เอกสารประกอบการสอน ว 31221-update151163-ebook-2

บทที่

2

โดยปกติ การคายพลังงาน มักจะเขียนเครื่องหมายลบกากับไว้หน้าตัวเลขพลังงานที่คายออกมา เช่น อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
ถ้าอะตอมของฟลูออรีน (F) รับอิเล็กตรอนเข้าไป จะคายพลังงานออกมา 328 kJ/mol แล้วตัวมัน
จะกลายเป็นฟลูออไรด์ไอออน (F‒) ถ้าหากจะเปล่ียนคาว่า คายพลังงาน ด้วยการใช้เคร่ืองหมายแทน
กจ็ ะตอ้ งเขียนเป็น -328 kJ/mol

คา่ EA จึงมีความสัมพันธ์กบั พลังงานท่ีเกี่ยวข้องในกระบวนการเกิดไอออนลบของอะตอม และ
จะแสดงเป็นค่าบวก ซึ่งเป็นตัวเลขเดียวกันกับพลังงานท่ีอะตอมคายออกมา แต่ไม่ใช้เคร่ืองหมายลบกากับ
ด้านหน้าตัวเลขค่าพลังงาน (เพราะจะขัดต่อนิยามท่ี IUPAC กาหนดไว้) ค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน
แสดงดงั ตารางที่ 2.7

ตารางที่ 2.7 แสดงคา่ สัมพรรคภาพอเิ ล็กตรอนของธาตุเรพรเี ซนเททีฟบางชนดิ

คาบ หมู่ IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIA

คาบ 2 Li Be B C N O F Ne

60 ≤ 0 27 122 -7 141 328 (-29)
คาบ 3 Na Mg Al Si P S Cl Ar

53 ≤ 0 43 134 72 200 349 (-35)
คาบ 4 K Ca Ga Ge As Se Br Kr
48 2.4 29 119 78 195 325 (-39)
คาบ 5 Rb Sr In Sn Sb Te I Xe

47 5.0 29 107 103 190 295 (-41)
คาบ 6 Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn
45 14 19 35 91 183 270 (-41)
(สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี, 2561)

ค่า EA ใช้ในการบ่งบอกถึงแนวโน้มของการรับอิเล็กตรอนของอะตอมเพื่อกลายเป็น
ไอออนลบ (ความชอบรับอิเล็กตรอน) ถ้าหากเปรียบเทียบธาตุใด ๆ ธาตุที่มีค่า EA สูง จะมีแนวโน้มท่ีจะรับ
อิเลก็ ตรอนได้ดีกว่า หรือกลา่ ววา่ ธาตนุ นั้ ชอบเกดิ เป็นไอออนลบมากกวา่ นน่ั เอง เชน่

F (g) + e‒ → F‒ (g) เม่ือ F รับอเิ ลก็ ตรอน จะคายพลังงาน 328 kJ/mol (EA = 328)
I (g) + e‒ → I‒ (g) เมอื่ I รบั อิเล็กตรอน จะคายพลงั งาน 295 kJ/mol (EA = 295)
แสดงว่า อะตอมของธาตุ F จะเกิดเป็นไอออนลบได้ดีกว่าอะตอมของธาตุ I เพราะค่า EA
ของ F มากกวา่ คา่ EA ของ I
2.6.5.1 แนวโนม้ คา่ EA
ตามหมู่ (จากบนลงล่าง) : ค่า EA ลดลง เพราะขนาดอะตอมใหญ่ขนึ้ (ไม่ชอบรับ e-)
ตามคาบ (จากซา้ ยไปขวา) : ค่า EA เพ่ิมขึน้ เพราะขนาดอะตอมเล็กลง (ชอบรับ e-)

