2 2s2 2p6
( Ar) ( Ne)
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 1s2 2s2 2p4

Lattice Energy ของสารประกอบไอออนกิ

ปกติคาพลงั งาน IE , EA จะแสดงถึงความเปนไปไดทจ่ี ะเกดิ สารประกอบไอออนิก โดย
ความเสถียรของสารประกอบไอออนกิ วัดไดจ าก พลงั งานแลตทิซ (Littice Energy)
นิยาม “ พลงั งานทีใ่ ชท ําใหสารประกอบไอออนกิ ท่เี ปนของแขง็ 1 mole กลายเปน ไอออนของกาซ ”

Lattice Energy (kJ/mol) m.p. (0C)

LiF 1,016 845

LiCl 828 610

LiBr 787 550

LiI 732 450

การคํานวณคา พลังงาน Lattice โดยใช Born – Habor Cycle
คาพลังงานแลตทิซวัดโดยตรงไมได ตองคํานวณทางออมโดยใช Born–Habor cycle

ซึ่งแบงออกเปนข้ันตอนยอย ๆ ที่สัมพันธกับคา IE , EA และ คุณสมบัติของไอออนหรือโมเลกุล
นน้ั ๆ

ตวั อยาง จงคาํ นวณคาพลังงาน Lattice ของสมการ
LiF (s) → Li + (g) + F – (g) , ∆H = ?

Li+(g) + F-(g)

∆HO3 = 520 kJ ∆HO4 = - 328 kJ ∆HO5 = ?
Li (g) + F (g)
∆HOOverall = - 594 kJ LiF (s)
∆HO1 = 155 kJ ∆HO2 = 75 kJ
Li (s) + ½ F2 (g)

เราสามารถอธบิ ายการเกิด LiF (s) ออกเปนข้ันตอนยอ ย 5 ขั้นตอนคอื

1. Li (s) → Li (g) ∆H01 = 155 kJ

2. ½ F2 (g) → F (g) ∆H02 = 75 kJ

3. Li (g) → Li+ (g) + e- ∆H03 = 520 kJ

4. F (g) + e- → F – (g) ∆H04 = - 328 kJ

5. Li+ (g) + F – (g) → LiF (s) ∆H05 = ?

Li (s) + ½ F2 (g) → LiF (s) ∆H0overall = - 594 kJ

จะเขียนไดวา ∆H0overall = ∆H01 + ∆H02 + ∆H03 + ∆H04 + ∆H05
-594 kJ = 155 kJ + 75 kJ + 520 kJ - 328 kJ + ∆H05

ดังนน้ั ∆H05 = - 1,016 kJ

และจะไดพลังงานแลตทิซของ LiF เทา กับ 1,016 kJ

พันธะโคเวเลนต ( Covalent bond ) (อโลหะ – อโลหะ)

พันธะที่เกิดจากอะตอม 2 อะตอมใชอ เิ ลก็ ตรอนรว มกัน (share) โดยทีอ่ ะตอมทั้งสองมี

คา EN ใกลเ คียงกัน หรอื เปนแรงยดึ เห่ยี วระหวางอะตอมของอโลหะกับอโลหะ

...F..H..++....F..H. .H H หรอื H H

ชนิดของ Covalent Bond ...........F F หรอื F F

1. พนั ธะเดย่ี ว : ใชอิเล็กตรอนรว มกัน 1 คู ( 2 e- )
.... ......H2O H O H
HOH

2. พันธะคู : ใชอ เิ ลก็ ตรอนรวมกัน 2 คู ( 4 e- )

CO2 O C O ..O....C....O..

. .. .3. พันธะสาม : ใชอเิ ล็กตรอนรว มกนั 3 คู ( 6 e- )
N2 N N NN

เปรยี บเทยี บระหวา ง Ionic bond กบั Covalent bond

Ionic bond Covalent bond

- ระหวาง โลหะ – อโลหะ - ระหวาง อโลหะ – อโลหะ
- คุณสมบัตทิ างกายภาพของ - คณุ สมบัตทิ างกายภาพของ
สารประกอบ covalent
สารประกอบ ionic
• เปน แกส , ของเหลว
• เปน ของแข็ง
• มจี ดุ หลอมเหลวตาํ่
• มจี ดุ หลอมเหลว ( m.p. ) สงู
• ไมละลายน้ํา , นาํ ไฟฟาไมดี
• ละลายนา้ํ ไดดี , นาํ ไฟฟาได

ขอ ยกเวนของกฏออกเตต

1. The Incomplete Octet ( ไมครบ 8)

BeH2 H Be H
v.e. = 1
v.e. = 2

2. Odd – electron molecule : โมเลกลุ มีจํานวน e- เปนเลขคี่ (odd)
..N. .N..O+.....O..
NO ...O..

NO2

3. The Expanded Octet
- มี valence electron มากกวา 8
- พบในธาตุในคาบท่ี 3 ขึ้นไปใช e- ใน 3d orbital ในการเกิดพันธะ

..SF6
......F
.F F
... ..S
... ..F F
.....F

ความแข็งแรงของพันธะโคเวเลนต
ความแขง็ แรงของพันธะโคเวเลนต วัดโดยใชพลงั งานพันธะ (Bond Energy)

Bond Bond Energy ( kJ / mol )
H—H 436.4
H — Cl 431.9
Cl — Cl 242.7
C—C 347.0
C=C 620.0
C ≡C 812.0

