หลักเคมีปรับปรุง

57

สามารถทาการซ่อมแซมใหก้ ลบั มาดีเหมือนเดิม ถา้ ปริมาณรังสีมากความเสียหายก็จะมากข้ึน จน
ร่างกายไมส่ ามารถซ่อมแซมใหก้ ลบั คืนเหมือนเดิมไดท้ ้งั หมด ซ่ึงสารพนั ธุกรรมมีหนา้ ท่ีควบคุมการ
เจริญเติบโตของเซลล์ ดงั น้นั เม่ือสารพนั ธุกรรมไดร้ ับความเสียหาย การควบคุมการเจริญเติบโตของ
เซลลก์ ็ผดิ ปกติ เซลล์จะเจริญเติบโตโดยไม่สามารถควบคุมไดจ้ นกลายเป็ นมะเร็ง แต่มิใช่วา่ จะตอ้ ง
เกิดมะเร็งเสมอไป โดยปกติถา้ ภมู ิตา้ นทานของร่างกายแขง็ แรง และปริมาณเซลล์ที่ผิดปกติเหล่าน้นั
มีจานวนไม่มาก ภูมิตา้ นทางของร่างกายก็จะสามารถกาจดั เซลล์เหล่าน้นั ให้หมดไปไดไ้ ม่เจริญ
ต่อไปเป็ นมะเร็ง ผทู้ ี่ไดร้ ับปริมาณรังสีจะไม่รู้สึกหรือไม่มีอาการผิดปกติใด ๆ หากร่างกายไม่
สามารถกาจดั เซลล์ที่ผดิ ปกติเหล่าน้นั ให้หมดไปได้ เซลลก์ ็จะค่อย ๆ เจริญเติบโตอยา่ งผดิ ปกติไป
เร่ือยๆจนเกิดอาการหรือพบความผิดปกติไดใ้ นภายหลงั เป็ นเดือน เป็ นปี หรือเป็ นหลายสิบปี ถา้
ไดร้ ับรังสีในปริมาณมากข้ึนอีก ความเสียหายที่เกิดข้ึนกบั เซลลม์ ากจนเซลลไ์ ม่สามารถมีชีวติ อยไู่ ด้
และตายไปเอง ในกรณีน้ีผทู้ ี่ไดร้ ับรังสีก็จะมีอาการผิดปกติเกิดข้ึนอยา่ งทนั ทีหรือ 2-3 วนั หลงั ไดร้ ับ
รังสี ท้งั น้ีอาการจะมากหรือนอ้ ยก็ข้ึนกบั ไดร้ ับรังสีมากนอ้ ยเพียงใด อาการท่ีอาจพบไดเ้ ช่น คล่ืนไส้
อาเจียน ทอ้ งเสีย ผมร่วง ผิวหนงั อกั เสบ มึนงง สับสน เซลล์เมด็ เลือดและเกล็ดเลือดถูกทาลาย มี
เลือดออกในทางเดินอาหารและภมู ิคุม้ กนั บกพร่อง และสุดทา้ ยถา้ ไดร้ ับรังสีในปริมาณสูงมากผนู้ ้นั
จะเสียชีวติ ไดใ้ นทนั ที

พลูโทเนียม (Pu : plutonium) เป็ นธาตุท่ีมีสีเทา ในอดีตเมื่อ 4,500 ลา้ นปี โลกมีพลูโทเนียม
พอ ๆ กบั ยเู รเนียม แต่พลูโทเนียมสลายตวั เร็วกวา่ จึงพบพลูโทเนียมธรรมชาตินอ้ ยมาก แต่วนั น้ีโลก
มีพลูโทเนียม 2,000 ตนั ท่ีไดจ้ ากการสังเคราะห์ เพื่อใช้ในเตาปฏิกรณ์ปรมาณู ใช้ในการทาระเบิด
ปรมาณู พลูโทเนียมมีไอโซโทป 15 ชนิด ไดแ้ ก่ พลูโทเนียม -232 จนถึงพลูโทเนียม -246 และทุก
ไอโซโทปเป็ นธาตุกมั มนั ตรังสี ท่ีสลายตวั ให้อนุภาคแอลฟา ดว้ ยคร่ึงชีวิตท่ีแตกต่างกนั ต้งั แต่ 20
นาที จนถึง 76 ลา้ นปี พลูโทเนียมเป็นธาตุที่อนั ตรายท่ีสุดในโลก คือพลูโทเนียม -239 ซ่ึงมีคร่ึงชีวิต
24,360 ปี เพราะสามารถนาไปทาระเบิดปรมาณูได้

58

แบบฝึ กหัดท้ายบท

1. จงอธิบายผลการศึกษาของนกั วทิ ยาศาสตร์ต่อไปน้ี ที่มีต่อความรู้เร่ืองโครงสร้างอะตอม
1.1 เจ. เจ. ทอมสนั 1.2 เออร์เนส รัทเทอร์ฟอร์ด

2. เราเรียกอะตอมของธาตุท่ีมีเลขมวลตา่ งกนั วา่ อยา่ งไร

3. จงหาจานวนของโปรตอน และจานวนนิวตรอนที่มีอยใู่ นนิวเคลียสของธาตุ 32He ,
195 78Pt , 24 12 Mg , 79 35 Br

4. จงแสดงจานวนโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนของธาตุต่อไปน้ี
14 7 N , 63 29Cu , 130 56Ba , 202 80Hg , 33 16S

5. ระดบั พลงั งานคืออะไร จงอธิบายความแตกต่างระหวา่ งสถานะพ้นื และสถานะกระตุน้

6. จงอธิบายหลกั ความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก และสมการชโรดิงเจอร์

7. จงหาจานวนอิเล็กตรอนท้งั หมดที่บรรจุในออร์บิทลั ในช้นั ยอ่ ยต่อไปน้ี 3s , 3d , 4d , 4f

8. การจดั อิเล็กตรอนในสถานะพ้ืนของอะตอมเหล่าน้ีไม่ถูกตอ้ ง อธิบายความผดิ พลาดในแต่ละกรณี และ
เขียนการจดั อิเล็กตรอนท่ีถูกตอ้ ง
Al 1s2 2s2 2p4 3s2 3p3
B 1s2 2s2 2p5
F 1s2 2s2 2p6

9. จงบอกความหมายของคาตอ่ ไปน้ี และยกตวั อยา่ งดว้ ย (โลหะแทรนซิชนั , แลนทาไนด์ และแอกทิไนด์)

10. ธาตุใดต่อไปน้ีเป็นโลหะ อโลหะ และก่ึงโลหะ เช่น As , Xe , Fe , Li , Ba , P , Cl , Si

59

บทท่ี 3

พนั ธะเคมี

3.1 แรงยดึ เหน่ียวภายในโมเลกุล

โดยปกติแลว้ ในธรรมชาติ อะตอมของธาตุต่าง ๆ จะไม่อยอู่ ยา่ งโดดเด่ียว แต่จะรวมกนั เป็ นกลุ่มอะตอมหรือ
เป็ นโมเลกุลของสารประกอบ เช่น HCl , NH3 เป็ นตน้ การท่ีอะตอมเหล่าน้ีรวมอยดู่ ว้ ยกนั ไดอ้ ยา่ งเสถียรภาพน้นั
เพราะมีแรงยึดเหนี่ยวอะตอมเหล่าน้นั แรงยึดเหน่ียวน้ีเรียกวา่ พนั ธะเคมี (chemical bond) ดงั น้นั ถา้ ตอ้ งการให้
อะตอมที่รวมกนั เป็นโมเลกลุ แตกออกจากกนั ก็จะตอ้ งมีการทาลายพนั ธะเคมีอนั น้ี จึงสรุปคาจากดั ความของพนั ธะ
เคมี คือ แรงยึดเหนี่ยวอะตอมต่างๆ ให้อยู่ดว้ ยกนั อย่างมีเสถียรภาพ เกิดเป็ นโมเลกุลของสารประกอบ การท่ี
อะตอมต่างๆ รวมกนั อยไู่ ดน้ ้นั ก็เพราะวา่ สภาพรวมมีความเสถียรภาพมากกวา่ ท่ีจะอยใู่ นสภาพโดดเดี่ยว อยา่ งไรก็
ตามอะตอมของธาตุบางธาตุ เช่น ธาตุหมู่ 8 A (แก๊สเฉ่ือย) ก็สามารถท่ีจะอยไู่ ดต้ ามลาพงั โดยไม่ตอ้ งรวมกบั
อะตอมอ่ืน เม่ือพิจารณาโครงสร้างและการจดั เรียงอิเล็กตรอนในอะตอมของแก๊สเฉ่ือย จะพบวา่ อะตอมเหล่าน้ีมี
อิเล็กตรอนวงนอกสุด ครบจานวน 8 ตวั ซ่ึงเป็นการจดั อิเลก็ ตรอนที่เสถียรเป็ นพิเศษ ดงั น้นั อะตอมต่าง ๆ ที่เขา้ ทา
ปฏิกิริยากนั ก็จะพยายามเปล่ียนแปลงและปรับจานวนอิเล็กตรอนระดบั วงนอกของตวั เองให้เป็ นเหมือนแก๊สเฉ่ือย
ซ่ึงมีจานวนอิเล็กตรอนเท่ากบั 8 ซ่ึงเป็ นไปตามกฎท่ีเรียกวา่ กฎออกเตต (octet rule) การปรับตวั ของอะตอม
เพื่อให้เป็ นไปตามกฎออกเตตน้นั ทาไดโ้ ดยการให้อิเล็กตรอนไปกบั อะตอมอ่ืน การรับอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่น
และการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันกับอะตอมอ่ืน โมเลกุลของสารประกอบท่ีปรับตวั เป็ นไปตามกฎออกเตตน้ัน
โมเลกุลจะมีความเสถียรมาก

พฒั นาการของตารางธาตุ ตลอดจนแนวคิดของการจดั อิเล็กตรอน ช่วยให้นกั เคมีสามารถอธิบายการเกิด
โมเลกุลหรือสารประกอบไดอ้ ยา่ งมีเหตุผล กิลเบิร์ต ลิวอิส (Gilbert Newton Lewis) เสนอวา่ อะตอมรวมตวั กนั
เพือ่ ทาใหเ้ กิดการจดั อิเลก็ ตรอนท่ีมีเสถียรภาพเพิม่ ข้ึน โดยเสถียรภาพมีค่ามากที่สุดเม่ืออะตอมมีจานวนอิเล็กตรอน
เท่ากบั จานวนอิเล็กตรอนในธาตุเฉ่ือย เม่ืออะตอมรวมกนั เกิดเป็ นพนั ธะเคมี อิเล็กตรอนระดบั นอกหรือที่เรียกว่า
เวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่าน้นั ท่ีเกี่ยวขอ้ งกบั การเกิดพนั ธะเคมี นักเคมีใชส้ ัญลกั ษณ์แบบจุดของลิวอิส ในการนับ
จานวนเวเลนซ์อิเลก็ ตรอนระหวา่ งปฏิกิริยา และเพอ่ื ใหแ้ น่ใจวา่ จานวนอิเลก็ ตรอนมีค่าคงที่ สัญลกั ษณ์แบบจุดของ
ลิวอิส ประกอบดว้ ยสญั ลกั ษณ์ ธาตุ และจุด 1 จุด แทน 1 เวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมธาตุน้นั เช่น โลหะในหมู่
I Aซ่ึงมีเวเลนซ์ อิเลก็ ตรอน 1 ตวั จะมีสัญลกั ษณ์ ดงั น้ี

Li , Na , K , Rb , Cs

60

ตารางที่ 2 แสดงสญั ลกั ษณ์แบบจุดของลิวอิสของธาตุเรพรีเซนเททิฟในคาบท่ี 2 และ 3

หมู่ 1 A 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A
คาบ ns1 ns2 ns2 np1 ns2np2 ns2np3 ns2np4 ns2np5 ns2np6

2 Li Be B C N S F Ne

3 Na Mg Al Si P O Cl Ar

การจดั อิเลก็ ตรอนและตาแหน่งในตารางธาตุ สามารถนามาทานายชนิดพนั ธะท่ีเกิดข้ึนจานวนพนั ธะที่เกิดข้ึน
จานวนพนั ธะที่อะตอมธาตุหน่ึง ๆ จะสร้างไดร้ วมถึงเสถียรภาพของสารประกอบท่ีเกิดข้ึน

3.1.1 พนั ธะไอออนิก ( Ionic bond )
เป็ นพนั ธะท่ีเกิดจากการที่อะตอมหน่ึงเป็ นฝ่ ายให้อิเล็กตรอนระดบั นอก และอีกอะตอมหน่ึงเป็ นฝ่ ายรับ
อิเล็กตรอนเขา้ มาสู่ระดบั นอก แลว้ ทาใหอ้ ะตอมท้งั สองฝ่ ายอยใู่ นสภาพเสถียร (ครบ 8 ตามกฎออกเตต) เช่น ธาตุ
ในหมู่ 1A ซ่ึงมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากบั 1 ถา้ เอาอิเล็กตรอนตวั น้ีออกไปเสีย อิเล็กตรอนในระดบั ถดั เขา้ ไปจะมี
จานวนเท่ากบั 8 ซ่ึงเป็นโครงสร้างท่ีเสถียรเหมือนแกส๊ เฉื่อย เช่น Na มีโครงสร้างอิเล็กตรอนเป็ น 1s2 2s22p6 3s1 ถา้
เอาอิเล็กตรอน 3s1 ออกไป จะเกิดเป็ น Na+ จะมีโครงสร้างอิเล็กตรอนเป็ น 1s2 2s2 2p6 ซ่ึงมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน
เท่ากบั 8 ซ่ึงเป็ นโครงสร้างที่เสถียรเหมือนแก๊สเฉื่อย คือ Ne ซ่ึงมีโครงสร้างอิเล็กตรอนคือ 1s2 2s2 2p6 ส่วนธาตุ
ในหมู่ 7A มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากบั 7 ตอ้ งการอีก 1 ตวั จะครบ 8 เช่น Cl มีโครงสร้างอิเล็กตรอนเป็ น 1s2 2s2
2p6 3s2 3p5 ถา้ รับอิเล็กตรอนเขา้ มาหน่ึงตวั จะกลายเป็ น Cl - โครงสร้างอิเล็กตรอนจะเปลี่ยนเป็ น 1s2 2s2 2p6 3s2
3p6 ซ่ึงเหมือนโครงสร้างอิเล็กตรอนของ Ar ซ่ึงเป็นธาตุเฉื่อย

อะตอมท่ีมีอิเล็กตรอนระดบั นอกจานวนน้อย มีพลงั งานการแตกตวั เป็ นไอออนต่าและมีสัมพรรคภาพ
อิเล็กตรอนต่า มีแนวโนม้ ที่จะเสียอิเล็กตรอนระดบั นอกไปแลว้ กลายเป็ นไอออนบวก ส่วนธาตุที่มีอิเล็กตรอน
ระดบั นอกมากมีพลงั งานการแตกตวั เป็ นไอออนสูง มีสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนสูง มีแนวโนม้ จะรับอิเล็กตรอนได้
ง่ายและกลายเป็ นไอออนลบ เม่ืออะตอมเหล่าน้ีถ่ายโอนอิเล็กตรอนใหแ้ ก่กนั แลว้ เกิดเป็ นไอออนบวกและไอออน
ลบ ซ่ึงมีประจุไฟฟ้ าต่างกนั จึงเกิดแรงดึงดูดกนั ทางไฟฟ้ ายึดเหนี่ยวให้ไอออนท้งั สองอยดู่ ว้ ยกนั พนั ธะระหว่าง