เอกสารประกอบการสอน 73 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทท่ี

2
ข้อสังเกตท่ีน่าสนใจ
(1) ค่า EA ของธาตุบางชนิด ได้แก่ Be Mg N และแก๊สเฉ่ือยทุกชนดิ จะมีค่า EA ที่น้อยกว่า
0 หรือค่าตดิ ลบ แสดงว่า ธาตุเหลา่ น้ี เกิดเปน็ ไอออนลบได้ยาก
(2) ค่า EA ของโลหะ ต่ากว่า ค่า EA ของอโลหะ ซ่ึงสอดคล้องกับสมบัติของอโลหะที่ชอบ
เกดิ เปน็ ไอออนลบมากกวา่ โลหะ และยงั พบว่าธาตอุ โลหะหมู่ 7A (ฮาโลเจน) มีคา่ EA สงู กวา่ ธาตใุ นหมอู่ ืน่ ๆ
(3) ธาตุหมู่ 2A จะมีค่า EA ต่ากว่า ธาตุหมู่ IA แสดงว่า ธาตุหมู่ IIA ไม่ชอบรับอิเล็กตรอน
หรือมีโอกาสเป็นไอออนลบได้ยากกวา่ หมู่ IA เนือ่ งจาก ระดับพลังงานยอ่ ยระดับสดุ ท้ายของธาตุหมู่ IIA บรรจุ
อิเล็กตรอนเต็มแล้ว หากจะรับอิเล็กตรอนมาเพิ่ม จะต้องรับมาเพิ่มในระดับพลังงานย่อยระดับใหม่ท่ีสูงขึ้น
ซง่ึ จะทาให้ไอออนน้นั มีเสถียรภาพตา่ ลง แต่สาหรับธาตุหมู่ IA ระดบั พลังงานย่อยระดับสุดท้ายเป็นการบรรจุ
แบบคร่ึง ยังคงรับอิเล็กตรอนได้อีกในระดับพลังงานย่อยระดับเดิม จึงทาให้ไอออนนั้นมีเสถียรภาพมากกว่า
เชน่ 11Na หมู่ IA จัดเรียงอเิ ล็กตรอน 1s2 2s2 2p6 3s1 จะเห็นว่า ระดับพลังงาน 3s1 ยังรับอิเล็กตรอนเพ่ิมได้
อีก 1 อนุภาค (เปน็ 3s2) ในขณะที่ 12Mg หมู่ IIA จัดเรียงอิเลก็ ตรอน 1s2 2s2 2p6 3s2 ซงึ่ บรรจุอิเล็กตรอนใน
ระดับพลังงาน 3s2 เต็มแล้ว หากจะรับอิเล็กตรอนเพ่ิมอีก 1 อนุภาค จะต้องบรรจุอิเล็กตรอนในระดับ
พลังงานถัดไปท่ีสูงข้ึน น่ันคือ ระดับพลังงาน 3p (เป็น 3p1) ซึ่งจะเกิดขึ้นได้ยากมากกว่ากรณีของ 11Na
ดังท่กี ล่าวมาแลว้ ดังน้ัน เสถียรภาพการเป็นไอออนลบของ Mg จึงต่ากวา่ Na (Mg ไม่ชอบเกิดเป็นไอออนลบ)
คา่ EA จงึ ตา่ กวา่
(4) ธาตุหมู่ VA มีค่า EA ต่ากว่า ธาตุหมู่ IVA แสดงว่า ธาตุหมู่ VA ไม่ชอบรับอิเล็กตรอน
หรือ มีโอกาสเป็นไอออนลบได้ยากกว่าหมู่ IVA เช่น ธาตุ 7N หมู่ 5A จัดเรียงอิเล็กตรอน 1s2 2s2 2p3 เป็น
การบรรจุอิเล็กตรอนแบบคร่ึงซ่ึงมีเสถียรภาพมากในระดับหน่ึงแล้ว เมื่อเปรยี บเทียบกับ 6C หมู่ IVA จัดเรียง
อิเล็กตรอน 1s2 2s2 2p2 ซึ่งการเติมอิเล็กตรอนเพิ่มอีก 1 อนุภาค ในระดับพลังงาน 2p2 (เป็น 2p3) จะเป็น
การบรรจุแบบคร่งึ สง่ ผลใหเ้ สถียรภาพของไอออนลบของ 6C เพ่ิมข้นึ ได้

QR code ลงิ กแ์ หลง่ เรียนรู้ออนไลน์
ภายใต้โครงการ Project 14 ของ สสวท.