สังเกต – อะตอมขนาดเล็ก จะมแี รงระหวา งพันธะมากกวา อะตอมขนาดใหญ
– ในอะตอมชนดิ เดียวกัน พลงั งานพนั ธะของ พนั ธะเด่ียว < พันธะคู < พนั ธะ
สาม

พนั ธะโลหะ (Metallic bond)

พนั ธะทีเ่ กดิ จากอะตอมของโลหะยึดเหน่ียวกบั อะตอมของโลหะ หรอื เปน พันธะทเี่ กิด
จากแรงดงึ ดดู ระหวา งไอออนบวกซึ่งอยูกบั ที่กบั กลมุ ของอเิ ลก็ ตรอนทเ่ี คลื่อนที่ไปรอบๆ ไอออน
บวก ทาํ ใหโ ลหะทกุ ชนดิ และโลหะผสมมีความหนาแนน สูง จดุ เดือดและจุดหลอมเหลวสงู ดงึ ให
เปน เสน ตีใหเ ปนแผน นาํ ไฟฟา ไดและนําความรอ นไดดี

รูปรางของโมเลกลุ

รูปรางของโมเลกลุ (รูปทรงทางเรขาคณิต) เกิดจากการจัดตวั ของอะตอมภายในโมเลกลุ

มีผลตอ คณุ สมบตั ทิ างกายภาพ (m.p., b.p., density) และสมบตั ทิ างเคมี ซงึ่ ตอ งทราบ

1. ความยาวพนั ธะ (Bond length) วัดไดจาก

2. มุมระหวา งพันธะ (Bond angle) การทดลอง

เราสามารถทาํ นายรปู ราง (geometry) ของโมเลกุลจากของ Valence Shell Electron Pair

Repulsion Model (VSEPR) โดยยดึ หลกั ทีว่ า (valence) electron pair รอบอะตอมจะมกี ารผลกั

กนั ทาํ ใหอิเล็กตรอน
แตละคอู ยูหา งกัน โดย valence electron รอบอะตอม (8 e- = 4 pair) มี 2 ชนิด

1. Bonding Pair : คู electron ท่ีเกิดพนั ธะ (bond)

2. Lone Pair : คู electron ทีอ่ สิ ระ Lone Pair

......H xCl

Bonding Pair

โมเมนตขั้วคู (Dipole Moments)

ในโมเลกลุ ของสารประกอบ อะตอมที่มคี า EN ตา งกัน มกี ารดึงอเิ ล็กตรอนทําใหเกดิ
ขว้ั ขึน้

โดยคิดจาก Dipole moment สุทธิของโมเลกลุ (เปน ผลรวมแบบ vector) ของข้ัวของ
พนั ธะ

ตวั อยาง แสดงทิศทางการดึงของ e- HF
แสดงข้ัว ( polar bond )
δ + δ-
HF HF

2.1 4.0

...
O

โมเลกลุ H2O H H dipole moment สุทธิ µ = 1.87 (เปนโมเลกุลมขี ว้ั )

โมเลกุล CO2 µ=0
โมเลกุล C2H2Cl2 (เปน non-polar molecule)

OCO

Cis Cl Cl H Cl Trans
(polar) C C µ=0
µ = 1. 89 C C
H H Cl H

ทฤษฏี VSEPR สามารถนํามาทํานาย รปู ราง (geometry) มมุ (bond angle) และ ขว้ั
(polarity) ของโมเลกุลไดดังน้ี

1. Diatomic molecule มีรูปรางแบบเสน ตรง (linear)
H2 H—H
Cl2 Cl—Cl
HI H—I

มสี ัญลักษณเ ปน A2 , AB

2. Polyatomic molecule (มี ≥ 3 atom)
ใชห ลัก AB2 , AB3 , AB4 , AB5 , AB6
A = Central atom
B = อะตอมอนื่ ๆ ทเ่ี กดิ พันธะกบั A

ถา ไมม ี lone pairs ท่ี A ใช VSEPR ทาํ นาย (ตาราง 3.1)

ถาโมเลกุลมี lone pairs ≥ 1 ที่ central atom การทํานายรูปรางของโมเลกุลจะ
ซบั ซอ น เพราะมีแรงผลักของ electron pairs เขา มาเกยี่ วของ

1. แรงผลกั ระหวา ง lone pair กบั lone pair
2. แรงผลักระหวาง lone pair กบั bonding pair
3. แรงผลักระหวา ง bonding pair กบั bonding pair

โดยที่ แรง 1 > แรง 2 > แรง 3

แรงผลักนี้จะทําใหมุมระหวางพันธะท่ีไดไมเปนไปตามที่คํานวณไว ซึ่งจะมากหรือนอย

ขึน้ กับอทิ ธิพลของแรงผลักนี้ ทาํ ใหเ กดิ โครงสรา งที่บิดงอไปทเ่ี รียกวา “bent shape”

เชน H2O ถาคิดวาไมมี lone pair หรือคิดวาไมมีแรงผลักดงั กลาว จะไดโครงสรางเปน

...... ...เสน ตรง0 O
HOH
180

HO H HH

แตโครงสรา งจรงิ ของ H2O ไมเ ปนเสนตรง (non-linear หรอื bent) เนื่องจากมแี รงผลัก
ของ อิเลก็ ตรอนคโู ดดเดี่ยว (lone pairs electron) บนอะตอมของ O