61

ไอออนบวกและไอออนลบน้ีเรียกวา่ พนั ธะไอออนิก หรือพนั ธะอิเล็กโทรเวเลนซ์ และเรียกสารประกอบที่เกิดข้ึน
วา่ สารประกอบไอออนิก

พนั ธะไอออนิกเกิดไดง้ ่ายระหวา่ งธาตุท่ีกลายเป็นไอออนบวกไดง้ ่าย เช่น ธาตุหมู่ 1A และหมู่ 2 A กบั ธาตุ

ที่กลายเป็นไอออนลบไดง้ ่าย เช่น ธาตุหมู่ 7A และ 6 A ตวั อยา่ งเช่น

22

Ca O Ca O CaO

มีหลายกรณีที่ไอออนบวกกบั ไอออนลบในสารประกอบมีประจุต่างกนั เช่น เผาลิเทียม (Li) ในอากาศได้เป็ น
ลิเทียมออกไซด์ (Li2O) ดงั สมการ

สญั ลกั ษณ์ลิวอิสแสดงการเกิด LiO2 สามารถเขียนไดด้ งั น้ี

พนั ธะไอออนิกไม่มีทิศทางที่แน่นอน เพราะเกิดจากแรงดึงดูดทางไฟฟ้ าระหวา่ งไอออนบวกกบั ไอออนลบ

สารประกอบไอออนิก

สารประกอบไอออนิก เป็นสารประกอบท่ีประกอบดว้ ยไอออนที่มาอยรู่ วมกนั ยดึ เหนี่ยวกนั ดว้ ยพนั ธะ
ไอออนิกคือแรงดึงดูดทางไฟฟ้ าระหว่างไอออนท่ีมีประจุตรงขา้ มกนั การที่ไอออนรวมกนั อยู่เป็ นกลุ่มทาให้
สารประกอบไอออนิกมีสมบตั ิ ดงั น้ี

1. การละลาย สารประกอบไอออนิก ส่วนมากละลายน้าได้ ไมล่ ะลายในตวั ทาละลายที่เป็นสารอินทรีย์
อื่น ๆ จากความสามารถละลายน้าได้ จะพบสารประกอบไอออนิกละลายอยใู่ นน้าทะเลและมหาสมุทร เช่น NaCl
เป็ นตน้

2. การนาไฟฟ้ า สารประกอบไอออนิกในสภาพของแข็ง มีการนาไฟฟ้ าต่ามาก เพราะไอออนเกาะกนั แน่น
ในโครงสร้างของผลึก จึงไม่สามารถเคลื่อนท่ีอย่างอิสระได้ แต่เมื่อละลายน้าเป็ นสารละลาย หรืออย่ใู นสภาวะ
หลอมเหลวจะนาไฟฟ้ าไดด้ ี ท้งั น้ีเนื่องจากเกิดการแตกตวั เป็ นไอออน และไอออนเหล่าน้ีเคลื่อนที่ไดเ้ ป็ นอิสระ
ภายใตส้ นามไฟฟ้ า เช่น การทาอิเลก็ โทรไลซิสเกลือชนิดตา่ ง ๆ

62

3. ความแขง็ สารประกอบไอออนิกโดยทวั่ ไปเป็ นของแขง็ ภายในผลึกประกอบดว้ ยแรงยึดเหน่ียวระหวา่ ง
ไอออนท่ีเกิดจากไฟฟ้ าสถิตที่แขง็ แรงมากจากการทดลองโดยใชร้ ังสีเอ็กซ์ ศึกษาโครงสร้างผลึกโซเดียมคลอไรด์
พบว่ามีกลุ่มอิเล็กตรอน 2 กลุ่ม กลุ่มหน่ึงมีอิเล็กตรอน 10 ตวั อีกกลุ่มหน่ึงมีอิเล็กตรอน 18 ตวั ล้อมรอบ
นิวเคลียสหน่ึง ๆ จานวนอิเล็กตรอน 2 กลุ่มน้ีตรงกบั จานวนอิเล็กตรอนของโซเดียมไอออนและคลอไรดไ์ อออน
ตามลาดบั สมบตั ิท่ีเกี่ยวกบั ความแข็งของสารประกอบไอออนิกเน่ืองมาจาก การดึงดูดกนั ระหว่างไอออนใน
โครงสร้างของผลึก

4. จุดเดือดและจุดหลอมเหลว สารประกอบไอออนิกมีแนวโน้มท่ีจะมีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง
เน่ืองจากมีพนั ธะไอออนิกท่ีแข็งแรง และมีแรงดึงดูดระหว่างไอออนบวกและไอออนลบทุกทิศทาง เช่น NaCl
เม่ือพิจารณาในโครงสร้างของผลึก พบวา่ แตล่ ะ Na+ จะดึงดูดกบั Cl- ไอออน ที่อยลู่ อ้ มรอบ และขณะเดียวกนั แต่
ละ Cl- จะดึงดูดกบั Na+ 6 ไอออนการดึงดูดจะเป็นไปในลกั ษณะเช่นน้ีตลอดท้งั ผลึก และเป็ นผลให้ NaCl มีจุด
หลอมเหลวสูง

(ท่ีมา : http://projects.edte.utwente.nl/deeltjesmodel/FS-register.html)

พลงั งานของการเกิดผลึกท่ีเกิดจากไอออนบวกและไอออนลบในผลึกเกิดเป็ นแลตทิชของผลึกน้นั เรียกพลงั งาน
แลตทิซ ( lattice energy, U ) พลงั งานน้ีจะถูกคายออกมาเมื่อไอออนในสถานะแก๊สทาปฏิกิริยากนั คลายเป็ นผลึก
ของแขง็ และคา่ พลงั งานแลตทิซน้ีจะเป็นค่าท่ีบอกถึงความเสถียรของผลึกน้นั ในทางกลบั กนั อาจให้คาจากดั ความ
ของพลงั งานแลตทิซไดว้ ่า คือพลงั งานท่ีให้กบั สารประกอบผลึกของแข็งไอออนิก 1 โมล แลว้ เกิดการสลายตวั
กลายเป็ นไอออนบวกและไอออนลบในสภาพแกส๊

ปฏิกิริยาของโซเดียมกับคลอรีน เกิดข้ึนเพียงข้นั เดียวมากกว่าท่ีจะมีหลายข้นั ตอนแต่การคานวณการ
เปลี่ยนแปลงพลงั งาน อาจทาใหส้ ะดวกข้ึนถา้ แบง่ ปฏิกิริยาเป็น 5 ข้นั ตอน ดงั น้ี

63

Na(s)  1 Cl 2(g)  NaCl(s)
2

1. การเปล่ียนสถานะของโลหะโซเดียมจากของแขง็ ไปเป็นไอ (การระเหิด)

Na ( s ) + 107.3 kJ Na ( g )

2. การสลายตวั ของคลอรีนโมเลกลุ เป็นคลอรีนอะตอม ใชพ้ ลงั งาน 243 kJ/mol ของ Cl2

1 Cl2 ( g ) + 121.5 kJ /mol Cl( g )
2

3. การเปลี่ยนโซเดียมอะตอมใหเ้ ป็นโซเดียมไอออน (ค่า IE)

Na ( g ) + 495.8 kJ /mol Na+( g ) + e-

4. การเปล่ียนคลอรีนอะตอมใหเ้ ป็นคลอไรดไ์ อออน (ค่า EA)

Cl( g ) + e- Cl-( g ) + 348.6 kJ /mol

5. การรวมกนั ของโซเดียมไอออนและคลอไรด์ไอออนเป็ น NaCl การเปล่ียนแปลงพลงั งานในข้นั ตอนน้ี
ข้ึนกบั แรงดึงดูดระหวา่ งประจุ ซ่ึงเป็นพลงั งานที่ปลดปล่อย มีค่าเท่ากบั -787 kJ/Mol สาหรับ NaCl

Na+( g ) + Cl- (g) NaCl( s ) + 787 kJ/mol

รวมปฏิกิริยา 5 ข้นั ตอนและการเปลี่ยนแปลงพลงั งานได้ ดงั น้ี

Na( s ) + 1 Cl( g ) NaCl( s ) + 411 kJ/mol

ผลรวมของการเปล่ียนแปลงพลงั งานท้งั 5 ข้นั ตอนเท่ากบั การเปล่ียนแปลงพลงั งานสุทธิของปฏิกิริยารวม ซ่ึง
แสดงเป็ นแผนภาพข้นั ตอนการเปล่ียนแปลงพลงั งานในปฏิกิริยาระหว่างโซเดียมและคลอรีน เรียกวา่ วฏั จกั ร
บอร์น-ฮาเบอร์ (Born-Haber cycle) ดงั น้ี

64

(3) Na(g)  Na(g)  e (4) Cl (g)  e  Cl (g)  e
 348.6 kJ / mol
44995.58.8kJk/Jmol

(2) 1  Cl(g) 122 kJ/mol
2 Cl2(g) 107.3 kJ/ mol

(1) Na(s)  Na(g) (5) Na  (g )  Cl  (g )  NaCl (s)
 787 kJ / mol
1
Na (s)  2 Cl 2 (g)  NaCl (s)

 411 kJ / mol

ภาพที่ 23 วฏั จกั รบอร์น – ฮาเบอร์

จากแผนภาพจะเห็นวา่ ข้นั ตอนท่ี 1, 2 และ 3 เป็ นข้นั ตอนการดูดพลงั งาน (การเปลี่ยนแปลงพลงั งานมีค่า
เป็น +) ในขณะที่ข้นั ตอนท่ี 4 และ 5 เป็ นข้นั ตอนการคายพลงั งาน โดยเฉพาะข้นั ตอนท่ี 5 น้นั เป็ นการสร้างพนั ธะ
ไอออนิก

3.1.2 พนั ธะโคเวเลนต์ (Covalent bond)
พนั ธะโคเวเลนต์ เป็นพนั ธะที่เกิดข้ึนเมื่ออะตอมสร้างแรงยดึ เหน่ียวระหวา่ งกนั นาเอาอิเล็กตรอนระดบั นอก
ท่ีมีจานวนเท่ากนั มาใช้ร่วมกนั (Share) อาจจะเป็ น 1 คู่ เกิดพนั ธะเดี่ยว (Single bond) 2 คู่ เกิดพนั ธะคู่
(Double bond) หรือ 3 คู่ เกิดพนั ธะสาม (triple bond) สารประกอบท่ีเกิดข้ึนจากการเกิดพนั ธะโคเวเลนต์ เรียกวา่
สารประกอบโคเวเลนต์ ในปี ค.ศ. 1916 กิลเบิร์ต ลิวอิส (Gilbert Lewis) ไดเ้ สนอแนวคิดวา่ พนั ธะโคเวเลนตเ์ ป็ น
เรื่องของการใชอ้ ิเล็กตรอนร่วมกนั ระหวา่ ง 2 อะตอมท่ีเขา้ ทาปฏิกิริยากนั ขณะเดียวกนั ก็มีการเปล่ียนแปลงจานวน
อิเล็กตรอนรอบนอกสุด ใหม้ ีการจดั เรียงอิเล็กตรอนครบ 8 ตวั แบบแก๊สเฉ่ือย ซ่ึงเป็ นไปตามกฎออกเตต ตวั อยา่ ง
เช่น ฟลูออรีน มีอิเลก็ ตรอน ระดบั นอก 7 ตวั ตอ้ งการอีก 1 ตวั จะครบ 8 เหมือน Ne เมื่อ ฟลูออรีนอะตอม (F2) มา
รวมกนั จะสร้างพนั ธะโคเวเลนตช์ นิดพนั ธะเด่ียวจะไดโ้ มเลกุล F2 มีโครงสร้างลิวอิสดงั น้ี

เพอ่ื ความสะดวกและชดั เจนจะใชข้ ีด (-) ส้นั ๆ แทนอิเล็กตรอนหน่ึงคู่ที่ใชร้ ่วมกนั จะสังเกต เห็นวา่ มี
อิเลก็ ตรอนระดบั นอกท่ีไมไ่ ดเ้ ก่ียวขอ้ งกบั การเกิดพนั ธะ เรียกวา่ อิเล็กตรอนไมร่ ่วมพนั ธะ (nonbonding electron)
หรือ อิเล็กตรอนคู่โดดเด่ียว (lone pair electron) ซ่ึงใน F2 จะมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวอยอู่ ะตอมละ 3 คู่

65

ในทานองเดียวกนั ออกซิเจนมีอิเล็กตรอนระดบั นอก 6 ตวั ตอ้ งการอีก 2 ตวั จะครบ 8 เม่ือออกซิเจน 2
อะตอม มารวมกนั จะเกิดเป็นโมเลกุลออกซิเจน (O2) มีโครงสร้างลิวอิส ดงั น้ี

OO OO OO

ไนโตรเจนก็เช่นกนั จะใชอ้ ิเล็กตรอนร่วมกนั 3 คู่ เกิดเป็ นโมเลกุลไนโตรเจน ( N2 ) และมีอิเล็กตรอนคู่โดด
เดี่ยวอะตอมละ 1 คู่ เขียนโครงสร้างลิวอิสไดด้ งั น้ี

NN NN NN

กฎออกเตต (Octet rule)
ลิวอิส ไดเ้ สนอกฎออกเตต ซ่ึงกฎน้ีกล่าววา่ อะตอมต่าง ๆ นอกจากไฮโดรเจนมีแนวโน้มจะสร้างพนั ธะ
เพ่ือให้มีอิเล็กตรอนระดบั นอกครบแปด อะตอมจะสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ เม่ือมีอิเล็กตรอนระดบั นอกไม่ครบ 8
อิเลก็ ตรอน (เรียกวา่ ไมค่ รบออกเตต) การใชอ้ ิเล็กตรอนร่วมกนั ในพนั ธะโคเวเลนต์ จะทาให้อะตอมมีอิเล็กตรอน
ครบออกเตตได้ ยกเวน้ ไฮโดรเจนจะสร้างพนั ธะเพื่อให้มีการจดั อิเล็กตรอนระดบั นอกเหมือนธาตุฮีเลียม คือ มี 2
อิเล็กตรอน เช่น

HH HH HH

กฎออกเตตใชไ้ ดด้ ีกบั ธาตุในคาบที่ 2 ของตารางธาตุ ซ่ึงธาตุเหล่าน้นั มีอิเล็กตรอนระดบั นอกอยใู่ น 2s และ
2p ออร์บิทลั ซ่ึงรับอิเลก็ ตรอนไดไ้ มเ่ กิน 8 อิเล็กตรอน