เรื่อง สมั พรรคภาพอิเล็กตรอน

แบบฝกึ หดั ที่ 2.5 : แนวโน้มสมบตั ขิ องธาตุตามหม่แู ละคาบ

1. ธาตแุ ตล่ ะคู่ตอ่ ไปน้ี ธาตุใดมขี นาดใหญ่กวา่ เพราะเหตุใด

ชนิดของธาตุ ธาตุใดขนาดใหญ่กว่า เพราะเหตุใด

K กบั Ca

F กับ Na

Cl กับ O

เอกสารประกอบการสอน 74 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

2. ไอออนแตล่ ะคู่ตอ่ ไปนี้ ไอออนใดมีขนาดใหญ่กว่า เพราะเหตุใด

ชนดิ ของไอออน ไอออนใดขนาดใหญก่ วา่ เพราะเหตุใด

Mg2+ กบั Ca2+ อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

F‒ กบั Na+

S2‒ กบั Cl‒

Ca2+ กบั Al3+

3. จงเรียงลาดับขนาดไอออนต่อไปนี้ 12Mg2+ 15P3‒ 16S2‒ 19K+ จากใหญ่ไปเลก็
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. ธาตุ X Y และ Z เป็นธาตุในหมู่ IA IIA และ VIIA ตามลาดับ และอยู่ในคาบเดียวกัน จงเปรียบเทียบ
สมบตั ิต่อไปนี้ พร้อมบอกเหตผุ ล

1) พลงั งานไออไนเซชันลาดบั ท่ี 1 (IE1)
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2) อเิ ลก็ โทรเนกาติวิตี
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………

5. ธาตุ X และ Y มเี ลขอะตอม 37 และ 38 ตามลาดับ จงเปรียบเทียบสมบัติตอ่ ไปน้ี พรอ้ มบอกเหตุผล
1) ขนาดอะตอม

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………….………………………………………………………………………………………………………………………………………….

2) พลงั งานไออไนเซชันลาดบั ท่ี 1 (IE1)
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………..

6. พลังงานไอออไนเซชันลาดับท่ี 1 ของธาตุ 2He และ 19K เท่ากับ 2.379 และ 0.425 MJ/mol ตามลาดับ
อยากทราบว่า เหตุใดพลงั งานไอออไนเซชนั ของ He จงึ มีคา่ มากกวา่ K
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

7. กาหนดคา่ พลงั งานไอออไนเซชนั ทั้งหมดของธาตสุ มมติ M ดังน้ี
1.69, 3.38, 6.06, 8.41, 11.03, 15.17, 17.87, 92.05, 106.44 MJ/mol จงตอบคาถาม
1) ธาตุ M มจี านวนอเิ ล็กตรอนทง้ั หมดก่ีอนภุ าค และมเี ลขอะตอมเทา่ ใด ………………………………….

2) การจดั เรียงอเิ ลก็ ตรอนในระดับพลังงานหลักของ M เป็นอย่างไร ………………………………………..

เอกสารประกอบการสอน 75 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2 8. กาหนดพลงั งานไอออไนเซชันลาดบั ท่ี 1-6 ของธาตุ A B C และ D ดงั น้ี

ธาตุ IE1 พลังงานไอออไนเซชนั (MJ/mol) IE6
IE2 IE3 IE4 IE5
อะตอมและสมบัติของธา ุต
A 0.744 1.457 7.739 10.547 13.636 18.001

B 1.687 3.381 6.057 8.414 11.029 15.171

C 1.093 2.359 4.627 6.229 37.838 47.285

D 0.596 1.152 4.918 6.480 8.150 10.502

1) ธาตุใดจัดเป็นโลหะ และธาตุใดจัดเป็นอโลหะ …………………………………………………………….……….
2) ธาตใุ ดอย่ใู นหม่เู ดียวกนั อยหู่ มใู่ ด เพราะเหตใุ ด……………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………
3) ธาตใุ ดอยู่ในคาบเดยี วกัน อยู่คาบใด เพราะเหตใุ ด…………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………
4) ธาตใุ ดมีแนวโนม้ มากทีส่ ดุ ที่จะเกดิ เป็นไอออน ประจุ 2+ เพราะเหตใุ ด……………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………