หลกั ในการใช VSEPR model
1. เขยี น Lewis structure (ดู e- pairs รอบ central atom)
2. นับจํานวน bonding pairs electron (พันธะ) และ lone pairs electron (อิสระ)
3. ใชต ารางท่ี 3.1, 3.2 ทํานาย geometry ของโมเลกลุ
4. ใชต ารางท่ี 3.1 ทาํ นายมมุ ระหวางพนั ธะ (bond angle) ไดเ ลย แตถามี lone pairs e-
ใหใชตาราง 3.2 ดวย และตองพิจารณาแรงผลักท้ัง 3 ชนิด ในการทํานายมุม

พันธะเสมอ

โครงสรา ง AB5 , AB6 : อเิ ลก็ ตรอนของ A - B มอี ยู 2 ระนาบ คือ
1. equatorial position อะตอมอยูในระนาบ (plane) เดียวกนั
2. axial position อะตอมอยใู นตําแหนงตง้ั ฉากกับ plane

ตารางท่ี 3.1

ตารางท่ี 3.2

บทท่ี 4
ปฏกิ ริ ิยาเคมี
(Chemical Reaction)

การเปลย่ี นแปลงทางเคมี เรียกวา “ปฏิกริ ยิ าเคม”ี (chemical reaction) เราสามารถเขียนปฏกิ ิรยิ าเคมี

ในรูปของ สมการเคมี เชน

2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l)

reactant product

สมการเคมบี อกใหเ ราทราบวา

2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l)
2 โมเลกลุ (4 H) + 1 โมเลกลุ (2 O) 2 โมเลกลุ (4 H + 2 O)

2 โมล + 1 โมล 2 โมล

2( 2x1 g) = 4 g + 2 (16) = 32 g 2 (18)

( 4 + 32 = 36 g ) = 36 g

ในสมการเคมี ตอ งแสดงสถานะทางกายภาพดวย เชน

g = gas l = liquid

s = solid aq = aqueous (ในสารละลาย)

เชน 2 CO (g) + O2 (g) → 2CO2 (g)

2 HgO (s) → 2 Hg (l) + O2 (g)

KBr (aq) + AgNO3 (aq) → KNO3 (aq) + AgBr (s)

CH4 (g) + 2 O2 (g) → 2CO2 (g) + H2O (l)
จงดลุ สมการเคมีตอ ไปนี้

Fe2O3 (s) + CO (g) → Fe (s) + CO2 (g)

NaHCO3 (s) → Na2CO3 (s) + CO2 (g) + H2O (l)

FeS (s) + HCl (aq) → FeCl2 (aq) + H2S (g)

C3H8 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (l)

สารละลาย (Solution)

คอื ของผสมเน้ือเดยี วของสารต้งั แต 2 ชนดิ ข้ึนไป ประกอบดวย

ตวั ทาํ ละลาย (Solvent) + ตวั ถกู ละลาย (Solute)

( ปริมาณมาก ) ( ปรมิ าณนอย )

สารละลายในนํ้า (aqueous solution) = ตวั ถกู ละลาย ( s , l ) + ตวั ทาํ ละลาย ( H2O )

ใน aqueous solution จะมตี วั ถกู ละลาย 2 ประเภทคอื

1. สารอเิ ล็กโทรไลต (electrolyte) : สารซงึ่ เมื่อละลายน้าํ แลวนําไฟฟา ได

2. สารนอนอิเล็กโทรไลต (non– electrolyte) : สารซงึ่ ละลายนํ้าแลว นาํ ไฟฟา ไมได

Electrolyte : แบง โดยใชค วามสามารถในการแตกตัวเปนไอออน

ก. อเิ ลก็ โทรไลตแ ก (Strong electrolyte) : แตกตัวในนาํ้ 100 %
- กรดแก เชน H2SO4 , HCl , HNO3 , HClO4 , HI , HBr
- เบสแก เชน NaOH , KOH , Ca(OH)2
- เกลอื เชน NaCl , KCl

ข. อิเล็กโทรไลตอ อ น (Weak electrolyte) : แตกตวั นอยกวา 100 %
- กรดออน เชน CH3COOH , HF , HCOOH
- เบสออน เชน NH3

Non – Electrolyte
ไดแ ก C6H12O6 (นาํ้ ตาลกลโู คส), C12H22O11 (นาํ้ ตาลทราย) , (NH2)2CO (ปยุ ยเู รีย) ,
CH3OH (เมธานอล) , C2H5OH (เอธานอล) เปนตน

เราสามารถเขยี นสมการการแตกตวั ในนาํ้ ของสาร Electrolyte ไดดงั น้ี

NaCl (s) → Na+ (aq) + Cl- (aq) แตกตวั 100 %

CH3COOH (aq)

Al2O3 มาจาก Al 3+ O 2-
CaCl2 มาจาก Ca 2+ Cl -
Na2S มาจาก Na + S 2-

สมการไอออนกิ ( ionic equation ) หมายถงึ สมการท่ีแสดงสารประกอบไอออนิกที่ละลายได

ในรูปของไอออนอสิ ระ เชน
Pb 2+ (aq) + 2 I – (aq) → PbI2 (s)
Ag + (aq) + Cl - (aq) → AgCl (s)

สภาพการละลาย ( Solubility )