ข้อยกเว้นของกฎออกเตต
1. กรณีโมเลกุลท่ีอะตอมกลางมีอิเล็กตรอนเกินแปด ธาตุบางธาตุในคาบท่ี 3 เช่น ฟอสฟอรัส (P) หรือ
กามะถนั (S) สามารถมีอิเล็กตรอนระดบั นอกไดเ้ กิน 8 ตวั (เพราะจานวนอิเล็กตรอนในระดบั พลงั งาน n = 3 มี
อิเลก็ ตรอนไดส้ ูดสุด 18 ตวั ) จึงทาใหฟ้ อสฟอรัสและกามะถนั สามารถสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ โดยใชอ้ ิเล็กตรอน
มากกวา่ 8 ตวั ได้ เช่น ฟอสฟอรัสเพนตะคลอไรด์ (PCl5)

66

2. กรณีของโมเลกุลที่อะตอมกลางมีอิเล็กตรอนไม่ครบแปดในสารประกอบบางชนิด อะตอมกลางของ
โมเลกุลท่ีเสถียรมีอิเลก็ ตรอนไมค่ รบ 8 อิเล็กตรอน เช่น โบรอนไตรฟลูออไรด์ (BF3)

จะเห็นวา่ โบรอน (B) มีอิเล็กตรอนเพียง 6 อิเล็กตรอน ซ่ึงไม่ครบออกเตต นอกจากน้ีโมเลกุลท่ีอะตอม
กลางมีอิเล็กตรอนเป็ นจานวนเลขคี่ โมเลกุลบางชนิดมีอิเล็กตรอนลอ้ มรอบเป็ นจานวนเลขค่ี และไม่ครบออกเตต
ทุกอะตอม เช่น ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2)

ไนโตรเจน (N) มีอิเล็กตรอนลอ้ มรอบไม่ครบ 8 มีเพียง 7 อิเล็กตรอน ในบางกรณี อิเล็กตรอนคู่ท่ีใช้
ร่วมกนั ในการสร้างพนั ธะโคเวเลนต์ไม่ได้มาจากอะตอมสองอะตอม อาจมาจากอะตอมเดียว เช่น โมเลกุล
แอมโมเนียรวมกบั ไฮโดรเจนไอออนไดเ้ ป็น แอมโมเนียมไอออน (NH3+H+ NH4+) ซ่ึงแอมโมเนียมีอิเล็กตรอน
คูโ่ ดดเดี่ยว 1 คู่ สามารถใชร้ ่วมกบั ไฮโดรเจนไอออนได้ ดงั น้ี

67

พนั ธะโคเวเลนตท์ ี่เกิดข้ึนใหม่ระหวา่ ง NH3 กบั H+ เรียกวา่ พนั ธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ หรือพนั ธะเดทีฟ
ซ่ึงมีสมบตั ิเหมือนพนั ธะโคเวเลนตธ์ รรมดา เพราะพนั ธะท้งั 4 ของ NH4+ มีสมบตั ิเหมือนกนั ทุกประการ

ความยาวพนั ธะและพลงั งานพนั ธะ
ความยาวพนั ธะ หมายถึง ระยะระหวา่ งนิวเคลียสของอะตอมที่สร้างพนั ธะกนั ซ่ึงเป็นคา่ ท่ีวดั ไดใ้ นหน่วย
พิกโคเมตร (pm) และพลงั งานพนั ธะ หมายถึง พลงั งานที่ใชใ้ นการแยกอะตอม ที่ยดึ เหน่ียวกนั ไวด้ ว้ ยพนั ธะใหห้ ลุด
ออกจากกนั วดั ไดใ้ นหน่วยกิโลจูลต่อโมล พลงั งานพนั ธะบอกให้ทราบถึงความแข็งแรงของพนั ธะน้นั พนั ธะย่ิง
แขง็ แรงย่ิงตอ้ งการพลงั งานมากในการทาลายพนั ธะ พลงั งานพนั ธะบางคร้ังเรียก พลงั งานสลายพนั ธะ ความยาว
พนั ธะและพลงั งานพนั ธะข้ึนอยกู่ บั ปริมาณความหนาแน่นของอิเล็กตรอนระหวา่ งนิวเคลียสของอะตอมท้งั สอง ถา้
ความหนาแน่นอิเลก็ ตรอนมาก นิวเคลียสท้งั สองจะยดึ เหน่ียวกนั ไวอ้ ยา่ งแรง และเขา้ มาอยชู่ ิดกนั มาก ดงั น้นั พนั ธะคู่
จะส้นั และแขง็ แรงกวา่ พนั ธะเดี่ยวและพนั ธะสามจะส้ันและแขง็ แรงกวา่ พนั ธะคู่

เรโซแนนซ์
เรโซแนนซ์ หมายถึง การใช้โครงสร้างลิวอิสต้งั แต่ 2 โครงสร้างข้ึนไปแทนโมเลกุลใดโมเลกุลหน่ึงที่ไม่
สามารถเขียนโครงสร้างที่แทจ้ ริงออกมาเป็ นสูตรไดอ้ ยา่ งชดั เจน เช่น เบนซีน จากการทดลองพบวา่ พนั ธะระหวา่ ง
คาร์บอนอะตอมในโครงสร้างท้งั 6 พนั ธะยาวเท่ากนั คือ 140 pm ซ่ึงอยรู่ ะหวา่ งความยาวของพนั ธะเดี่ยว c - c
เท่ากบั 154 pm และความยาวของพนั ธะคู่ c = c เท่ากบั 133 pm แสดงวา่ โครงสร้างเรโซแนนซ์ที่เขียนข้ึนน้ี
ไม่ใช่โครงสร้างที่แทจ้ ริงของเบนซีน โครงสร้างที่แทจ้ ริงของเบนซีนเป็นเรโซแนนซ์ไฮบริดของโครงสร้าง
เรโซแนนซ์ท้งั สองท่ีเขียนดงั ตวั อยา่ งต่อไปน้ี

68

รูปร่างของโมเลกลุ โคเวเลนต์และทฤษฎี VSERP

รูปร่างของโมเลกุลโคเวเลนต์ เป็นสมบตั ิท่ีสาคญั ของโมเลกุล เน่ืองจากรูปร่างของโมเลกุลจะมีผลต่อสมบตั ิ
ทางกายภาพ และปฏิกิริยาเคมี เราสามารถทราบสูตรของสารประกอบโคเวเลนตไ์ ดจ้ ากการเขียนโครงสร้างลิวอิส
พจิ ารณาโมเลกลุ ของน้า (H2O) ซ่ึงในที่น้ีแสดงการเขียนโครงสร้างลิวอิสได้ 6 แบบ ดงั น้ี

HOH H H H OH
O HO HO OH H
HH

จะเห็นว่าโครงสร้างลิวอิส ไม่สามารถใช้แสดงรูปร่างของโมเลกุลได้ แต่ใช้อธิบายการเกิดพนั ธะระหวา่ ง
อะตอมใน 2 มิติ เช่น โครงสร้างลิวอิสของน้า บอกใหท้ ราบวา่ ไฮโดรเจน 2 อะตอม เกิดพนั ธะโคเวเลนตช์ นิด
พนั ธะเดี่ยวกบั ออกซิเจน ซ่ึงเป็ นอะตอมกลางและมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว 2 คู่ ถา้ เขียนโครงสร้างลิวอิสของ

โมเลกุลมีเทน (CH4) พบวา่ คู่อิเลก็ ตรอนท้งั 4 คูร่ อบคาร์บอน ซ่ึงเป็นอะตอมกลาง เป็ นอิเล็กตรอนคู่สร้างพนั ธะ จึง
เขียนใหท้ ุกอะตอมอยใู่ นแนวระนาบเดียวกนั ไมไ่ ดแ้ สดงรูปร่างที่แทจ้ ริงของโมเลกุล จากการศึกษาพบวา่ โมเลกุล
ของมีเทนมีรูปร่างเป็นทรงส่ีหนา้ (tetrahedral) ดงั ภาพ

69

H
110 pm

H

C

HCH H H

H H 109.50

() ( )

ภาพที่ 24 โมเลกุลของมีเทน

รูปร่างของโมเลกุลข้ึนกบั มุมพนั ธะ (bond angle) ส่วนขนาดของโมเลกุลข้ึนกบั ความยาวพนั ธะ (bond
langht) ซ่ึงเป็นระยะทางระหวา่ งนิวเคลียสของอะตอมที่เกิดพนั ธะกนั ทฤษฎีท่ีใชท้ านายรูปร่างของโมเลกลุ
โคเวเลนตค์ ือ ทฤษฎีการผลกั กนั ของคูอ่ ิเล็กตรอนวงนอกสุด (Valence Shell Electron Pair Repulsion) เรียกส้ันๆวา่
ทฤษฎี VSEPR ทฤษฎีน้ีมีสมมุติฐานเก่ียวกบั การเกิดพนั ธะดงั น้ี

1. อะตอมต่าง ๆ ในโมเลกุล เกิดพนั ธะกนั ดว้ ยคู่อิเล็กตรอนวงนอกสุดโดยอะตอมเกิดพนั ธะกนั ดว้ ย
อิเลก็ ตรอนคู่สร้างพนั ธะ 1 คู่ (พนั ธะเด่ียว) หรือมากกวา่

2. อะตอมบางอะตอมในโมเลกุล อาจมีอิเลก็ ตรอนคู่ที่ไมส่ ร้างพนั ธะหรืออิเลก็ ตรอนคู่โดดเด่ียว (lone pair)
3. อิเล็กตรอนคู่สร้างพนั ธะ และอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว รอบอะตอมใด ๆในโมเลกุลเป็ นกลุ่ม หมอก
อิเลก็ ตรอนท่ีมีประจุลบ จึงพยายามอยหู่ ่างกนั ใหม้ ากที่สุดเพือ่ ใหม้ ีแรงผลกั ซ่ึงกนั และกนั ของคู่อิเล็กตรอนนอ้ ยที่สุด
และพลงั งานของโมเลกลุ มีคา่ นอ้ ยท่ีสุด
4. อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวครอบครองท่ีวา่ งมากกวา่ อิเล็กตรอนคู่สร้างพนั ธะ โดยท่ีแรงผลกั ของอิเล็กตรอน
สามารถเรียงลาดบั ไดด้ งั น้ี อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว – อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว > อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว – อิเล็กตรอน
คูส่ ร้างพนั ธะ > อิเล็กตรอนคู่สร้างพนั ธะ – อิเล็กตรอนคู่สร้างพนั ธะ
5. แรงผลกั ลดลงเม่ือมุมระหวา่ งอิเล็กตรอนกวา้ งข้ึน เช่น แรงผลกั ของคู่อิเล็กตรอนที่ทามุม 90 องศาจะ
มากกวา่ แรงผลกั ระหวา่ งคู่อิเลก็ ตรอนที่ทามุม 120 องศา โมเลกุลท่ีอะตอมกลางมีคู่อิเล็กตรอน 2 คู่ คู่อิเล็กตรอนท้งั
สองจะมีแรงผลกั กนั นอ้ ยที่สุด เม่ืออยตู่ รงกนั ขา้ มมุมระหวา่ งคู่อิเล็กตรอนท้งั สองเป็ น 180๐ รูปทรงเรขาคณิตของคู่
อิเลก็ ตรอนจึงเป็นเส้นตรง ดงั รูป

70

โมเลกุลที่อะตอมกลางมีคู่อิเล็กตรอน 3 คู่ ดงั รูป
โมเลกุลที่อะตอมกลางมีคู่อิเล็กตรอน 4 คู่ ดงั รูป

โมเลกลุ ท่ีอะตอมกลางมีคู่อิเลก็ ตรอน 5 คู่ ดงั รูป e a = อะตอมคูส่ ร้างพนั ธะ
a ในแนว axial

e e = อะตอมคู่สร้างพนั ธะ
ในแนว equatorial
e

a

71

โมเลกุลท่ีอะตอมกลางมีคู่อิเล็กตรอน 6 คู่ ดงั รูป

วธิ ีทานายรูปร่างของโมเลกลุ โดยใช้ทฤษฎี VSEPR

การทานายรูปร่างของโมเลกลุ ทาไดด้ งั ตอ่ ไปน้ี
1. เขียนโครงสร้างลิวอิสของโมเลกุลหรือไอออน โดยใหอ้ ะตอมที่สนใจเป็นอะตอมกลางและอะตอมอ่ืน เกิด
พนั ธะกบั อะตอมที่สนใจโดยอาจเป็นพนั ธะเดี่ยว พนั ธะคู่หรือพนั ธะสาม
2. นบั จานวนคู่อิเลก็ ตรอนรอบอะตอมกลาง ท้งั อิเล็กตรอนคูส่ ร้างพนั ธะ และอิเล็กตรอนคูโ่ ดดเด่ียว

2.1 อิเล็กตรอนในพนั ธะคู่หรือพนั ธะสาม นบั เป็นกลุ่มหมอกอิเล็กตรอน 1 กลุ่ม
2.2 อิเล็กตรอนคู่โดดเด่ียว นบั เป็นกลุ่มหมอกอิเลก็ ตรอน 1 กลุ่ม
2.3 สาหรับโมเลกุลหรือไอออนท่ีมีโครงสร้างเรโซแนนซ์ อาจใช้โครงสร้างเรโซแนนซ์ไฮบริดในการ
ทานายรูปร่างของโมเลกลุ
3. ระบุรูปทรงเรขาคณิตของคู่อิเล็กตรอนที่เสถียรที่สุดได้แก่ เส้นตรง สามเหลี่ยมแบนราบ ทรงส่ีหน้า
พรี ะมิดคู่ฐานสามเหล่ียมและทรงแปดหนา้
4. พิจารณาตาแหน่งของอะตอมตามชนิดของคู่อิเล็กตรอนในโมเลกุล สาหรับการจดั เรียงตวั ของคู่อิเล็กตรอน
แบบพีระมิดคู่ฐานสามเหลี่ยมและทรงแปดหน้าน้ันอาจมีการจัดเรียงตวั ของอิเล็กตรอนคู่สร้างพนั ธะและ
อิเล็กตรอนคูโ่ ดดเด่ียวไดม้ ากกวา่ 1 แบบ
4.1 พีระมิดคู่ฐานสามเหล่ียม ใหอ้ ิเลก็ ตรอนคูโ่ ดดเด่ียวอยใู่ นระนาบของฐานสามเหล่ียม
4.2 ทรงแปดหนา้ ถา้ มีอิเลก็ ตรอนคูโ่ ดดเดี่ยว 2 คู่ ใหอ้ ิเลก็ ตรอนคูโ่ ดดเดี่ยวแต่ละคู่อยคู่ นละดา้ นของอะตอม
กลาง
5. ระบุรูปร่างของโมเลกุลตามตาแหน่งของอะตอมไมใ่ ชต้ ามคู่อิเลก็ ตรอนท่ีลอ้ มรอบอะตอมกลาง

สภาพข้ัวของโมเลกลุ (Polarity of molecule)
โมเลกุลมีข้วั (Polar molecule) คือโมเลกุลที่เป็ นกลางซ่ึงมีการกระจายของอิเล็กตรอนไม่สม่าเสมอ ทาให้
โมเลกุลมีข้วั บวกและข้วั ลบ ซ่ึงเรียกวา่ เป็นข้วั คู่ (dipole) เนื่องจากมีข้วั บวก (ประจุบวกบางส่วน , ) และข้วั ลบ