9. โลหะกบั อโลหะสว่ นใหญ่ มีคา่ สมั พรรคภาพอเิ ล็กตรอนแตกตา่ งกนั หรอื ไม่ อยา่ งไร เพราะเหตใุ ด
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

10. จงเรียงลาดบั ค่า EA ของธาตตุ อ่ ไปนี้ 6C 9F 11Na 15P จากมากไปหาน้อย
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2.7 ธาตุแทรนซชิ นั

ธาตุแทรนซิชัน คือ ธาตุในหมู่ 3-12 ตามการแบ่งหมู่ของ IUPAC หรือหมู่ IIIB จนถึง IIB (จากซ้าย
ไปขวา) ในคาบที่ 4 - 7 ซึ่งในคาบที่ 6 จะมีธาตุในกลุ่มแลนทานอยด์ (เลขอะตอม 57-71) แทรกอยู่ ส่วนใน
คาบท่ี 7 จะเป็นกลุ่มแอกทินอยด์ (เลขอะตอม 89-103) แทรกอยู่ ท้ังสองกลุ่มน้ี รวมเรยี กว่า “ธาตแุ ทรนซิชัน
ช้ันใน” และธาตุแทรนซิชันจัดเป็นธาตุในกลุ่มโลหะ แต่ก็ไม่ถูกจัดให้อยู่ในหมู่เดียวกันกับโลหะหมู่ IA – IIIA
เพราะมีสมบัติบางประการแตกต่างกัน พิจารณาสมบัติบางประการ เปรียบเทียบกับโพแทสเซียมและ
แคลเซยี ม ซ่งึ เป็นตัวแทนของโลหะในกลมุ่ เรพรีเซนเททีฟ ดังตารางท่ี 2.8

เอกสารประกอบการสอน 76 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

ตารางที่ 2.8 แสดงสมบตั บิ างประการและการจดั เรียงอิเล็กตรอนของโพแทสเซยี ม แคลเซยี ม และ

โลหะแทรนซชิ นั คาบท่ี 4

ธาตุ เลข รศั มี จดุ จุด ความ IE1 EN การจดั เรยี งอิเล็กตรอน อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
อะตอม อะตอม หลอมเหลว เดอื ด หนาแน่น (kJ/mol)
(pm) (oC) (g/cm3)
(oC)

โลหะในกลมุ่ เรพรเี ซนเททีฟ

K 19 227 63 759 0.89 425 0.82 [Ar]4s1 2 8 8 1

Ca 20 197 842 1484 1.54 596 1.00 [Ar]4s2 2 8 8 2

โลหะในกลุ่มแทรนซิชัน

Sc 21 160 1541 2836 2.99 639 1.36 [Ar]4s2 3d1 2 8 9 2

Ti 22 150 1670 3287 4.51 665 1.54 [Ar]4s2 3d2 2 8 10 2

V 23 140 1910 3407 6.00 657 1.63 [Ar]4s2 3d3 2 8 11 2

Cr 24 130 1907 2671 7.15 659 1.66 [Ar]4s1 3d5 2 8 13 1

Mn 25 140 1246 2061 7.30 723 1.55 [Ar]4s2 3d5 2 8 13 2

Fe 26 130 1538 2861 7.87 768 1.83 [Ar]4s2 3d6 2 8 14 2

Co 27 130 1495 2927 8.86 766 1.88 [Ar]4s2 3d7 2 8 15 2

Ni 28 130 1455 2913 8.90 743 1.91 [Ar]4s2 3d8 2 8 16 2

Cu 29 130 1085 2562 8.96 752 1.90 [Ar]4s1 3d10 2 8 18 1

Zn 30 130 419 907 7.14 913 1.65 [Ar]4s2 3d10 2 8 18 2

(สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี, 2561)