: ปริมาณตวั ถกู ละลายมากทส่ี ุดที่สามารถละลายไดใ นตัวทําละลายทก่ี าํ หนด
ณ อุณหภมู ทิ ก่ี ําหนด
Ksp : Solubility product constant

สภาพการละลายของสารประกอบไอออนกิ บอกใหทราบถึง

1. ความสามารถในการละลายของสารประกอบไอออนิกที่ไมเทากันจึงเปนคุณสมบัติ
เฉพาะของแตละสาร

2. สามารถกําหนด / บงช้ีไดว า การละลายจะเกิดตะกอนเมอ่ื ไร

ละลายนา้ํ ได ( Soluble )

1. สารประกอบทุกชนิดของโลหะแอลคาไล ( หมู 1 )
2. สารประกอบแอมโมเนียม ( NH4+ )
3. สารประกอบทุกชนิดของ NO3- , ClO3- , ClO4-
4. สารประกอบสว นใหญข อง Cl-, Br-, I - ยกเวน กับ Ag+, 2+ Pb2+
Hg 2 และ
5. สารประกอบสว นใหญข อง SO42 - ยกเวน BaSO4 , HgSO4 , PbSO4

ไมละลายน้ํา ( Insoluble )
1. สารประกอบสว นใหญข อง OH –
ยกเวน OH – ของโลหะแอลคาไล และของ Ba(OH)2 สวน Ca(OH)2 ละลายได

เลก็ นอ ย
2. สารประกอบ CO32 - , PO43 - , S 2 –

ยกเวน สารประกอบของโลหะแอลคาไล (หมู 1) และ NH4+
ตวั อยาง จงจาํ แนกสารประกอบไอออนกิ ตอไปน้ีออกเปนสารทลี่ ะลายได ละลายไดเลก็ นอย

หรือไมละลาย

ก) Ag2SO4 ง) CuS

ข) CaCO3 จ) Ca(OH)2

ค) Na3PO4 ฉ) ZnSO4

เลขออกซิเดชัน (Oxidation number)

คือ ตัวเลขสมมติที่ใชกําหนดแกธาตุหรืออะตอมในสารประกอบ เพ่ือแสดงประจุทาง
ไฟฟา

กฏเกณฑก ารกาํ หนดเลขออกซเิ ดชนั

1. เลขออกซิเดชนั ของธาตอุ ิสระ (ยงั ไมรวมกับธาตใุ ด) = 0 เชน Na , K , Cl2 , P4 ,
S8 , Br2 , O2

2. เลขออกซเิ ดชันของไอออนท่มี อี ะตอมเดยี วมีคา = ประจขุ องไอออน เชน
Na+ มีเลขออกซเิ ดชนั เทากับ + 1
Al 3+ มเี ลขออกซเิ ดชัน เทา กับ + 3
Cl - มีเลขออกซิเดชนั เทากับ - 1
S 2 - มีเลขออกซเิ ดชัน เทากับ - 2

3. เลขออกซเิ ดชันของโลหะหมู 1 ในสารประกอบ = + 1 เชน NaCl
เลขออกซิเดชันของโลหะหมู 2 ในสารประกอบ = + 2 เชน MgCl2

4. เลขออกซเิ ดชนั ของธาตุ H ในสารประกอบโดยท่วั ไป = + 1 เชน NH3 , HCl
ยกเวน โลหะไฮไดด = - 1 เชน NaH , CaH2

5. เลขออกซเิ ดชนั ของธาตุ O ในสารประกอบโดยสว นใหญ = - 2 เชน H2O , MgO
ยกเวนในสารประกอบ peroxide = -1 เชน H2O2 , Na2O2
และเมอ่ื รวมกับ F เปน OF2 มคี า = + 2 ( F มีเลขออกซเิ ดชัน -1 )

6. ผลบวกของเลขออกซเิ ดชนั ของอะตอมทงั้ หมดมีคาเทา กับประจสุ ุทธิ ของกลมุ อะตอม
นน้ั เชน
- ในสารประกอบ (neutral) เทา กบั 0 เชน สารประกอบ KMnO4
มาจาก K + Mn + 4 O
Ox. No. ( +1) + ( ? ) + 4 (-2 ) = 0
ดังนนั้ เลขออกซิเดชันของ Mn = + 7
- ในกลมุ อะตอมที่เปนไอออนจะเทากับประจทุ ี่แสดงนน้ั เชน NO3-
มาจาก N + 3 O

Ox. No. ( ? ) + 3 ( -2 ) = - 1
ดงั นั้น เลขออกซิเดชันของ N = + 5

แบบฝกหดั จงหาเลขออกซเิ ดชนั ของสารประกอบท่ีขดี เสน ใตไ วต อไปนี้

1. K2Cr2O7 4. Na3PO4

2. CaCl2 5. H3AsO4
3. SO32 - 6. C2O42-

ปฏกิ ริ ิยารีดอกซ (Redox reaction)

คือ ปฏิกิริยาที่มีการถา ยโอน (ให– รบั ) อเิ ล็กตรอน
แบง ออกเปน 2 ครึ่งปฏิกริ ิยา (half – reaction)

1. ปฏิกริ ยิ าออกซเิ ดชัน (Oxidation reaction)
คอื ครึ่งปฏิกิรยิ าท่มี ี การสญู เสีย (ให) อิเล็กตรอน เลขออกซเิ ดชัน