72

(ประจุลบบางส่วน, ) โมเลกลุ มีข้วั จะมีการจดั เรียงตวั ในสนามไฟฟ้ าโดยหนั ข้วั บวกของโมเลกุลเขา้ หาข้วั ไฟฟ้ าลบ
แต่เน่ืองจากประจุสุทธิเป็ นศูนย์ โมเลกุลมีข้วั จึงไม่เคล่ือนท่ีในสนามไฟฟ้ า ในขณะท่ีไอออนต่าง ๆ เช่น Na+ และ
Cl- จะเคล่ือนที่ในสนามไฟฟ้ าได้ ส่วนโมเลกุลไม่มีข้วั (nonpolar molecule) จะไม่มีการจดั เรียงตวั ในสนามไฟฟ้ า
และไม่เคล่ือนที่ในสนามไฟฟ้ า

ทฤษฎพี นั ธะเวเลนซ์ (Valence bond theory)
โครงสร้างลิวอิส และทฤษฎี VSEPR ใหข้ อ้ มูลเก่ียวกบั รูปร่างของโมเลกุลและการกระจายของอิเล็กตรอน
ในโมเลกลุ อยา่ งไรก็ตามทฤษฎี VSEPR ไม่ไดอ้ ธิบายวา่ เหตุใดจึงเกิดพนั ธะ ในปี ค.ศ. 1930 ไลนสั พอลิง (Linus
Pauling) และเจ.ซี. สเลเตอร์ (J.C. Slater) ไดเ้ สนอทฤษฎีท่ีใช้อธิบายการเกิดพนั ธะโคเวเลนต์ข้ึนเรียกว่า ทฤษฎี
พนั ธะเวเลนซ์ (valence bond theory) โดยพนั ธะโคเวเลนตเ์ กิดข้ึนโดยออร์บิทลั อะตอมวงนอกสุดท่ีมีอิเล็กตรอน
บรรจุอยเู่ พียงตวั เดียวซ้อนเกย (Overlap) กบั ออร์บิทลั อะตอมวงนอกสุดที่มีอิเล็กตรอนตวั เดียวของอีกอะตอมหน่ึง
และอิเล็กตรอนท้งั สองจะจดั ตวั ใหม้ ีสปิ นตรงกนั ขา้ มอยใู่ นออร์บิทลั น้ี เช่น ใน H2 พนั ธะ H-H เกิดจากการซอ้ นเกย
กนั ของ 1S ออร์บิทลั ดงั รูป

(overlap)



ภาพที่ 25 พนั ธะ H - H เกิดจากการซอ้ นเกยกนั ของ 1s ออร์บิทลั จากแตล่ ะไฮโดรเจนอะตอม
ในไฮโดรเจนฟลูออไรดโ์ มเลกุล HF พนั ธะเกิดจากการซอ้ นกนั ของ 2p ออร์บิทลั ของฟลูออรีนอะตอมกบั 1s
ออร์บิทลั ของไฮโดรจนอะตอม ดงั รูป



1s ออร์บHิทลั 1ขอsง H 2p ออFร์บ2ิทpลั ของ F HF

ภาพท่ี 26 พนั ธะ H - F เกิดจากการซอ้ นกนั ของ 1s ออร์บิทลั
ของไฮโดรเจนอะตอมกบั 2p ออร์บิทลั ของฟลูออรีนอะตอม

73

พนั ธะท่ีเกิดข้ึนจากการซ้อนกนั ของ s ออร์บิทลั กบั s ออร์บิทลั หรือ s ออร์บิทลั กบั p ออร์บิทลั เรียกวา่
พนั ธะซิกมา ( bond ) ซ่ึงเป็ นพนั ธะโคเวเลนต์ท่ีมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูงในแนวแกนระหว่าง
นิวเคลียส อิเลก็ ตรอนเหล่าน้ีจะทาหนา้ ที่เป็น “กาว” ยดึ นิวเคลียสท้งั สองไวด้ ว้ ยกนั

P ออร์บิทลั 2 ออร์บิทลั อาจซ้อนกนั ได้ 2 แบบเน่ืองจาก p ออร์บิทลั ไม่เป็ นทรงกลม ถา้ p ออร์บิทลั ท้งั
สองซ้อนกนั ตามแนวแกนระหวา่ งนิวเคลียส จะเกิดพนั ธะ  แต่ถา้ p ออร์บิทลั ท้งั สองซ้อนกนั ทางดา้ นขา้ งจะ
เกิดพนั ธะที่เรียกวา่ พนั ธะพาย (  bond ) พนั ธะ  น้ีเป็ นพนั ธะโคเวเลนตซ์ ่ึงบริเวณท่ีซอ้ นกนั อยเู่ หนือและ
ใตแ้ กนระหวา่ งนิวเคลียส การซ้อนกนั ของ P ออร์บิทลั ในพนั ธะ  เกิดข้ึนไดน้ อ้ ยกวา่ การซอ้ นกนั ในพนั ธะ
 ดงั น้นั พนั ธะ  จะแขง็ แรงนอ้ ยกวา่ พนั ธะ 





pp pp
() ()

ภาพท่ี 27 การเกิดพนั ธะโดยการซอ้ นกนั ของ p ออร์บิทลั 2 ออร์บิทลั
(ก) พนั ธะ  และ (ข) พนั ธะ 

พนั ธะเดี่ยวจะเป็ นพนั ธะ  เสมอ พนั ธะคู่ประกอบดว้ ยพนั ธะ  หน่ึงพนั ธะและพนั ธะ  หน่ึงพนั ธะ ส่วน
พนั ธะสามประกอบดว้ ยพนั ธะ  หน่ึงพนั ธะ และพนั ธะ  สองพนั ธะ

ออกซิเจนมีโครงสร้างอิเลก็ ตรอนเป็ น 1s2 2s2 2p4

O [He] 2p
2s

เนื่องจากออกซิเจนมีอิเล็กตรอนเด่ียว 2 ตวั ใน p ออร์บิทลั จึงสามารถเกิดพนั ธะกบั ออกซิเจนอีกอะตอม
หน่ึงได้ 2 พนั ธะ พนั ธะหน่ึงเกิดจากการซอ้ นกนั ของ p ออร์บิทลั ในแนวแกนระหวา่ งนิวเคลียส เกิดเป็ นพนั ธะ

74

 หน่ึงพนั ธะ อีกหน่ึงพนั ธะเกิดจากการซอ้ นกนั ของ p ออร์บิทลั ทางดา้ นขา้ ง เกิดเป็ นพนั ธะ  หน่ึงพนั ธะ พนั ธะ
ใน O2 จึงเป็นพนั ธะคู่

ทฤษฎไี ฮบริดออร์บิทลั (Hybrid obital theory)
ทฤษฎีพนั ธะเวเลนซ์สามารถอธิบายการเกิดพนั ธะในโมเลกุลอะตอมคูแ่ ละโมเลกุลง่าย ๆ ไดด้ ี อยา่ งไรก็ตาม
ทฤษฎีดงั กล่าวไมส่ ามารถอธิบายการเกิดพนั ธะในโมเลกุลอื่นอีกมากมายได้ เช่น มีเทน (CH4) คาร์บอนอะตอมมี
อิเล็กตรอนวงนอกสุด 4 ตวั

C [He]

2s 2p

จึงมี p ออร์บิทลั ที่บรรจุอิเลก็ ตรอนเดียว 2 ออร์บิทลั ซ่ึงสามารถซอ้ นกบั s ออร์บิทลั ของไฮโดรเจนเกิดพนั ธะได้
แต่จากการทดลองพบวา่ โมเลกุล CH4 มีรูปร่างเป็ นทรงส่ีหน้า มุมพนั ธะเป็ น 109.50 โดยมีพนั ธะ  ระหว่าง
คาร์บอนและไฮโดรเจน 4 อะตอม จานวน 4 พนั ธะ ซ่ึงทุกพนั ธะเหมือนกนั การที่จะเกิดพนั ธะ  ตาม
แนวแกนพนั ธะได้ คาร์บอนอะตอมจะตอ้ งมีออร์บิทลั ที่ช้ีไปยงั มุมของทรงส่ีหนา้ และซอ้ นกบั 1s ออร์บิทลั ของ
แต่ละไฮโดรเจนอะตอม อย่างไรก็ตาม นกั ศึกษาไดท้ ราบแลว้ ว่า s และ p ออร์บิทลั ไม่ไดม้ ีรูปร่างและการ
จดั เรียงตวั เป็ นมุมดงั กล่าว จึงเป็ นไปไม่ไดท้ ี่จะให้ 2s และ 2p ออร์บิทลั ของคาร์บอนซอ้ นกบั 1s ออร์บิทลั ของ
ไฮโดรเจนท้งั ส่ีอะตอม เกิดเป็นพนั ธะ  ส่ีพนั ธะท่ีเหมือนกนั และมีรูปร่างเป็นทรงส่ีหนา้

ทฤษฎีไฮบริดออร์บิทลั กล่าววา่ “เมื่ออะตอม 2 อะตอมเขา้ ใกลก้ นั อิทธิพลของนิวเคลียสของอะตอมท้งั
สองจะทาให้พฤติกรรมของอิเล็กตรอนในแต่ละอะตอมเปล่ียนแปลงไป ดงั น้นั ออร์บิทลั อะตอมท่ีเกิดพนั ธะจะ
แตกตา่ งไปจากออร์บิทลั อะตอมในอะตอมเด่ียว เวเลนซ์ออร์บิทลั ท่ีพลงั งานใกลเ้ คียงกนั ของอะตอมเดียวกนั จะเขา้
มารวมกนั เกิดเป็ นออร์บิทลั อะตอมใหม่ ซ่ึงมีรูปร่าง ทิศทาง และพลงั งานเปล่ียนไปจากเดิม” ออร์บิทลั อะตอมที่
เกิดข้ึนใหม่น้ี เรียกวา่ ไฮบริดออร์บิทลั อะตอม (hybrid atomic orbitals) ซ่ึงมกั เรียกกนั ส้ัน ๆวา่ ไฮบริดออร์บิทลั
(hybrid orbitals) จานวนไฮบริดออร์บิทลั ท่ีไดน้ ้ีจะเท่ากบั จานวนออร์บิทลั อะตอมท่ีมารวมกนั ไฮบริดออร์บิทลั
สามารถซอ้ นกบั ออร์บิทลั ของอะตอมอ่ืนไดด้ ีกวา่ และเกิดพนั ธะที่แขง็ แรงกวา่ ออร์บิทลั อะตอมเดิม กระบวนการ
ท่ีออร์บิทลั อะตอมรวมกนั เกิดเป็นไฮบริดออร์บิทลั เรียกวา่ ไฮบริไดเซชนั (hybridization)

ถา้ ใชท้ ฤษฎีไฮบริดออร์บิทลั เราจะอธิบายการเกิดพนั ธะในมีเทนไดว้ ่า เม่ือไฮโดรเจน 4 อะตอมเขา้ ใกล้
คาร์บอนอะตอม เวเลนซ์ออร์บิทลั ของคาร์บอนคือ 2s ออร์บิทลั 1 ออร์บิทลั และ 2p ออร์บิทลั 3 ออร์บิทลั จะ
รวมกนั เป็น sp3 ไฮบริดออร์บิทลั 4 ออร์บิทลั ซ่ึงมีพลงั งานเท่ากนั และมีรูปร่างเหมือนกนั โดยแตล่ ะไฮบริด
ออร์บิทลั จะมี 2 พู พูหน่ึงมีขนาดใหญ่ อีกพูหน่ึงมีขนาดเล็ก พูใหญ่จะมีความยาวจากนิวเคลียสมากกวา่ s และ
p ออร์บิทลั ท่ีทาใหเ้ กิดไฮบริดออร์บิทลั น้นั ทาให้ไฮบริดออร์บิทลั ซ้อนกบั ออร์บิทลั ของอะตอมอ่ืนไดด้ ีกว่าและ
เกิดพนั ธะท่ีแขง็ แรงกวา่ ออร์บิทลั อะตอมเดิม sp3 ไฮบริดออร์บิทลั ท้งั สี่จะจดั เรียงตวั ใหอ้ ยหู่ ่างกนั มากที่สุดเพื่อลด
แรงผลกั ระหวา่ งอิเล็กตรอนตามทฤษฎี VSEPR ดงั น้นั sp3 ไฮบริดออร์บิทลั จะจดั เรียงตวั เป็ นทรงสี่หนา้ มีมุม

75

ระหว่างไฮบริดออร์บิทลั เป็ น 109.50 จากน้ันคาร์บอนจะใช้ sp3 ไฮบริดออร์บิทลั ซ้อนกบั 1s ออร์บิทลั ของ
ไฮโดรเจนอะตอมเกิดพนั ธะ  ระหวา่ งคาร์บอนและไฮโดรเจน 4 พนั ธะ

z

X py pz

s Y px

sp3 sp3

sp3 sp3



4 ออร์บิทลั ของ sp3 ไฮบริดออร์บิทลั

sp3 4

ภาพท่ี 28 การเกิด sp3 ไฮบริดออร์บิทลั 4 ออร์บิทลั ซ่ึงจดั เรียงตวั เป็นทรงสี่หนา้

H พนั ธะ  ท่ีเกิดจากการ overlap ของ sp3
ไฮบริดออร์บิทลั กบั 1s ออร์บิทลั ของ
C ไฮโดรเจนอะตอม

H H
H

ภาพท่ี 29 การเกิดพนั ธะ 

ระหวา่ งคาร์บอนและไฮโดรเจนใน CH4 โดยคาร์บอนใช้ sp3ไฮบริดออร์บิทลั ซอ้ นกบั 1s ออร์บิทลั ของไฮโดรเจน
ทาใหโ้ มเลกุลของ CH4 มีรูปร่างเป็ นทรงส่ีหนา้ ไฮบริไดเซชนั ของ s ออร์บิทลั 1 ออร์บิทลั และ p ออร์บิทลั 1

76

ออร์บิทลั ทาให้เกิด sp ไฮบริดออร์บิทลั จานวน 2 ออร์บิทลั ซ่ึงมีรูปร่างเหมือนกนั และมีพลงั งานเท่ากนั จดั เรียง
ตวั เป็นเส้นตรงทามุม 1800 ซ่ึงกนั และกนั ดงั รูป

ZZ

xy x

Y p sp

s sp
2

ภาพที่ 30 sp ไฮบริไดเซชนั และ sp ไฮบริดออร์บิทลั

พจิ ารณาโมเลกุลของ BeF2 ซ่ึงมีโครงสร้างลิวอิสเป็น

F Be F

จากทฤษฎี VSEPR ทานายวา่ โมเลกุล BeF2เป็นเส้นตรง ถา้ ใชท้ ฤษฎีไฮบริดออร์บิทลั อธิบายการเกิด
พนั ธะ รูปร่างของโมเลกลุ BeF2 จะเป็นอยา่ งไร
ฟลูออรีนมีโครงสร้างอิเล็กตรอนเป็น 1s2 2s2 2p5