จากตารางท่ี 2.8 จะพบวา่
(1) รัศมีอะตอมของโลหะแทรนซิชันจะลดลงเพียงเล็กน้อย เม่ือเลขอะตอมเพิ่มข้ึน เน่ืองจาก
จานวนอิเล็กตรอนใน 3d ท่ีเพิ่มข้ึน สามารถกาบังแรงดึงดูดจากนิวเคลียสที่กระทาต่ออิเล็กตรอนใน 4s
ถึงแมว้ ่า จานวนโปรตอนในนิวเคลียสจะมากข้ึน แต่ก็ทาให้รัศมีอะตอมลดลงเพยี งเล็กน้อยเทา่ นั้น (จนถือว่ามี
รัศมีใกล้เคยี งกนั ) ในขณะท่ธี าตุในกล่มุ เรพรเี ซนเททีฟจะมีรัศมีลดลงอย่างเหน็ ไดช้ ัด
(2) โลหะแทรนซิชนั มคี า่ IE1 และ EN ตา่ ซง่ึ คล้ายคลงึ กับธาตเุ รพรีเซนเททฟี
(3) โลหะแทรนซชิ นั มีจุดหลอมเหลว จุดเดอื ด และความหนาแน่นสงู กว่าธาตุเรพรีเซนเททีฟ
(4) การจัดเรยี งอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลักของโลหะแทรนซิชนั สว่ นใหญ่จะลงทา้ ยดว้ ย 2
หรอื กลา่ ววา่ สว่ นใหญม่ ีจานวนเวเลนซอ์ ิเลก็ ตรอนเท่ากบั 2 (ยกเวน้ Cr และ Cu เท่ากบั 1)
นอกจากสมบัติที่กล่าวมาในตารางท่ี 2.8 แล้ว โลหะแทรนซิชัน ยังมีสมบัติเฉพาะตัวอ่ืน ๆ อีก
เช่น การนาไฟฟ้าและความร้อนได้ดี การมีสถานะออกซิเดชันหลายค่า ทาให้เกิดสารประกอบได้หลากหลาย
และมีสีแตกตา่ งกัน ขึน้ กบั ชนดิ ของธาตุ สถานะออกซเิ ดชัน ชนดิ และจานวนของสารทีเ่ ข้ามาสร้างพนั ธะ

เอกสารประกอบการสอน 77 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทที่

2
ตวั อย่างการใชป้ ระโยชน์จากธาตแุ ทรนซชิ นั :
- Fe : ใช้ในงานกอ่ สรา้ ง ถา้ ผสมกับคาร์บอน ใชท้ าเหลก็ กล้า
- Zn : สารประกอบ ZnO เปน็ ส่วนผสมในเคร่ืองสาอาง
- Cu : ทาสายไฟ ผสมกับสงั กะสีเป็นทองเหลือง ผสมกับดบี ุก เป็นสารดิ
- Cr : เคลอื บผวิ โลหะ ป้องกนั สนมิ ผสมกับโคบอลต์ ใชท้ ากระดกู เทยี ม

QR code ลงิ ก์แหลง่ เรียนรอู้ อนไลน์
จาก Learning Innovation Center จฬุ าลงกรณม์ หาวทิ ยาลัย

เร่ือง สมบัตขิ องธาตแุ ทรนซชิ ันและสารประกอบ

2.8 ธาตุกมั มันตรังสี

ตามที่ได้ศึกษาองค์ประกอบของอะตอมตามทฤษฎีแบบจาลองอะตอมมาแล้วน้ัน จะเห็นว่าอนุภาค
มูลฐานภายในอะตอมประกอบไปด้วยอนุภาคโปรตอนและนิวตรอนอยู่ภายในนิวเคลียส และมีอิเล็กตรอน
เคล่ือนที่อยู่รอบนิวเคลียส เม่ืออะตอมของธาตุใด ๆ สร้างพันธะกับอะตอมของธาตุอื่น ๆ เพ่ื อเกิดเป็น
สารประกอบ ก็จะมีการเปลี่ยนแปลงเฉพาะอิเล็กตรอนเท่าน้ัน (โดยเฉพาะเวเลนซ์อิเล็กตรอน) แต่การ
เปล่ียนแปลงของอนุภาคมูลฐานอีกรูปแบบหน่ึงที่มีการค้นพบ คือ การเปล่ียนแปลงภายในนิวเคลียสของ
อะตอม ซ่ึงผลท่ีตามมาจากการเปลี่ยนแปลงนี้คือ การปลดปล่อยพลังงานอันมหาศาลในรูปแบบของรังสี
ถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ อองรี แบ็กเคอเรล (Henri Bacquerel) โดยเร่ิมต้นจากการ
ทดสอบการเรืองแสงของสารต่าง ๆ และค้นพบว่า แผ่นฟิล์มถ่ายรูปท่ีเก็บรวมไว้กับเกลือโพแทสเซียมยูเรนิล
ซัลเฟต (K2UO2(SO4)2) มีลักษณะเหมือนถูกแสง ท้ังที่ห่อกระดาษดาไว้แล้ว เขาจึงสรุปว่า สารประกอบของ
ยเู รเนียมจะตอ้ งเปลง่ รังสีที่สามารถทะลผุ า่ นกระดาษดาได้ เขาเรยี กยเู รเนยี มและสารอื่น ๆ ที่มีสมบัติเช่นนว้ี ่า
“สารกมั มนั ตรงั สี”