เพ่มิ ขึน้
2. ปฏิกริ ยิ ารีดกั ชนั (Reduction reaction)

คอื คร่ึงปฏกิ ริ ิยาท่มี กี ารรบั อิเลก็ ตรอน เลขออกซิเดชัน ลดลง

ตัวออกซไิ ดซ Reduction

2+ Sn2+ + Pb

Sn + Pb

ออกซเิ ดชนั : ตวั รีดวิ ซ Sn Oxidation Sn2+ + 2e-

→

รีดคั ชนั : Pb2+ + 2e- → Pb

ตวั ออกซไิ ดซ (Oxidizing agent หรอื Oxidizer)

: สาร (atom, molecule, ion) ท่ที าํ หนาท่เี ปน ตวั รับอเิ ล็กตรอน แตต วั มนั เอง ถกู รดี วิ ซ
ทําใหเลขออกซเิ ดชนั ลดลง

ตวั รีดวิ ซ (Reducing agent หรอื Reducer)

: สาร (atom, molecule, ion) ทท่ี าํ หนาทีเ่ ปน ตัวใหอิเลก็ ตรอน ตัวมนั เอง ถกู
ออกซิไดซ ใหเลขออกซเิ ดชนั เพม่ิ ขึ้น

หมายเหตุ ทงั้ ปฏกิ ิริยา oxidation และ reduction จะเกิดขึ้นพรอมๆ กัน จาํ นวนอิเลก็ ตรอนที่
ตวั รดี วิ ซส ญู เสียไป จะเทากับจํานวนอิเลก็ ตรอนทต่ี ัวออกซไิ ดซไดรับมา

แบบฝก หดั จงเขยี นครง่ึ ปฏิกิรยิ า และระบุตวั ออกซิไดซ และตวั รดี ิวซ
1) Zn + Cu 2+ → Zn 2+ + Cu

ตัวออกซิไดซ : ……………..
ตวั รดี วิ ซ : ……………..
ครึง่ ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชัน : ……………………………….
คร่งึ ปฏิกริ ยิ ารดี ักชัน : ……………………………….

2) 2 Na + Cl2 → 2 NaCl
ตวั ออกซไิ ดซ : ……………..
ตัวรีดวิ ซ : ……………..
ครงึ่ ปฏิกิรยิ าออกซิเดชัน : ……………………………….
คร่งึ ปฏกิ ิรยิ ารดี กั ชนั : ……………………………….

แบบฝกหัด จงบอกวาปฏิกิรยิ าใดเปน ปฏกิ ริ ิยารีดอกซ

1. Cl2 + 2 OH - → Cl - + ClO - + H2O

2. Ca 2+ + 2 F - → CaF2

3. NH3 + H + → NH4+

4. 2 Li + H2 → 2 LiH

5. Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2

6. 2 FeCl2 + Cl2 → 2 FeCl3

การดลุ สมการรดี อกซ ใชว ธิ ี ion – electron method

ตวั อยาง จงดลุ สมการ Fe2+ + Cr2O7 2- → Fe 3+ + Cr 3+ ใน

สารละลายกรด

Step 1 แยกเปนสวน oxidation, reduction ดุลอะตอมท่ีมกี ารเปลี่ยนเลขออกซเิ ดชนั

และแสดงการให - รับ e-

Oxidation : Fe2+ → Fe 3+ + e –

Reduction : Cr2O7 2- + 6 e - → 2Cr 3+

Step 2 ในภาวะกรด - เติม H2O ดา นทขี่ าด O2 โดยโมลของ H2O ทเ่ี ติมเทากบั

O2ทข่ี าด

- เตมิ H+ ดานทีข่ าด H โมลของ H+ ทีเ่ ตมิ เทากับ H ท่ขี าด

Oxidation : Fe2+ → Fe 3+ + e –

Reduction : Cr2O7 2- + 14 H+ + 6 e - → 2Cr 3+ + 7 H2O

Step 3 ทาํ จํานวนอเิ ลก็ ตรอน ( e - ) ของ oxidation = reduction

Oxidation : 6 Fe 2+ → 6 Fe 3+ + 6 e -

Reduction : Cr2O7 2- + 14 H+ + 6 e - → 2Cr 3+ + 7 H2O

Step 4 รวมปฏิกริ ยิ า oxidation + reduction

Overall : 6 Fe 2+ + 14 H + + Cr2O7 2- → 2 Cr 3+ + 6 Fe 3+ + 7 H2O
Step 5 ตรวจสอบจาํ นวนอะตอม , จาํ นวน e- และ จาํ นวนประจุใหเทากัน

ตัวอยาง จงดุลสมการ S 2- + MnO4 - → S + MnO2 ในสารละลายดาง

Step 1 แยกเปน สวน oxidation, reduction ดุลอะตอมทีม่ กี ารเปลีย่ นเลขออกซิเดชนั

และแสดงการให - รบั e-

oxidation : S 2- → S + 2e –

reduction : MnO4 - + 3e - → MnO2

Step 2 ในภาวะดาง - เตมิ H2O ดา นท่ี O2 เกิน โดยโมลของ H2O ทเี่ ติมเทา กบั

O2ทเี่ กิน - เติม OH- ดานตรงขาม 2 เทา ของโมล H2O ที่เตมิ
oxidation : S 2- → S + 2 e –

reduction : MnO4 - + 2 H2O + 3e - → MnO2 + 4 OH -
Step 3 ทําจาํ นวนอเิ ล็กตรอน (e - ) ของ oxidation = reduction

oxidation : 3S 2- → 3S + 6 e –

reduction : 2 MnO4 - + 4 H2O + 6e - → 2 MnO2 + 8 OH -

Step 4 รวมสมการ oxidation + reduction

3 S 2- + 2 MnO4 - + 4 H2O → 3 S + 2 MnO2 + 8 OH -

Step 5 ตรวจสอบจาํ นวนอะตอม, จํานวน e- และจาํ นวนประจุใหเ ทากนั

บทท่ี 5
ความสมั พนั ธเ ชิงมวล
(Mass Relationships in Chemical Reactions)