F [He] 2p
2s

โดยมีอิเล็กตรอนเดี่ยว 1 ตวั ใน 2p ออร์บิทลั จึงสามารถเกิดพนั ธะ  ได้ 1 พนั ธะ Be อะตอมมีโครงสร้าง
อิเลก็ ตรอนเป็น 1s2 2s2 การจดั อิเลก็ ตรอนในออร์บิทลั อะตอมในสภาวะพ้ืน Be ไม่มีอิเลก็ ตรอนเด่ียว จึงไม่น่าจะ
เกิดพนั ธะโคเวเลนต์กบั F อะตอมได้ แต่อิเล็กตรอนใน 2s ออร์บิทลั ของ Be อะตอมอาจถูกส่งเสริม
(promotion) ใหข้ ้ึนไปอยใู่ น 2p ออร์บิทลั ได้ ทาให้ Be มีอิเล็กตรอนเดี่ยว 2 ตวั อยใู่ น 2s และ 2p ออร์บิทลั
2s และ 2p ออร์บิทลั ดงั กล่าวจะรวมกนั เกิด sp ไฮบริดออร์บิทลั 2 ออร์บิทลั ซ่ึงมีรูปร่างเหมือนกนั และมีพลงั งาน
เท่ากนั ทามุม 180 º ซ่ึงกนั และกนั จากน้นั sp ไฮบริดออร์บิทลั ท้งั สองจะเกิดการซ้อนกบั p ออร์บิทลั ของ
ฟลูออรีน เกิดเป็นพนั ธะ  สองพนั ธะ

77

2p 2p 2p
promotion

Be 2s sp
2

ภาพท่ี 31 แสดงออร์บิทลั อะตอมและการเกิดไฮบริไดเซชนั ของ Be ใน BeF2

F Be F
p p
sp
2

ภาพที่ 32 การเกิดพนั ธะโคเวเลนตใ์ น BeF2
โดยการซอ้ นกนั ของ sp ไฮบริดออร์บิทลั ของ Be กบั p ออร์บิทลั ของ F

การกระตุน้ ใหอ้ ิเล็กตรอนคูแ่ ยกกนั เป็นอิเล็กตรอนเดี่ยวเพ่ือให้เกิดเป็ นพนั ธะโคเวเลนตก์ บั อะตอมอ่ืนไดน้ ้นั
ตอ้ งใชพ้ ลงั งาน ยง่ิ ไปกวา่ น้นั พลงั งานของอิเลก็ ตรอนในไฮบริดออร์บิทลั ก็สูงกวา่ พลงั งานของอิเลก็ ตรอนใน
ออร์บิทลั เดิมในสภาวะปกติ อยา่ งไรกต็ าม การเกิดพนั ธะโคเวเลนตจ์ ากการซอ้ นกนั ของไฮบริดออร์บิทลั กบั
ออร์บิทลั ของอะตอมอ่ืนจะทาให้พลงั งานลดลงมากกวา่ พลงั งานท่ีใชไ้ ป พนั ธะที่เกิดข้ึนจึงเสถียรดงั จะเห็นไดจ้ าก
Be อะตอมในสภาวะพ้ืนไมส่ ามารถเกิดพนั ธะกบั F ได้ แต่เม่ือเกิดการส่งเสริมและไฮบริไดเซชนั แลว้ จะสามารถ
เกิดพนั ธะได้ 2 พนั ธะ สภาวะที่เกิดจากการส่งเสริมและไฮบริไดเซชนั เป็ นสภาวะซ่ึงสมมติข้ึนตามทฤษฎี มี
พลงั งานสูงกวา่ สภาวะพ้ืนของอะตอมและสภาวะท่ีอะตอมเกิดพนั ธะซ่ึงเป็ นสภาวะปกติ สภาวะท้งั สองน้ีช่วยให้
เราเขา้ ใจเก่ียวกบั พลงั งานในการเกิดพนั ธะไดด้ ีข้ึน แต่อาจไม่ใช่กลไกของปฏิกิริยาท่ีเกิดข้ึนจริง ไฮบริไดเซชนั ของ
s ออร์บิทลั 1 ออร์บิทลั กบั p ออร์บิทลั 2 ออร์บิทลั ของอะตอมกลาง จะทาใหเ้ กิด sp2 ไฮบริดออร์บิทลั 3
ออร์บิทลั ท่ีมีรูปร่างเหมือนกนั และมีพลงั งานเท่ากนั จดั เรียงตวั เป็นสามเหลี่ยมแบนราบ ทามุม 1200 ซ่ึงกนั และกนั

ดงั ภาพ

78
Z

x P ออร์บิทลั sp2
y

sp

ภาพท่ี 33 sp2 ไฮบริไดเซชนั และ sp2 ไฮบริดออร์บิทลั

ในโมเลกุลที่มีรูปร่างเป็ นสามเหล่ียมแบนราบ อะตอมกลางจะมี sp2 ไฮบริดออร์บิทลั เช่น โมเลกุลของ

BF3 อิเล็กตรอนจาก 2s ออร์บิทลั ของ B อะตอมจะถูกกระตุน้ ข้ึนไปอยทู่ ่ี 2p ออร์บิทลั แลว้ s ออร์บิทลั 1
ออร์บิทลั และ p ออร์บิทลั 2 ออร์บิทลั ซ่ึงบรรจุอิเลก็ ตรอนเดี่ยว เกิดไฮบริไดเซชนั เป็ น sp2 ไฮบริดออร์บิทลั 3
ออร์บิทลั ทามุม 1200 ซ่ึงกนั และกนั sp2 ไฮบริดออร์บิทลั เหล่าน้ีจะซ้อนกบั p ออร์บิทลั ของ F เกิดพนั ธะ 
สามพนั ธะโมเลกลุ BF3 จึงมีรูปร่างเป็นสามเหลี่ยมแบนราบ

2p 2p 2p

e- epxrocmitaottiioonn

B2es 2s sp3ไsฮpบ2ริดออร์บิทลั
B อะตอม
3 ออร์บิท3ลั

ภาพที่ 34 แผนภาพแสดงออร์บิทลั อะตอมและการเกิดไฮบริไดเซชนั่ ของ B ใน BF3

ภาพท่ี 35 การเกิดพนั ธะโคเวเลนตใ์ นโมเลกุล BF3
โดย sp2 ไฮบริดออร์บิทลั ของ B ซอ้ นกบั 2p ออร์บิทลั ของ F













85

พิจารณาการเกิดพนั ธะในฟอร์แมลดีไฮด์ ซ่ึงมีพนั ธะเดี่ยว C-H สองพนั ธะ พนั ธะคู่ (C = O) หน่ึงพนั ธะ
รูปทรงเรขาคณิตของคู่อิเล็กตรอนในฟอร์แมลดีไฮด์ (H2CO) เป็ นสามเหล่ียมแบนราบ แสดงวา่ คาร์บอนอะตอม
เกิด sp2 ไฮบริดออร์บิทลั 3 ออร์บิทลั สาหรับสร้างพนั ธะ สามพนั ธะ โดยที่ sp2 ไฮบริดออร์บิทลั 2 ออร์บิทลั
จะเกิดพนั ธะ กบั 1s ออร์บิทลั ของไฮโดรเจน 2 อะตอม ส่วน sp2 ไฮบริดออร์บิทลั อีกออร์บิทลั หน่ึงจะซอ้ น
กบั sp2 ไฮบริดออร์บิทลั ที่บรรจุอิเล็กตรอนเด่ียวของออกซิเจน (โครงสร้างอิเล็กตรอนของออกซิเจนคือ 2s2 2px1
2py1 2pz1 จึงเกิด sp2 ไฮบริดออร์บิทลั และมี p ออร์บิทลั ท่ีไม่เกิดไฮบริไดเซชนั อีก 1 ออร์บิทลั ) ในแนวแกน
ระหวา่ งนิวเคลียสของคาร์บอนและออกซิเจนอะตอม จึงเกิดเป็นพนั ธะ นอกจากน้ี p ออร์บิทลั ที่ไมเ่ กิด
ไฮบริไดเซชนั ของคาร์บอนอะตอมซ่ึงอยใู่ นแนวต้งั ฉากกบั ระนาบสามเหลี่ยมแบนราบ และอยใู่ นแนวขนานกบั p
ออร์บิทลั ท่ีไม่ไดเ้ กิดไฮบริไดเซชนั ของออกซิเจนซ่ึงมีอเล็กตรอนเด่ียวบรรจุอยู่ จะสามารถซ้อนกนั ไดท้ างดา้ นขา้ ง

เกิดเป็ นพนั ธะ ดงั น้ันจึงเกิดพนั ธะคู่ระหว่างคาร์บอนและออกซิเจนซ่ึงประกอบดว้ ยพนั ธะ และพนั ธะ 

อยา่ งละ 1 พนั ธะ

(ก) โครงสร้างลิวอิส (ข) การเกิดพนั ธะ

ภาพที่ 44 ฟอร์แมลดีไฮด์ (H2CO)

ทฤษฎอี อร์บิทลั โมเลกุล (Molecular orbital theory : MO theory)

ทฤษฎีพนั ธะเวเลนซ์และทฤษฎีไฮบริดออร์บิทลั อธิบายวา่ พนั ธะโคเวเลนตใ์ นโมเลกุลเกิดจากการซอ้ นกนั
ของออร์บิทลั อะตอมหรือไฮบริดออร์บิทลั อิเล็กตรอนในโมเลกุลจึงอยใู่ นออร์บิทลั อะตอมหรือไฮบริดออร์บิทลั
ของแต่ละอะตอม เช่น ใน CH4 โมเลกลุ พนั ธะเกิดจาก 1s ออร์บิทลั ของ H อะตอมและ sp3 4 ออร์บิทลั ของ C
อะตอม อยา่ งไรก็ดี ทฤษฎีพนั ธะเวเลนซ์ และทฤษฎีไฮบริดออร์บิทลั ไม่สามารถใชอ้ ธิบายสเปกตรัมและสมบตั ิ
แม่เหล็กของโมเลกุลได้ เช่น ออกซิเจน (O2) มีสมบตั ิเป็ นพาราแมกเนติก (paramagnetic) ซ่ึงจะถูกดึงดูดใน
สนามแม่เหล็กเหนื่องจากมีอิเล็กตรอนเดี่ยว แต่ออกซิเจนอะตอมมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 6 ตวั ซ่ึงเป็ นเลขคู่ ตาม
ทฤษฎีพนั ธะเวเลนซ์จะทานายไดว้ า่ อิเล็กตรอนท้งั หมดในโมเลกุลจะอยเู่ ป็ นคู่ ซ่ึงไม่สอดคลอ้ งกบั สมบตั ิพาราแมก
เนติก ทฤษฎีออร์บิทลั โมเลกลุ มีสมมติฐานเกี่ยวกบั การเกิดพนั ธะ ดงั น้ี

86

1. เมื่ออะตอมเขา้ ใกลก้ นั ออร์บิทลั อะตอมของอิเล็กตรอนวงนอกสุดจะรวมกนั เกิดเป็ นออร์บิทลั โมเลกุล
(molecular orbital : MO) ซ่ึงแสดงลกั ษณะเฉพาะของท้งั โมเลกุล ไม่ไดเ้ ป็นของอะตอมใดอะตอมหน่ึงในโมเลกุล
โดยจานวนออร์บิทลั โมเลกุลที่เกิดข้ึนเท่ากบั จานวนออร์บิทลั อะตอมที่มารวมกนั เช่น เม่ือไฮโดรเจน 2 อะตอม
รวมกนั เกิดเป็น H2 โมเลกุล 1s ออร์บิทลั จาก H อะตอมท้งั สองจะรวมกนั เกิดเป็ นออร์บิทลั โมเลกุล 2 ออร์บิทลั
ที่มีระดบั พลงั งานไม่เท่ากนั

2. ออร์บิทลั โมเลกลุ จะจดั เรียงตวั ตามลาดบั พลงั งานที่เพม่ิ ข้ึน พลงั งานสมั พทั ธ์ ของออร์บิทลั โมเลกลุ เหล่าน้ี
สรุปไดจ้ ากการทดลองเก่ียวกบั สเปกตรัมและสมบตั ิแมเ่ หลก็ ของโมเลกลุ

3. เวเลนซ์อิเล็กตรอนในโมเลกุล จะบรรจุอยใู่ นออร์บิทลั โมเลกุล โดยแต่ละออร์บิทลั โมเลกุลสามารถบรรจุ
อิเล็กตรอนไดส้ ูดสุด 2 ตวั ตามหลกั การกีดกนั ของพาวลี และอิเล็กตรอนจะบรรจุอยู่ในออร์บิทลั โมเลกุลท่ีมี
พลงั งานต่าสุดจนเตม็ ก่อน แลว้ จึงบรรจุในออร์บิทลั โมเลกุลที่มีพลงั งานสูงข้ึนตามลาดบั และการบรรจุอิเล็กตรอน
ในออร์บิทลั โมเลกุลเป็นไปตามกฎของฮุนด์ เช่น เม่ือมีออร์บิทลั ที่มีพลงั งานเท่ากนั วา่ งอยู่ อิเล็กตรอนจะบรรจุใน
ออร์บิทลั เหล่าน้ีออร์บิทลั ละ 1 ตวั ก่อน ทาใหเ้ กิดออร์บิทลั ที่บรรจุอิเลก็ ตรอนเดี่ยว เพอ่ื ท่ีจะใหเ้ ขา้ ใจทฤษฎี
ออร์บิทลั โมเลกุล ให้พิจารณาโมเลกุลอะตอมคู่ของธาตุในคาบท่ี 1 ในตารางธาตุ เช่น การเกิดพนั ธะในโมเลกุล
ไฮโดรเจนและฮีเลียม การรวม 1s ออร์บิทลั เม่ืออะตอมของธาตุในคาบที่ 1 ของตารางธาตุเขา้ ใกลก้ นั 1s
ออร์บิทลั จากอะตอมท้งั สองจะรวมกนั เกิดเป็ นออร์บิทลั โมเลกุล 2 ออร์บิทลั ออร์บิทลั โมเลกุลออร์บิทลั หน่ึงจะมี
พลงั งานต่ากวา่ ออร์บิทลั อะตอม การบรรจุอิเลก็ ตรอนในออร์บิทลั น้ีจะทาใหโ้ มเลกลุ เสถียรกวา่ อะตอมท่ีแยกกนั อยู่
ดงั น้นั จึงเรียกออร์บิทลั โมเลกุลท่ีมีพลงั งานต่ากว่าออร์บิทลั อะตอมวา่ ออร์บิทลั โมเลกุลท่ีสร้างพนั ธะ (bonding
molecular orbital) ส่วนออร์บิทลั โมเลกุลอีกออร์บิทลั หน่ึงจะมีพลงั งานสูงกว่าออร์บิทลั อะตอม การบรรจุ
อิเล็กตรอนในออร์บิทลั น้ีจึงทาใหโ้ มเลกุลมีพลงั งานเพิ่มข้ึนและไม่เสถียร จึงเรียกออร์บิทลั โมเลกุลน้ีวา่ ออร์บิทลั
ท่ีตา้ นการสร้างพนั ธะ (antibonding molecular orbital)

ภาพท่ี 45 การสร้างออร์บิทลั โมเลกลุ จาก 1s ออร์บิทลั โมเลกุล
จาก 1s ออร์บิทลั อะตอมของไฮโดรเจนอะตอม