2.8.1 คาศพั ทท์ เี่ กี่ยวขอ้ งกับธาตกุ มั มันตรงั สี

2.8.1.1 ไอโซโทปกัมมันตรังสี (Radioactive Isotope) หมายถึง ไอโซโทปของธาตุที่ไม่เสถียร

มีการสลายเพื่อลดระดับพลังงาน โดยการปลดปล่อยรังสีออกมา มักใช้คาแทนว่า นิวไคลด์กัมมันตรังสี

(ศพั ทานกุ รมนิวเคลยี ร์, 2552)

2.8.1.2 นิวไคลด์กัมมันตรังสี (Radioactive nuclide) หมายถึง นิวไคลด์ท่ีไม่เสถียร มีการ

สลายเพ่ือลดระดับพลังงาน โดยการปลดปล่อยรังสี เช่น แอลฟา เบตา แกมมา ออกมา นิวไคลด์กัมมันตรังสี

ทปี่ รากฏในธรรมชาติ และทม่ี าจากการผลิตของมนุษยม์ มี ากกว่า 1,300 ชนดิ (ศพั ทานุกรมนวิ เคลยี ร์, 2552)

ตัวอย่างนิวไคลด์กัมมันตรังสีท่ีพบในธรรมชาติ เช่น 235 U 238 U K40 และที่มนุษย์ผลิตขึ้น
92 92
19

เช่น 60 Co 99 Tc
27 43

เอกสารประกอบการสอน 78 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2

2.8.1.3 นิวไคลด์ (Nuclide) หมายถึง อะตอมที่ระบุสมบัติของนิวเคลียส โดยแสดงจานวน

โปรตอน นิวตรอน มีสญั ลักษณเ์ ป็น A X เมื่อ X คอื สญั ลักษณ์ของธาตุใด ๆ Z คือ เลขเชิงอะตอม และ A คือ
Z

เลขมวล (ศัพทานกุ รมนิวเคลียร์, 2552) อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

**การเขียนสัญลักษณ์ของนิวไคลด์ มีความหมายคล้ายคลึงกับสัญลักษณ์นิวเคลียร์ในหัวข้อท่ี

2.2.3 เพียงแตจ่ ะไมก่ ล่าวถึงอเิ ล็กตรอน**

2.8.1.4 ธาตุกัมมันตรังสี (Radioactive element) หมายถึง ธาตุท่ีมีนิวเคลียสไม่เสถียร

(อัตราส่วนระหว่างนิวตรอนกับโปรตอนไม่เหมาะสม) จึงเกิดการสลายตัว เพ่ือเพ่ิมเสถียรภาพ โดยการ

ปลดปล่อยรังสีออกมา มักจะเป็นธาตุที่มีเลขอะตอมต้ังแต่ 84 ขึ้นไป แต่ก็ยังคงพบธาตุกัมมันตรังสีท่ีมี

เลขอะตอมตา่ กว่า 84 อยู่บา้ ง เชน่ K-40 และ Ca-46 เปน็ ต้น

ตวั อย่างธาตกุ ัมมันตรังสี

Tc-91, Pm-145, Po-209, At-210, Rn-222, Fr-223, Ra-226, Ac-227, Th-229

(การเขยี นสัญลกั ษณ์ มักจะเขยี นสญั ลกั ษณธ์ าตตุ ามด้วยเลขมวล)

อา้ งอิงตาม International Atomic Energy Agency ENSDF database (Oct 2010)