มวลสารสัมพันธ คอื มวล (mass) ของสารทีเ่ ขา ทาํ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี และมวลของสารผลิตภัณฑ

ทมี่ คี วามสัมพนั ธกนั เชน

2 CO (g) + O2 (g) → 2 CO2 (g)

2 โมล 1 โมล 2 โมล

2(12+16) 1(2x16) 2(12+(2x16))

88 g 88 g

การเปลีย่ น โมล (mole) ใหเปน มวล (mass, g)

1 โมล ของสารประกอบใดๆ จะมีมวล = มวลโมเลกลุ ทมี่ ีหนว ยเปนกรมั
เชน สารประกอบ CO 1 โมล = 12 + 16 g = 28 g
ดงั นนั้ เราจะไดความสมั พันธ

มวลของ จํานวนโมลของ จํานวนโมลของ มวลของ

สารตั้งตน สารต้งั ตน สารผลิตภัณฑ สารผลติ ภณั ฑ
กรมั โมล โมล กรมั

ตัวอยางที่ 1 โลหะโซเดียม ( Na ) ทําปฏกิ ริ ิยากบั นํ้าดังสมการ

2 Na (s) + 2 H2O (l) → 2 NaOH (aq) + H2 (g)
(มวลอะตอมของ Na = 23)

ก. ถา Na 5 mol ทําปฏิกริ ยิ าอยา งสมบูรณก ับนาํ้ จะเกดิ H2 กี่โมล

จากสมการ Na 2 mol จะให H2 1 mol 5×1
2
ดงั นั้น ถา Na 5 mol จะให H2 = 2.5 mol
=3g
ข. ถา Na 69 g ทําปฏกิ ริ ยิ าอยา งสมบรู ณกบั นํ้าจะเกดิ H2 ก่กี รมั

จากสมการ Na 2 x 23 g จะให H2 2x1 g
ดงั นัน้ ถา Na 69 g จะให H2
2 × 1 × 69
รีเอเจนตจาํ กดั ปฏกิ ริ ยิ า (Limiting reagent) 2 × 23

คอื สารตงั้ ตน ทีท่ ําปฏิกิริยาหมดไปกอนสารอ่นื

สว นสารอนื่ ๆซึ่งมอี ยมู ากกวาปริมาณทจี่ ําเปนเรียกวา “Excess reagent”

ผลไดข องปฏิกริ ิยา (Yields)

1. ผลไดทางทฤษฏี (Theoretical yield)
: ปริมาณของสารผลิตภัณฑทท่ี ํานายจากสมการทดี่ ลุ แลว เมือ่ รีเอเจนตจ าํ กัด

ปฏิกิริยา
ทําปฏิกริ ิยาจนหมดไป

2. ผลไดจ ริง (Actual yield)
: ปริมาณของสารผลติ ภัณฑท ไ่ี ดจ ากปฏกิ ิริยา

3. ผลไดรอยละของผลิตภัณฑ (Percent yield, % yield)
: สัดสว นของผลไดจริงตอ ผลไดต ามทฤษฏี

ผลไดรอ ยละ = ผลไดจ ริง x 100
ผลไดตามทฤษฏี

ตวั อยา งที่ 3 สารประกอบ Fe2O3 3200 g นํามาทาํ ปฏกิ ิริยากบั สาร coke (C) 960 g

ไดผ ลติ ภัณฑเปน Fe 1500 g จงหาผลไดร อยละของผลติ ภณั ฑของ Fe
(มวลอะตอม Fe = 55.85 , C = 12 , O = 16)

Fe2O3 (s) + 3 C (s) → 2 Fe (l) + 3 CO (g)

mol 1 3 2

mass (2x55.85)+(3x16) (3 x 12) (2 x 55.85)

= 159.7 g = 36 g = 111.7 g

เราตอ งเปรยี บเทียบปรมิ าณของสารท่ใี ชจริงของสารตง้ั ตน ทใี่ หมา

เม่อื ใช Fe2O3 159.7 กรมั จะตองใช C 36 กรมั

ถา มี Fe2O3 3200 กรัม จะตอ งใช C = 3200× 36 = 721.4 กรมั

159.7

แตจ ากโจทยเรามี C 960 กรัม ดงั น้นั C เหลอื แต Fe2O3 หมดกอ น

ดังนัน้ สารที่เปน limiting agent คอื Fe2O3

จํานวนโมลของ Fe2O3 = 3200g = 20.04 mol
159.7

จากสมการ Fe2O3 1 mol จะให Fe 2 mol

ถา มี Fe2O3 20.04 mol จะให Fe = 2 x 20.04 mol

= 2 x 20.04 x 55.85 = 2238.5 g

ดงั นนั้ Theoretical yield ของ Fe เทากับ 2238.5 g

ผลไดรอ ยละ = ผลไดจ ริง x 100
ผลไดต ามทฤษฎี

= 1500 x 100
2238.5
= 67.01 %

ความเขม ขน ของสารละลาย

: ปรมิ าณตัวถกู ละลายที่ละลายในตวั ทําละลายตามปริมาณทกี่ าํ หนด
หนวย : โมลารติ ี (molarity , M) หมายถงึ จาํ นวนโมลของตัวถูกละลาย ในสารละลาย 1 ลติ ร