87

ในออร์บิทลั โมเลกุลที่สร้างพนั ธะมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูงในบริเวณท่ีอย่รู ะหวา่ งนิวเคลียสท้งั
สอง จึงทาใหร้ ะดบั พลงั งานต่ากวา่ ออร์บิทลั อะตอม ส่วนในออร์บิทลั โมเลกุลที่ตา้ นการสร้างพนั ธะ โอกาสที่จะ
พบอิเล็กตรอนในบริเวณท่ีอยูร่ ะหว่างนิวเคลียสท้งั สองมีนอ้ ย อิเล็กตรอนจะมีความหนาแน่นมากในบริเวณดา้ น
นอกของโมเลกุล ออร์บิทลั ที่ต้านการสร้างพนั ธะจึงมีพลังงานสูงกว่าออร์บิทลั อะตอม ความหนาแน่นของ
อิเล็กตรอนในออร์บิทลั โมเลกุลที่สร้างพนั ธะและออร์บิทลั โมเลกุลที่ตา้ นการสร้างพนั ธะจะสมมาตรรอบแกน
ระหวา่ งนิวเคลียสท้งั สอง ซ่ึงหมายความวา่ ออร์บิทลั ท้งั สองเป็ นออร์บิทลั โมเลกุลชนิดซิกมา (sigma molecular
orbital) ซ่ึงใชส้ ัญลกั ษณ์  เคร่ืองหมาย * ใชแ้ สดงวา่ เป็นออร์บิทลั ท่ีตา้ นการสร้างพนั ธะ และตวั อกั ษรดา้ นล่าง
ขวาแสดงออร์บิทลั อะตอมที่ทาให้เกิดออร์บิทลั โมเลกุลน้นั ๆ เช่น ออร์บิทลั โมเลกุลที่สร้างพนั ธะซ่ึงเกิดจากการ
รวมกนั ของ 1s ออร์บิทลั จะมีสัญลกั ษณ์เป็ น  1s และออร์บิทลั โมเลกุลที่ตา้ นการสร้างพนั ธะจะมีสัญลกั ษณ์เป็ น
 * 1s

ใน H2 โมเลกุลมีอิเลก็ ตรอน 2 ตวั อิเล็กตรอนท้งั สองจะบรรจุใน  1s ออร์บิทลั ซ่ึงมีพลงั งานต่ากวา่ ก่อน

ภาพที่ 46 แผนภาพระดบั พลงั งานของออร์บิทลั โมเลกลุ H2

เนื่องจากแต่ละ H อะตอมมีอิเล็กตรอน 1 ตวั ใน 1s ออร์บิทลั ดงั น้นั H2 จึงมีอิเล็กตรอน 2 ตวั อิเล็กตรอนท้งั
สองจะบรรจุใน  1s ออร์บิทลั ซ่ึงมีพลงั งานต่ากว่าออร์บิทลั อะตอมในอะตอมเดี่ยว H2 โมเลกุลจึงเสถียรกวา่ H
สองอะตอมที่แยกกนั อยู่

ฮีเลียม (He) แตล่ ะอะตอมมีอิเลก็ ตรอน 2 ตวั อยใู่ น 1s ออร์บิทลั เม่ือ He สองอะตอมเขา้ ใกลก้ นั 1s
ออร์บิทลั จะรวมกนั เป็ นออร์บิทลั โมเลกุล  1s และ* 1s อิเล็กตรอนใน He2 โมเลกุลจะบรรจุในออร์บิทลั ท่ีสร้าง
พนั ธะ 2 ตวั และออร์บิทลั ที่ตา้ นการสร้างพนั ธะ 2 ตวั เน่ืองจาพลงั งานที่ลดลงจากอิเล็กตรอนท่ีสร้างพนั ธะ

88

ภาพที่ 47 แผนภาพระดบั พลงั งานของออร์บิทลั โมเลกุลของ He2

การเกิดพนั ธะในโมเลกลุ อะตอมคูข่ องธาตุในคาบท่ี 2 : การรวม 2s และ 2p ออร์บิทลั
ธาตุเรพรีเซนเททิฟในคาบท่ี 2 ของตารางธาตุมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนบรรจุใน 2s, 2px, 2py และ 2pz

ออร์บิทลั เมื่ออะตอมของธาตุในคาบที่ 2 เกิดพนั ธะกนั เป็ นโมเลกุลอะตอมคู่ ออร์บิทลั อะตอมท่ีบรรจุเวเลนซ์
อิเล็กตรอนจะรวมกนั เกิดเป็นออร์บิทลั โมเลกลุ อยา่ งไร

การรวม 2s ออร์บิทลั จากแต่ละอะตอมจะให้ออร์บิทลั โมเลกุล 2 ออร์บิทลั คือ 2s และ2s ซ่ึงมี
รูปร่างเหมือน 1s และ 1s ตามลาดบั

ในอะตอมเดี่ยวของธาตุในคาบท่ี 2 จะมี p ออร์บิทลั 3 ออร์บิทลั คือ 2px , 2py และ 2pz ซ่ึงมีทิศทางต้งั
ฉากซ่ึงกนั และกนั กาหนดให้แกนระหวา่ งนิวเคลียสของอะตอมที่เกิดพนั ธะกนั คือแกน z เม่ือ 2pz ออร์บิทลั จาก
แต่ละอะตอมรวมกนั ตามแนวแกนระหวา่ งนิวเคลียส จะเกิดเป็ นออร์บิทลั โมเลกุลท่ีสมมาตรรอบแกน z นนั่ คือ
เป็ นออร์บิทลั โมเลกุลชนิดซิกมา 2 ออร์บิทลั ออร์บิทลั ที่มีพลงั งานต่ากว่าจะมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูง
ในบริเวณท่ีอยู่ระหวา่ งนิวเคลียส เรียกวา่ ออร์บิทลั โมเลกุลชนิดซิกมาที่สร้างพนั ธะ 2pz ส่วนออร์บิทลั ที่มี
พลงั งานสูงกวา่ จะมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนจะสูงในบริเวณที่ห่างจากนิวเคลียส เรียกวา่ ออร์บิทลั โมเลกุล
ชนิดซิกมาท่ีตา้ นการสร้างพนั ธะ 2pz ดงั ภาพ

89

()

()

ภาพที่ 48 ออร์บิทลั โมเลกุลที่เกิดจากการรวมออร์บิทลั อะตอม
(ก) 2pz (ข) 2px หรือ 2py

ออร์บิทลั อะตอม 2px หรือ 2py ซ่ึงต้งั ฉากกบั 2pz จะรวมกบั ออร์บิทลั อะตอม 2px หรือ 2py จากอีกอะตอม
หน่ึงในลกั ษณะท่ีแตกต่างจาก 2pz ออร์บิทลั ดงั รูป (ข) โดยจะเกิดการรวมกนั ทางดา้ นขา้ งทาให้เกิดออร์บิทลั
โมเลกุล 2 ออร์บิทลั ซ่ึงความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในออร์บิทลั ไม่สมมาตรรอบแกนระหว่างนิวเคลียส ซ่ึง
เป็ นลกั ษณะของออร์บิทลั โมเลกุลชนิดพาย  (pi molecular orbital, )2py ออร์บิทลั ท่ีมีพลงั งานสูงกวา่ คือออร์
บิทลั ท่ีมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนสูงในบริเวณท่ีห่างจากนิวเคลียส เรียกวา่ ออร์บิทลั โมเลกุลชนิดพายท่ีตา้ น
การสร้างพนั ธะ 2px หรือ 2py ออร์บิทลั ที่มีพลงั งานต่ากวา่ คือออร์บิทลั ท่ีมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอน
สูงในบริเวณท่ีอยรู่ ะหวา่ งนิวเคลียส เรียกวา่ ออร์บิทลั โมเลกุลชนิดพายที่สร้างพนั ธะ 2py หรือ พลงั งานสัมพทั ธ์
ของออร์บิทลั โมเลกุลในโมเลกุลอะตอมคู่ของธาตุเรพรีเซนเททิฟในคาบที่ 2 โปรดสังเกตว่าจาก Li2 ถึง N2
พลงั งานของ 2px และ 2py ออร์บิทลั จะต่ากวา่ พลงั งานของ 2pz ออร์บิทลั และต้งั แต่ O2 ถึง Ne2 พลงั งาน
ของ 2pz ออร์บิทลั จะต่ากวา่ พลงั งานของ 2px และ 2py ออร์บิทลั

90

ภาพที่ 49 แผนภาพระดบั พลงั งานของออร์บิทลั โมเลกุลในโมเลกุลอะตอมคูข่ องธาตุในคาบที่ 2

(ก) Li2 ถึง N2 (ข) O2 ถึง Ne2

จากแผนภาพระดับพลงั งานของออร์บิทลั โมเลกุล เราสามารถเขียนโครงสร้างอิเล็กตรอนในออร์บิทลั

โมเลกุล ( MO electron configuration ) ของโมเลกุลอะตอมคู่ของธาตุเรพรีเซนเททิฟในคาบที่ 2 ได้ โดยบรรจุ

อิเลก็ ตรอนในออร์บิทลั โมเลกลุ ตามลาดบั พลงั งานจากต่าไปสูง เช่น โครงสร้างอิเล็กตรอนของ F2 เขียนไดด้ งั น้ี

F2 : ( 2s )2 ( 2s )2 ( 2pz )2 ( 2px )2 ( )2py 2 ( ) ( )2px 2 2

2 p y

สารประกอบโคเวเลนต์

สารประกอบโคเวเลนต์ มีสมบตั ิดงั น้ี
1. มีจุดเดือด จุดหลอมเหลวต่า เนื่องจากแรงยดึ เหน่ียวระหวา่ งโมเลกลุ มีคา่ นอ้ ย
2. ไมน่ าไฟฟ้ าท้งั สภาพแก๊ส ของเหลว และของแขง็
3. ไม่ละลายในตวั ทาละลายมีข้วั เช่น น้า แต่ละลายในตวั ทาละลายไม่มีข้วั เช่น เบนซิน
4. ปฏิกิริยาของสารประกอบโคเวเลนต์ เป็ นปฏิกิริยาที่เกิดชา้ เพราะตอ้ งทาลายพนั ธะเดิมก่อนแลว้ เกิดพนั ธะ
ใหม่ การปะทะกนั ระหวา่ งโมเลกุลจะเกิดปฏิกิริยาเม่ือไดร้ ับพลงั งานเพยี งพอ
มีสารโคเวเลนต์บางชนิดท่ีไม่มีโมเลกุล ปกติมีสถานะเป็ นของแข็ง ภายในโครงสร้างประกอบดว้ ยอะตอม
ชนิดเดียวกนั ต่อกนั ดว้ ยพนั ธะโคเวเลนตเ์ ป็ นโครงสร้างสามมิติขนาดใหญ่ ไดแ้ ก่ เพชร (C) ซิลิคอน (Si) ซิลิคอน

91

คาร์ไบด์ (SiC) เป็ นตน้ ซ่ึงเพชรประกอบดว้ ยอะตอมคาร์บอนต่อกนั ดว้ ยพนั ธะโคเวเลนต์มีโครงสร้างแบบทรงสี่
หน้าต่อกนั ไปเป็ นโครงสร้างท่ียึดกนั แน่นเป็ นของแข็งที่แข็งมาก มีจุดเดือด จุดหลอมเหลวสูงถึง 3,500 องศา
เซลเซียส ไม่นาไฟฟ้ า นอกจากน้ียงั พบวา่ คาร์บอนมีโมเลกลุ ที่เสถียรมากอีกแบบหน่ึงคือ มีโครงสร้างประกอบดว้ ย
คาร์บอน 60 อะตอม แต่ละอะตอมสร้างพนั ธะโคเวเลนตด์ ว้ ย sp2 ไฮบริดออร์บิทลั นกั เคมีเรียกโครงสร้างแบบน้ี
วา่ บคั มินสเตอร์ฟุลเลอรีน (Buckminsterfullerene) นิยมเรียกส้ัน ๆ วา่ บคั กีบอล (Buckyball)

3.1.3 พนั ธะโลหะ (Metallic bond)
โลหะเป็ นธาตุท่ีมีอิเล็กตรอนระดับนอกจานวนน้อย และมีพลังงานการแตกตัวเป็ นไอออนต่า มีจุด
หลอมเหลวสูง นาไฟฟ้ าและความร้อนไดด้ ี สามารถทุบให้เป็ นแผ่นบางหรือดึงให้เป็ นเส้นได้ โลหะมีเงาและทึบ
แสง สมบตั ิเหล่าน้ีแสดงวา่ อะตอมโลหะไม่ไดย้ ดึ เหนี่ยวกนั ดว้ ยพนั ธะไอออนิก หรือพนั ธะโคเวเลนต์ หรือแรง
แวนเดอร์วาล เหตุผลเพราะวา่ สารท่ีมีพนั ธะโคเวเลนต์ ไม่นาไฟฟ้ า เน่ืองจากไม่มีอิเล็กตรอนท่ีสามารถเคล่ือนที่ไป
ได้ และจะทาใหเ้ ป็นแผน่ หรือดึงใหเ้ ป็นเส้นกไ็ มไ่ ด้ เพราะพนั ธะโคเวเลนตม์ ีทิศทางเฉพาะยอ่ มขดั ขืนต่อการเปลี่ยน
รูป พนั ธะไอออนิกก็เช่นกนั แมเ้ ป็ นพนั ธะท่ีไม่มีทิศทาง ถา้ ใช้แรงทุบตีให้เป็ นแผน่ ก็จะแตกหักออกจากกนั ส่วน
แรงแวนเดอร์วาลเป็นแรงท่ีอ่อนมากแต่โลหะเป็ นวสั ดุท่ีแขง็ แรงยอ่ มมีแรงระหวา่ งอนุภาคสูงมากกวา่ แรงแวนเดอร์
วาล
จากสมบตั ิของโลหะดงั กล่าวแสดงวา่ โลหะมีพนั ธะท่ีเป็ นแรงดึงดูดระหวา่ งไอออนบวกท่ีอยู่เรียงชิดติดกนั
กบั อิเล็กตรอนที่อย่โู ดยรอบ คลา้ ยทะเลอิเล็กตรอนท่ีเคลื่อนไหลอยูร่ อบ ๆ ไอออนบวกจึงเป็ นเหตุทาให้โลหะนา
ไฟฟ้ าไดด้ ี ตีใหเ้ ป็นแผน่ หรือดึงใหเ้ ป็นเส้นได้ โดยไม่แตกหกั ดงั ภาพ

92

3.2 แรงยดึ เหน่ียวระหว่างโมเลกลุ (Intermolecular Forces)

แรงยึดเหน่ียวภายในโมเลกุล นอกจากอยู่ในรูปของพนั ธะไอออนิกและพนั ธะโคเวเลนต์แลว้ ยงั มีแรงยึด
เหน่ียวท่ีสาคญั ระหวา่ งอะตอมและระหว่างโมเลกุล คือ แรงแวนเดอร์วาล (van der waal forces) และพนั ธะ
ไฮโดรเจน (hydrogen bond) แรงดึงดูดท้งั สองน้ีเป็ นแรงที่อ่อนกวา่ แรงจากพนั ธะไอออนิกและโคเวเลนต์ แรง
ดึงดูดระหวา่ งโมเลกุลน้ีมีความสาคญั และสามารถใชอ้ ธิบายสมบตั ิทางเคมีของสารและสมบตั ิทางกายภาพ เช่น จุด
เดือด จุดหลอมเหลว แรงแวนเดอร์วาลจะเพิ่มมากข้ึนเม่ือจานวนอิเล็กตรอนและมวลโมเลกุลเพิ่ม แรงยึดเหนี่ยว
ระหวา่ งโมเลกุลมีหลายประเภทดงั น้ี

3.2.1 แรงแวนเดอร์วาล (van der waal forces)
เป็ นแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลไม่มีข้วั ซ่ึงเป็ นผลมาจากการมีสภาพข้วั ขณะหน่ึง ซ่ึงภายในอะตอมหรือ
โมเลกุลมีกลุ่มอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ตลอดเวลา ความหนาแน่นของอิเลก็ ตรอนรอบ ๆ นิวเคลียสเปล่ียนแปลงไดท้ าให้
ชว่ั ขณะหน่ึง มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนไม่สม่าเสมอ เป็ นผลทาให้เกิดลกั ษณะข้วั บวกลบ (สองข้วั ) ข้ึนมา
ชัว่ ขณะ น่นั คือ ศูนยก์ ลางของประจุบวกเคลื่อนที่ไปอยู่คนละท่ีกบั ศูนยก์ ลางของประจุลบ โมเลกุลเหล่าน้ีจะ
เหน่ียวนาโมเลกุลที่อยขู่ า้ งเคียงใหก้ ลายเป็นโมเลกุลท่ีมีข้วั ข้ึนมาดว้ ย และมีแรงดึงดูดกนั แมเ้ ป็ นช่วงระยะเวลาส้ัน ๆ
แต่เกิดบ่อยคร้ัง แรงดึงดูดจึงมีอยตู่ ลอดไป นอกจากน้ีขนาดและรูปร่างโมเลกุลก็มีส่วนสาคญั โมเลกุลขนาดใหญ่
และมีรูปร่างยาวจะอยใู่ นสภาพมีข้วั ง่ายกวา่ โมเลกุลที่มีขนาดเล็กและมีรูปร่างเป็นกอ้ นกลม
3.2.2 แรงดงึ ดูดระหว่างข้ัว (dipole-dipole interaction)
แรงน้ีเกิดจากโมเลกุลที่มีข้วั เช่น CO, NO, SO2 เม่ือโมเลกุลเหล่าน้ีเขา้ มาใกลก้ นั ข้วั บวก (+ ) ของโมเลกุล
จะหันเขา้ หาดา้ นข้วั ลบ (- ) ของอีกโมเลกุลหน่ึง ทาให้เกิดแรงดึงดูดข้ึน ซ่ึงเป็ นแรงดึงดูดที่อ่อน มีความแรง
ประมาณ 1% ของพนั ธะไอออนิกหรือพนั ธะโคเวเลนตเ์ ท่าน้นั แรงดึงดูดประเภทน้ีทาใหโ้ มเลกุลที่มีสภาพข้วั มีจุด
เดือดจุดหลอมเหลวสูงกวา่ โมเลกลุ ที่ไมม่ ีสภาพข้วั เมื่อมีมวลโมเลกุลใกลเ้ คียงกนั
3.2.3 พนั ธะไฮโดรเจน (Hydrogen bond)
พนั ธะไฮโดรเจน เป็ นพนั ธะท่ีเกิดกบั โมเลกุลท่ีประกอบดว้ ยธาตุไฮโดรเจน (H) สร้างพนั ธะโคเวเลนตก์ บั
อะตอมที่มีสภาพไฟฟ้ าลบสูง ซ่ึงสามารถดึงดูดอิเล็กตรอนคู่ในพนั ธะไดด้ ี ความหนาแน่นอิเล็กตรอนจะไปเขม้ ขน้
อยทู่ างดา้ นของอะตอมที่มีสภาพไฟฟ้ าลบสูง ทาใหอ้ ะตอมไฮโดรเจนมีสภาพไฟฟ้ าเป็ นบวกมาก จนเกือบกลายเป็ น
ไฮโดรเจนไอออน อะตอมไฮโดรเจนจึงสามารถดึงดูดอะตอมท่ีมีสภาพไฟฟ้ าลบสูงของโมเลกุลขา้ งเคียง เกิดเป็ น
พนั ธะข้ึน ซ่ึงพนั ธะน้ีทาหนา้ ที่คลา้ ยสะพานเชื่อมระหวา่ งสองอะตอมของสองโมเลกุลน้นั พนั ธะไฮโดรเจนจดั เป็ น
แรงระหวา่ งโมเลกุลท่ีเป็ นแรงดึงดูดทางไฟฟ้ าอย่างอ่อนกวา่ พนั ธะไอออนิกและพนั ธะโคเวเลนต์แต่แรงกวา่ แรง
แวนเดอร์วาล และเป็นพนั ธะท่ียาวกวา่ พนั ธะโคเวเลนต์ เราใชข้ ีด ---- และ .... แทนพนั ธะไฮโดรเจน ตวั อยา่ ง
สารประกอบท่ีมีพนั ธะไฮโดรเจนไดแ้ ก่ HCl, H2O, HF ฟลูออรีนเป็ นธาตุท่ีมีสภาพไฟฟ้ าลบสูงที่สุด
ดงั น้นั พนั ธะ H - F ในไฮโดรเจนฟลูออไรด์จึงเป็ นพนั ธะที่อยใู่ นสภาพมีข้วั มาก จึงเกิดแรงดึงดูดระหวา่ งฟลูออรีน
กบั ไฮโดรเจนของอีกโมเลกลุ หน่ึง เกิดเป็นพนั ธะไฮโดรเจน ดงั น้ี

93

HF HF HF HF

โมเลกุลของน้า (H2O) เกิดพนั ธะไฮโดรเจนไดเ้ ป็ นอยา่ งดี เนื่องจากออกซิเจนมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว 2 คู่

เช่น H  H และออกซิเจนเป็ นธาตุที่มีความสามารถในการดึงอิเล็กตรอนในพนั ธะไดด้ ี จึงมีความหนาแน่น

O


ของอิเล็กตรอนรอบ ๆ อะตอมออกซิเจนสูง ในขณะท่ีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนรอบอะตอมไฮโดรเจนมีเบา

บางจึงเกิดพนั ธะไฮโดรเจนระหวา่ งโมเลกุลของน้าไดด้ ี
ตวั อยา่ งของการเกิดพนั ธะไฮโดรเจน

HH H

HO HO HN HN HO HN

HH HH HH

H HO HF H H HF
HN H HN HN

H H H

พนั ธะไฮโดรเจนมีอิทธิพลต่อสมบตั ิของสาร เช่น ทาใหส้ ารมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงกวา่ ท่ีควรจะเป็ น

เช่น H2S มีมวลโมเลกุล 34 มีสถานะเป็นแก๊สที่อุณหภมู ิหอ้ ง มีจุดเดือด – 60 องศาเซลเซียส ในขณะท่ี H2O ซ่ึงมี
มวล 18 แต่มีสถานะเป็ นของเหลวท่ีอุณหภูมิหอ้ ง มีจุดเดือด 100 องศาเซลเซียส ท้งั น้ีเนื่องจากอิทธิพลของพนั ธะ
ไฮโดรเจนในโมเลกุลของน้า นอกจากน้ี พนั ธะไฮโดรเจนยงั มีบทบาทมากในลกั ษณะโครงสร้างของโปรตีน DNA
และ RNA ซ่ึงเป็นโมเลกลุ ของส่ิงมีชีวติ

เลขออกซิเดชัน (Oxidation number)
เลขออกซิเดชนั หมายถึง ตวั เลขที่แสดงจานวนอิเล็กตรอนในระดบั นอกของธาตุท่ีใชใ้ นการสร้างพนั ธะเคมี
เวลาเขียนจะแสดงเคร่ืองหมายบวกหรือลบกากบั ไว้ สาหรับสารประกอบไอออนิก เลขออกซิเดชนั ของธาตุท่ีให้
อิเล็กตรอนจะมีเครื่องหมายเป็ นบวก และมีค่าเท่ากบั จานวนอิเล็กตรอนที่ให้ไป ส่วนธาตุท่ีรับอิเล็กตรอนเลข
ออกซิเดชนั จะมีเครื่องหมายเป็นลบ และมีค่าเทา่ กบั จานวนอิเลก็ ตรอนท่ีรับมา ตวั อยา่ งเช่น

NaCl จะไดว้ า่ Na มีเลขออกซิเดชนั เป็น +1
CaCl2 จะไดว้ า่ Cl มีเลขออกซิเดชนั เป็น -1
Ca มีเลขออกซิเดชนั เป็น +2
Cl มีเลขออกซิเดชนั เป็น -1

94

สาหรับสารประกอบโคเวเลนต์ท่ีพนั ธะประกอบดว้ ยธาตุที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิต้ีสูงกบั ธาตุท่ีมีค่าอิเล็ก
โทรเนกาติวิต้ีต่า ธาตุท่ีมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิต้ีสูงสามารถดึงอิเล็กตรอนคู่ท่ีใช้ร่วมกนั ในพนั ธะไดด้ ีกว่า จะมีเลข
ออกซิเดชนั เป็นลบ และมีคา่ เท่ากบั จานวนอิเล็กตรอนที่ดึงเขา้ มา ส่วนธาตุท่ีมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิต้ีต่ากวา่ จะมีเลข
ออกซิเดชนั เป็นบวก และมีคา่ เทา่ กบั จานวนอิเล็กตรอนที่ถูกดึงไป
ตัวอย่างที่ 1 H2O

O มีเลขออกซิเดชนั = - 2
H มีเลขออกซิเดชนั = + 1

สาหรับธาตุหรื อสารประกอบโคเวเลนต์ท่ี ประกอบด้วยธาตุท่ีมี ค่าอิ เล็กโทรเนกาติ วิต้ ี เท่ากันจะมี เล ข
ออกซิเดชนั เป็ นศนู ย์ เช่น O2, F2, O3, S8, Cu, Fe

ขอ้ ควรจา ผลบวกของเลขออกซิเดชนั ของอะตอมท้งั หมดในสารหน่ึงโมเลกุลมีค่าเป็ นศูนย์ และผลบวกของ
เลขออกซิเดชันของอะตอมท้งั หมดในไอออนที่มีหลายอะตอมมีค่าเท่ากับประจุของไอออนน้ัน (การคิดเลข
ออกซิเดชนั จะคิดต่อ 1 อะตอมของแต่ละธาตุ)
ตวั อย่างที่ 2 CH3Cl

C มีเลขออกซิเดชนั = - 2
Cl มีเลขออกซิเดชนั = - 1
H มีเลขออกซิเดชนั = + 1 (มี 3 อะตอม จะมีค่า = +3)
ผลรวมของเลขออกซิเดชนั ของ CH3Cl = 0
ตวั อย่างท่ี 3 MnO4–
เนื่องจากในการสร้างพนั ธะเคมีของ O จะใช้ 2 อิเลก็ ตรอน ดงั น้นั O 1 อะตอมมีเลขออกซิเดชนั - 2
ดงั น้นั ในไอออน MnO4– จะไดว้ า่ O ท้งั หมด 4 อะตอมมีเลขออกซิเดชนั รวม = - 8

Mn จะมีเลขออกซิเดชนั คือ = + 7

การหาเลขออกซิเดชนั ของธาตุในสารประกอบพิจารณาง่าย ๆ ดงั ตวั อยา่ ง
H2SO4 H 1 อะตอมมีเลขออกซิเดชนั = +1
H 2 อะตอมมีเลขออกซิเดชนั = +2
O 1 อะตอมมีเลขออกซิเดชนั = -2
O 4 อะตอมมีเลขออกซิเดชนั = -8

ดงั น้นั S 1 อะตอมจะมีเลขออกซิเดชนั = 8 - 2 = 6 แตผ่ ลรวมของเลขออกซิเดชนั ของ
ธาตุทุกอะตอมใน 1 โมเลกุลของสารมีค่า 0

ดงั น้นั S มีเลขออกซิเดชนั = + 6

95

สารประกอบ และสมบัตขิ องสารประกอบ
1. การเกิดสารประกอบ
สารประกอบ คือ สารที่เกิดจากการรวมตวั ของธาตุต้งั แต่สองธาตุข้ึนไป โดยเกิดการเคล่ือนยา้ ยอิเล็กตรอน
เพื่อให้เป็ นไปตามกฎออกเตต (ให้อิเล็กตรอนวงนอกสุดครบแปด) นนั่ คือ สารประกอบเกิดจากพนั ธะเคมีซ่ึงอาจ
เกิดจากพนั ธะไอออนิก หรือ พนั ธะโคเวเลนตก์ ็ได้

สมบตั ิของสารประกอบไอออนิก
1. มีข้วั สารประกอบไอออนิกไม่เกิดเป็ นโมเลกุลเดี่ยว แต่เป็ นของแข็งประกอบดว้ ยไอออนจานวนมากยึด
เหนี่ยวกนั ดว้ ยแรงยดึ เหน่ียวทางไฟฟ้ า
2. นาไฟฟ้ าได้ เมื่อใส่สารประกอบไอออนิกลงในน้า ไอออนจะแยกออกจากกนั ทาให้สารละลายนาไฟฟ้ าได้
และสารประกอบไอออนิกท่ีหลอมเหลวกน็ าไฟฟ้ าได้ เพราะเมื่อหลอมเหลวไอออนจะแยกกนั เป็นอิสระ
3. มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง เพราะสารประกอบไอออนิกตอ้ งใช้พลงั งานมากในการทาลายแรงยึด
เหนี่ยวระหวา่ งไอออน เพือ่ จะใหก้ ลายเป็นของเหลว หรือกลายเป็นไอ
4. การละลาย สารประกอบไอออนิกละลายไดใ้ นน้าหรือละลายในตวั ทาละลายท่ีมีสภาพข้วั สูงมาก
5. การเกิดปฏิกิริยาไอออนิก เป็ นปฏิกิริยาระหวา่ งไอออน เพราะสารประกอบไอออนิกเม่ือเป็ นสารละลาย
ไอออนเป็นอิสระ จึงเกิดปฏิกิริยาทนั ที
6. สารประกอบไอออนิกเกิดจากไอออนประจุตรงกนั ขา้ ม รอบ ๆ ไอออน จะมีสนามไฟฟ้ าจึงไม่แสดง
ทิศทางพนั ธะไอออนิก

สมบตั ิของสารประกอบโคเวเลนต์
1. แรงดึงดูดภายในโมเลกลุ มีนอ้ ยทาใหม้ ีสถานะเป็นแกส๊ ของเหลว และเป็ นของแขง็ ท่ีอ่อนนุ่มท่ีอุณหภูมิ
ปกติ
2. ไมล่ ะลายน้า
3. มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวต่า เพราะใชพ้ ลงั งานนอ้ ยในการทาลายแรงยดึ เหนี่ยวภายในโมเลกุล
4. ไมน่ าไฟฟ้ า
5. ละลายในเบนซีน และสารอินทรียห์ รือตวั ทาละลายท่ีไมม่ ีข้วั
เน่ืองจากสารประกอบมีอยมู่ ากมาย จึงจาเป็นตอ้ งมีกฎเกณฑใ์ นการเขียนสูตร และการเรียกช่ือสารประกอบ เพือ่ ให้
สะดวกแก่การจดจา และง่ายตอ่ การเรียนการสอน ท้งั จะไดม้ ีแบบแผนหลกั เกณฑท์ ่ีเหมือนกนั จึงมีหลกั ดงั น้ี