M = โมลาริตี = จาํ นวนโมลของตวั ถกู ละลาย mol / l
จาํ นวนลิตรของสารละลาย

ตวั อยา งที่ 4 จงคํานวณความเขมขน เม่ือนาํ นา้ํ ตาลซูโครส 17.1 g ละลายในน้ําจนสารละลายมี

ปริมาตรเปน 100 mL (มวลโมเลกลุ ของ C12H22O11 = 342 amu)
17.1
จาํ นวนโมลของซโู ครส = 342 = 0.05 mol

ในสารละลาย 100 mL จะมีเนื้อของซูโครสอยู 0.05 0.05 mol
100 mol
ถา สารละลาย 1,000 mL จะมีเนอ้ื ของซูโครสอยู x 1000 = 0.5

∴ สารละลายน้าํ ตาลซูโครสมีความเขม ขน 0.5 M

ตัวอยา งท่ี 5 จงคํานวณน้าํ หนกั ของ NaCl ซงึ่ ละลายอยใู นสารละลาย 2.50 M NaCl

ปริมาตร 50 mL (มวลโมเลกลุ ของ NaCl = 58.5 amu)

สารละลาย NaCl 2.50 M หมายความวา

ในสารละลาย 1,000 mL จะมีเนอื้ ของ NaCl อยู 2.50 mol
50
ถาสารละลาย 50 mL จะมเี น้ือของ NaCl 1000 x 2.50 = 0.125 mol

ดงั นน้ั มวลของ NaCl = 0.125 x 58.5 = 7.31 g

การเจอื จางสารละลาย (Dilution)

: การเตรียมสารละลายทีม่ คี วามเขมขนตา่ํ จากสารละลายท่มี คี วามเขม ขน สงู กวา
เมอื่ เราเตมิ น้ําใหส ารละลาย จะไมท ําใหจ าํ นวนโมลของตวั ถูกละลาย (solute) เปลย่ี น

จะเปล่ียนแตป รมิ าตร ซ่งึ มากข้ึนทําใหความเขมขนเจอื จางลง

เติมนํา้ ใหส ารละลาย จํานวนโมลเทาเดมิ

ดงั นัน้ จํานวนโมลของตัวถูกละลาย = จาํ นวนโมลของตวั ถกู ละลาย

กอนการเจอื จาง หลังการเจือจาง

MiVi = MfVf
Mi = ความเขม ขน ของสารละลายกอ นการเจอื จาง ( M, mol / L)
Mf = ความเขม ขนของสารละลายหลังการเจือจาง ( M, mol / L)
Vi = ปริมาตรของสารละลายกอนการเจือจาง ( cm3 )
VF = ปรมิ าตรของสารละลายหลงั การเจอื จาง ( cm3 )

ตัวอยา งที่ 6 จงเตรยี มสารละลาย 0.120 M HCl ปรมิ าตร 800 mL จากสารละลายเริม่ ตน

(stock solution) 12 M HCl

แทนคาใน MiVi = MfVf

( 12 M ) V i = ( 0.120 M ) ( 800 mL )
Vi = 0.120 × 800
12 = 8 mL

วธิ กี ารเตรยี ม นาํ สารละลาย HCl 12 M มา 8 mL แลว เตมิ นํา้ ลงไปจนมีปรมิ าตรเปน 800 mL

การวเิ คราะหโ ดยนาํ้ หนัก (Gravimetric analysis)
สารละลาย มี Solute A (สาร X ) = ? กรมั

ทาํ ปฏกิ ิรยิ ากบั สารอน่ื ใหต ะกอน X → กรอง → ทําใหแหง → ช่ังนาํ้ หนัก ตะกอน X

↓
คํานวณ นา้ํ หนกั สาร X

ควรทราบ : - การคาํ นวณรอยละขององคประกอบ

- สามารถระบชุ นิดของสารท่เี กีย่ วของได เชน
Ag + (aq) + Cl – (aq) → AgCl (s)
Pb 2+ (aq) + SO4 2 - (aq) → PbSO4 (s)

ตัวอยางที่ 7 สารประกอบไอออนกิ ชนิดหน่งึ ประกอบดวยคลอไรดไอออน (Cl-) กบั โลหะชนดิ

หนง่ึ เมื่อละลายสารตวั อยางของสารประกอบนีจ้ าํ นวน 0.5 g ในน้ํา แลวเติม AgNO3 มากเกิน
พอ พบวา

เกิดตะกอน AgCl 1.0 g จงหาปริมาณรอยละโดยมวลของ Cl ในสารประกอบน้ี

(มวลอะตอมของ Ag = 108, Cl = 35.5 )