96

การเขยี นสูตรสารประกอบ

สารประกอบเกิดจากการรวมตวั ของธาตุ หรือหมธู่ าตุ ต้งั แต่ 2 ธาตุข้ึนไป ซ่ึงอาจจะอยใู่ นลกั ษณะของไอออน

หรืออะตอมกไ็ ด้ ในการเขียนสูตรจึงมีกฎเกณฑด์ งั น้ี

1. โลหะ กบั อโลหะ ใหเ้ ขียนสัญลกั ษณ์โลหะก่อน แลว้ เขียนอโลหะตามหลงั เช่น

K + Cl KCl

Ba + O BaO

2. ถา้ เป็นไอออน กบั ไอออน ตอ้ งเขียนไอออนบวกก่อน แลว้ ตามดว้ ยไอออนลบ เช่น
NH4 + กบั SO4 – เขียนไดเ้ ป็ น ( NH4)2SO4

การเรียกช่ือสารประกอบ

การเรียกช่ือสารประกอบใชห้ ลกั การตามระบบ IUPAC (International Union of Pure and Applied

Chemistry) ซ่ึงมีขอ้ ตกลงดงั น้ี

1. สารประกอบระหวา่ งโลหะกบั อโลหะ ใหเ้ รียกช่ือโลหะธาตุแรก หรือไอออนบวก เตม็ ๆ แลว้ ตามดว้ ย

อโลหะ หรือไอออนลบ แลว้ เปลี่ยนทา้ ยเสียงเป็นไอด์ (ide) เช่น

Na (Sodium) กบั Cl (Chlorine) เขียนสูตร NaCl อ่านเป็น Sodium chloride

Ba (Barium) กบั S (Sulfur) เขียนสูตร BaS อา่ นเป็น Barium sulfide

K (Potassium) กบั I (Iodine) เขียนสูตร KI อ่านเป็น Potassium iodide

บางธาตุมีการตดั / เติม พยางคท์ า้ ยก่อนเปล่ียนทา้ ยเสียงเป็นไอด์ เช่น

H (Hydrogen) เป็น Hydride

N (Nitrogen) เป็น Nitride

O (Oxygen) เป็น Oxide

P (Phosphorus) เป็น Phosphide

2.สารประกอบระหวา่ งอโลหะ กบั อโลหะ สารประกอบชนิดน้ีแมจ้ ะมีองคป์ ระกอบเหมือนกนั แต่บางทีมี

สารไดม้ ากกวา่ 1 สาร เช่น SO2 กบั SO3 หรือ CO กบั CO2 การเรียกช่ือตอ้ งบอกจานวนอะตอมของแต่ละธาตุ เป็ น
ภาษากรีก คือ 1 (mono), 2 (di), 3 (tri), 4 (treta), 5 (penta), 6 (hexa), 7 (hepta), 8 (octa), 9 (nona),

10 (deca) ยกเวน้ ธาตุแรกมี 1 อะตอมไม่ตอ้ งบอก เช่น

SO2 อา่ นวา่ Sulfur dioxide
SO3 อ่านวา่ Sulfur trioxide
CO อา่ นวา่ Cabon monoxide

CO2 อา่ นวา่ Cabon dioxide
P2O5 อ่านวา่ Diphosphorus pentaoxide

97

3. สารประกอบท่ีมีไอออนบวก กับไอออนลบท่ีไม่ใช่อะตอมเดี่ยว แต่เป็ นไอออนท่ีประกอบด้วยหมู่
อะตอม เช่น Sulphateion SO42- มี S เป็นอะตอมกลาง ตามขอ้ ตกลงให้ถือวา่ ไอออนท่ีมีลกั ษณะเช่นน้ี เป็ นไอออน
เชิงซอ้ น เรียกช่ือแบบเดียวกบั สารเชิงซอ้ น แต่อนุโลมใหใ้ ชช้ ่ือสามญั ถา้ มีธาตุอ่ืนมารวมตวั กบั ไอออนน้ี ก็เรียกธาตุ
น้นั นาหนา้ เช่น

ไอออน ช่ือตามระบบ IUPAC ชื่อสามญั
Tetraoxosulphate ion Sulphate ion
SO42- Trioxide nitrate(V) ion Nitrate ion
NO3 Sodium tetraoxidesulphate Sodium sulphate
Na2SO4 Sodium trioxonitrate Sodium nitrate
NaNO3

4. สารประกอบท่ีไอออนบวกมีค่าเลขออกซิเดชนั หลายค่า การเรียกช่ือสารประกอบตอ้ งระบุเลขออกซิเดชนั

ดว้ ย โดยเขียนเลขโรมนั ไวห้ ลงั ช่ือธาตุน้นั เช่น
FeCl2 อ่านไดว้ า่ Iron (II) chloride
MnO2 อา่ นไดว้ า่ Manganese (IV) oxide

สารประกอบเชิงซ้อน

สารประกอบที่ประกอบดว้ ยไอออนเชิงซ้อน มกั จะมีโลหะสองชนิด ซ่ึงในสารประกอบน้นั จะมีไอออน 2
ชนิดคือ ไอออนบวก (+) และไอออนลบ (-) และไอออนท่ีประกอบดว้ ยธาตุต้งั แต่ 2 ธาตุข้ึนไปน้ีเรียกวา่ ไอออน
เชิงซ้อนอาจเป็ นไอออนบวกหรือไอออนลบก็ได้ พวกไอออนเชิงซอ้ นจะมีธาตุแทรนซิชันเป็ นอะตอมกลาง และมี
ไอออน อะตอม หรือโมเลกุลอื่น มาลอ้ มรอบ โดยเรียกสิ่งท่ีลอ้ มรอบวา่ ลิแกนด์ ส่วนมากแลว้ ลิแกนด์จะยึดเหน่ียว
กบั ธาตุแทรนซิชนั ดว้ ยพนั ธะโคเวเลนต์ หรือโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ หลกั การอ่านชื่อสารประกอบเชิงซอ้ นมีดงั น้ี

1. ถา้ ไอออนเชิงซ้อนเป็ นไอออนบวก ให้อ่านลิแกนด์นาหนา้ แลว้ ตามดว้ ยเลขอะตอมกลาง โดยบอกเลข
ออกซิเดชนั ดว้ ย จากน้นั อ่านไอออนลบ

2. ถา้ ไอออนเชิงซอ้ นเป็ นลบ อ่านลิแกนด์นาหนา้ จากน้นั อ่านอะตอมกลางลงทา้ ยดว้ ย - ate โดยบ่งบอก
เลขออกซิเดชนั ของธาตุดว้ ย

ลิแกนดบ์ างตวั ที่ควรทราบ
Cl- อ่านวา่ Chloro
Br- อ่านวา่ Bromo
I- อา่ นวา่ Iodo
CO32- อา่ นวา่ Carbonate
H2O อา่ นวา่ Aqua

98

CN- อ่านวา่ Cyano

NO2- อ่านวา่ Nitro
NH3 อา่ นวา่ Ammine

ตวั อยา่ งการอ่านช่ือสารประกอบเชิงซอ้ น

Na[FeF6] อ่านวา่ Sodiumhexafluoroferrate (III)
[ K3Fe(CN)6 ] อา่ นวา่ Potassiumhexacyanoferrate (III)
[ ( Cu(H2O)4) SO4 ] อา่ นวา่ Tetraaquacopper (II) sulphate
[ ( Zn(NH3)4 ]2+ อา่ นวา่ Tetraamminezinc (II ) ion
[ ( Ni(CN)4 ]2 - อา่ นวา่ Tetracyanonickelate (II) ion

ความรู้เพ่มิ เตมิ เก่ียวกับสารประกอบ
สารประกอบท่ีนิยมใชก้ นั มากในชีวติ ประจาวนั ที่ควรรู้ คือ ….

1. โซเดียมคลอไรด์ หรือ เกลือแกง (NaCl) เป็ นสารประกอบไอออนิก ใชส้ าหรับปรุงรสอาหาร ใช้

ถนอมอาหาร ใชเ้ ป็ นสารต้งั ตน้ ในการผลิตโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต (NaHCO3) หรือโซดาทาขนม
ในตา่ งประเทศจะใชโ้ ซเดียมคลอไรดล์ ะลายน้าแขง็ ในหิมะ

2. แคลเซียมคลอไรด์ (CaCl2) เป็นสารประกอบไอออนิกที่ใชเ้ ป็ นสารดูดความช้ืน ใชท้ าฝนเทียม ใช้
ในเคร่ืองทาความเยน็ ในอุตสาหกรรมหอ้ งเยน็

3. โพแทสเซียมคลอไรด์ (KCl) เป็นสารประกอบไอออนิกที่ใชท้ าป๋ ุย

4. แอมโมเนีย (NH3) เป็นสารประกอบโคเวเลนต์ ใชใ้ นการผลิตกรดไนตริก หรือกรดดินประสิว ใช้
ผลิตป๋ ุย และพลาสติก

5. โซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือโซดาไฟ (NaOH) เป็นสารประกอบประเภทเบส ใชใ้ นอุตสาหกรรมทา

สบู่ ผงชูรส

6. โซเดียมคาร์บอเนต (Na2CO3) เป็ นสารประกอบประเภทเกลือ ใช้ในอุตสาหกรรมผงซกั ฟอก
อุตสาหกรรมการทาแกว้ ใชแ้ กน้ ้ากระดา้ ง

7. แอมโมเนียมคลอไรด์ (NH4Cl) เป็นสารประกอบประเภทเกลือ ใชใ้ นน้าประสารดีบุก ใชเ้ ป็น
อิเล็กโทรไลตเ์ ซลลถ์ ่านไฟฉาย (drycell)

8. ไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) หรือกรดเกลือ เป็นสารประกอบประเภทกรด ใชใ้ นการกาจดั สนิมเหล็ก
ก่อนท่ีจะฉาบสารกนั สนิม

9. โซเดียมคลอเรต (NaClO3) เป็นสารประกอบประเภทเกลือ ใชเ้ ป็ นสารฟอกสี ฟอกเยอ่ื กระดาษ ใช้
ฆ่าแบคทีเรียในน้าประปา และสระวา่ ยน้า

10. แคลเซียมซลั เฟต หรือยปิ ซมั (CaSO4) เป็นสารประกอบประเภทเกลือ ใชใ้ นการเกษตร เพ่ือทาให้
ดินดี และใชใ้ นอุตสาหกรรมทาปนู ปลาสเตอร์

99

แบบฝึ กหัดท้ายบท

1. สัญลกั ษณ์แบบจุดของลิวอิสคืออะไร ธาตุชนิดใดใชส้ ัญลกั ษณ์แบบน้ีไดด้ ี

2. จงเขียนสัญลกั ษณ์แบบจุดของลิวอิส สาหรับอะตอมและไอออนต่อไปน้ีคือ S2-, Na+ , Mg

3. จงบอกชื่อโลหะ และอโลหะอยา่ งละ 5 ตวั อยา่ ง ท่ีมีแนวโนม้ เกิดสารประกอบไอออนิก
เขียนสูตรรวมถึงการอา่ นช่ือสารประกอบสาหรับสารประกอบที่เกิดข้ึนจากการรวมโลหะ และอโลหะเหล่าน้ี

4. ในสถานะใดของ NaCl ที่นาไฟฟ้ าได้ ก. ของแขง็ ข. หลอมเหลว ค. ละลายในน้า พร้อม
ท้งั บอกเหตุผลประกอบ

5. จงเขียนโครงสร้างลิวอิสสาหรับโมเลกลุ และไอออนตอ่ ไปน้ี OF2 , N2F2 ,

6. จงเปรียบเทียบสมบตั ิของสารประกอบไอออนิก และสารประกอบโคเวเลนต์

7. จาแนกพนั ธะต่อไปน้ีวา่ เป็นพนั ธะไอออนิก หรือพนั ธะโคเวเลนต์ พร้อมท้งั บอกเหตุผล
ดว้ ย ก. พนั ธะ KI ใน KI ข. พนั ธะ CaF ใน CaF2 ค. พนั ธะ NH ใน NH3

8. จงเขียนสูตรสารประกอบต่อไปน้ี ก. ลิเทียมฟลูออไรด์ ข. แคลเซียมไอโอไดด์
ค. แมกนีเซียมซลั เฟต ง. อะลูมิเนียมโบรไมด์ จ. โพแทสเซียมไนเทรต

9. จงเรียกชื่อสารประกอบตอ่ ไปน้ี ก. Na2CO3 ข. CaCl2 ค. PBr3 ง. CBr4 จ. NH4I

10. สารท่ีใชฟ้ อกแป้ งจากขา้ ว ให้มีสีขาวคือ คลอรีนไดออกไซด์ จงเขียนสูตรของสารน้ี

100

บทท่ี 4

สารละลาย

4.1 ชนิดและสมบตั ิของสารละลาย

4.1.1 ความหมายและชนิดของสารละลาย
สารละลายคือ ของผสมระหว่างสาร 2 ชนิด หรื อ มากกว่า ท่ีมีความเป็ นเน้ือเดียวกัน ปริมาณของ
ส่วนประกอบไม่คงท่ี เปล่ียนแปลงไดใ้ นขอบเขตจากดั ส่วนประกอบที่มีปริมาณมาก หรือมีสถานะเดียวกนั กบั
สารละลาย เรียกวา่ ตวั ทาละลาย (Solvent) ส่วนประกอบท่ีมีปริมาณนอ้ ยเรียกวา่ ตวั ถูกละลาย (Solute) สารละลาย
อาจมีตวั ถูกละลาย มากกว่าหน่ึงชนิด ซ่ึงอาจมีสถานะเดียวกนั หรือเท่ากันกบั สารละลายก็ได้ เช่น อากาศเป็ น
สารละลายของแกส๊ หลายชนิด แก๊สท่ีมีปริมาณมากท่ีสุดคือ ไนโตรเจน (N2) จึงจดั เป็ นตวั ทาละลาย ส่วนแก๊สอื่น ๆ
เช่น ออกซิเจน (O2) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และอื่น ๆ จดั เป็นตวั ถูกละลาย สารละลายที่มีองคป์ ระกอบ 2 ชนิด
เรียกวา่ ทวิภาค (Binary solution) ส่วนสารละลายที่มีน้าเป็ นตวั ทาละลายเรียกวา่ aqueous solution ซ่ึงเราสามารถ
แยกส่วนประกอบของสารละลายออกจากกนั ไดโ้ ดยวธิ ี การกลนั่ การระเหย การตกผลึก และการแพร่ของแก๊ส เป็ น
ตน้
ชนิดของสารละลาย (Types of solution) สารละลายแบ่งตามสถานะของสารไดเ้ ป็ น 3 ชนิด คือ สารละลาย
แก๊ส (Gaseous solution) สารละลายของเหลว (Liguid solution) และสารละลายของแข็ง (Solid solution) เนื่องจาก
ส่วนประกอบของสารละลายจะเป็ นแก๊สของเหลว หรือของแข็งก็ได้ จึงแบ่งสารละลายออกได้เป็ น 9 ชนิด ตาม
ประเภทของตวั ทาละลาย และตวั ถูกละลาย ดงั ตาราง