เร่ิมจากการหามวลตอ โมล ของ AgCl = 108 + 35.5 = 143.5 g

จาก AgCl 143.5 g มี Cl = 35.5 g
35.5 × 1.0
ถา AgCl 1.0 g มี Cl = 143.5 g = 0.2474 g

ดงั นัน้ % Cl = 0.2474 x 100 = 49.48 %
0.5
การไทเทรต ( titration )

คือ การนาํ สารละลายทท่ี ราบความเขม ขนอยา งแมนยาํ ซึ่งเราเรียกวา “สารละลาย

มาตรฐาน”

(standard solution) มาเติมลงในสารละลายที่ไมทราบความเขมขน ทีละนอย จนปฏิกิริยาเกิด

ขึ้นอยางสมบูรณพอดี (end point ใช indicator) จาก ความเขม ขนและปรมิ าตร ของสารละลาย

มาตรฐานจะสามารถคํานวณหาความเขม ขนของสารละลายท่ีไมทราบความเขม ขน ได

การไทเทรต กรด–เบส (Acid–Base Titration)
วธิ คี ํานวณใชห ลักการเดยี วกับ การเจอื จางสารละลาย คอื

MaVa = MbVb

เมือ่ M a = ความเขมขนของสารละลายกรด (mol / L , M)
M b = ความเขมขนของสารละลายเบส (mol / L , M)
V a = ปรมิ าตรของสารละลายกรดท่ใี ช (mL , L)
V b = ปรมิ าตรของสารละลายเบสทใี่ ช (mL , L)

ตัวอยา งที่ 8 ในการไทเทรตใชสารละลาย 0.120 M NaOH ปริมาตร 40.00 mL โดยทาํ

ปฏิกิริยาอยา งสมบรู ณก บั สารละลาย HCl ปรมิ าตร 20.00 mL จงคํานวณความเขมขน ของสาร

ละลาย HCl

จาก MaVa = MbVb

แทนคา M a x ( 20.00 mL ) = (0.1200 M) x (40.00 mL)

Ma = 0.120 x 40.00 = 0.240 M
20.00

ดังน้นั สารละลาย HCl มคี วามเขม ขน 0.240 M

การไทเทรตรีดอกซ (Redox titration)

การไทเทรตแบบน้ี คลา ยกับ acid – base titration โดยท่ี oxidizing agent และ

reducing agent จะทาํ ปฏิกริ ิยาพอดีกันท่ีจุดสมมลู โดยใช indicator เปนตวั บอกจดุ ยุติ

(เปล่ยี นส)ี

ตัวอยางตวั ออกซไิ ดซท่นี ยิ มใชคอื

KMnO4 : MnO4 - (มว ง) → Mn 2+ (ชมพูออ น)

K2Cr2O7 : Cr2O7 2- (เหลอื งแกมสม ) → Cr 3+ (เขียว)

ตวั อยางท่ี 9 สารละลาย 0.150 M KMnO4 จํานวน 8.00 mL สามารถออกซไิ ดซสารละลาย
FeSO4 จํานวน 10.00 mL ในตวั กลางท่ีเปนกรด จงหาความเขม ขนของสารละลาย
FeSO4 โดยสมการไอออนิกแสดงปฏิกิรยิ าที่เกดิ ข้นึ คอื

5 Fe 2+ + MnO4 - + 8 H + → Mn 2+ + 5 Fe 3+ + 4 H2O

จํานวนโมลของ Fe2+ 5
จํานวนโมลของ MnO-4 =1

จาํ นวนโมลของ Fe2+ = 5 x จํานวนโมล MnO4-
M VFe2+ Fe2+ M × VMnO-4 MnO-4
1,000 = 5x 1,000

M =Fe2+ M × V5 x MnO-4 MnO-4
VFe2+

(0.150 M)(8.00 mL)
= 5 x (10.00 mL)

= 0.600 M
ดังนั้น ความเขม ขน ของสารละลาย FeSO4 เทา กบั 0.600 M

บทที่ 6 มแี รงดึงดูดระหวางโมเลกุล
(intermolecular forces)
ของเหลว ของแข็งและแกส

(Liquid, Solid, and Gas)

สถานะของสารมี 3 สถานะ
1. ของแข็ง โมเลกุลชดิ กัน
2. ของเหลว โมเลกุลไมติดกนั แนน เคลอ่ื นทผี่ า นกันได
3. แกส โมเลกุลแยกหา งกนั เคลือ่ นทีอ่ ิสระ

Intermolecular forces (IMF)

: แรงดงึ ดูดระหวา งโมเลกลุ ทเ่ี ปนของแข็งหรือของเหลว

: เปนแรงทอ่ี อนกวา แรงภายในโมเลกุล ( intramolecular forces หรอื พันธะเคมี )

1. Dipole - dipole force รวมเรียกวา

2. Dipole - induced dipole force Van der Waals force

3. Dispersion force

4. Ion - dipole force

5. Ion - induced dipole force

หมายเหตุ Hydrogen bond เปน dipole - dipole force ชนดิ พิเศษ

1. แรงขวั้ คู - ข้วั คู (dipole – dipole forces )

- เกิดระหวา ง polar molecules เรียก permanent dipole bond ก็ได
- ทําใหโมเลกุลจดั ตัวเพอื่ มีแรงดงึ ดูดสงู สดุ
- polar molecule ท่ีมี dipole moment สูง (แรง d - d มาก) เชน HCl,HBr,HI,H2S,NH3