และเพื่อเป็นการอธิบายรายละเอียดของคาว่า “ไม่เหมาะสม” ในประโยคที่กล่าวว่า

“อตั ราส่วนระหว่างนวิ ตรอนกบั โปรตอนไมเ่ หมาะสม” จึงขอขยายความในหวั ขอ้ 2.8.2

2.8.2 นวิ เคลยี สและเสถยี รภาพของนวิ เคลยี ส
อนุภาคโปรตอนและนิวตรอนภายในนิวเคลียสนั้น จะมีพลังงานยึดเหน่ียว (Binding Energy)

คล้าย ๆ กับการมแี รงดึงดูดระหว่างโปรตอนในนิวเคลียสกับอิเลก็ ตรอนในอะตอมนัน้ ๆ แต่จะมีความซับซอ้ น
และมีพลังงานสูงกว่าหลายล้านเท่า และมีแบบจาลองท่ีอธิบายโครงสร้างภายในนิวเคลียสหลายแบบ แต่ท่ี
นยิ มนามาใช้ในการอธิบายโครงสร้างมี 2 แบบ คือ

(1) แบบจาลองหยดของเหลว (Liquid drop model) ตามแนวคิดของนีลส์ โบร์ (ค.ศ. 1936)
กล่าวว่า นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนอัดกันภายในนวิ เคลียสอย่างไม่เป็นระเบียบ มีลักษณะ
เหมอื นหยดของเหลว ความหนาแน่นภายในนวิ เคลียสจะคงท่สี าหรับทุก ๆ อะตอม คือ 1.8 × 1014 g/cm3

(2) แบบจาลองที่เป็นเชลล์ (Shell model) โดยการเสนอของไมเออร์ (ค.ศ. 1950) กล่าวว่า
นวิ เคลียสมีระดับพลังงานเหมือนกับระดับพลังงานของอิเล็กตรอน แต่จะมีความซับซ้อนมากกวา่ เพราะมที ้ัง
อนุภาคโปรตอนและนิวตรอน มีการตรวจพบการเปล่งรังสีพลังงานสูงมาก เมื่อนิวเคลียสในสภาวะกระตุ้น
กลับมาสู่นิวเคลียสในสภาวะพ้ืน แต่พลังงานนี้สูงมากกว่าการเปล่ียนแปลงพลังงานของอิเล็กตรอนหลายเท่า
แสดงถึงเสถียรภาพของนิวเคลียส เมื่อมีการเปล่ียนแปลงทางเคมี เช่น การเกิดปฏิกิริยา จึงไม่มีการ
เปลย่ี นแปลงที่บรเิ วณนวิ เคลียสเลย

ข้อสนับสนุนหน่ึงของแบบจาลองนี้ คือ นิวเคลียสที่เสถียรภาพสูงเป็นพิเศษ จะมีนิวตรอนหรือ
โปรตอนเท่ากับตวั เลขใดตัวเลขหน่ึงในกลุ่มตัวเลขท่ีเรียกว่า เลขกล (Magic number) ได้แก่ 2, 8, 20, 50,
82 และ 126 ซึ่งเป็นสภาพการณ์เดียวกับแก๊สเฉื่อยที่มีเลขอะตอมเป็น 2, 10, 18, 36, 54 และ 86 น่ันเอง

เอกสารประกอบการสอน 79 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

ถ้าทั้งโปรตอนและนิวตรอนมีจานวนเท่ากับเลขกลท้ังคู่ นิวเคลียสน้ันจะเสถียรท่ี สุด เช่น 4 He O16 Ca40
2
8 20

208 Pb เป็นตน้
82

อะตอมและสมบัติของธา ุต 2.8.2.1 การพจิ ารณาเสถียรภาพของนิวเคลยี ส

ปัจจัยสาคัญในการพิจารณาเสถียรภาพของนิวเคลียสก็คือ อัตราส่วนระหว่าง นิวตรอน :

โปรตอน (n : p) ที่เหมาะสม ถา้ นาเอาจานวนนิวตรอนและจานวนโปรตอนของธาตเุ สถียรที่เกดิ ในธรรมชาติ

มาพล็อตกราฟความสัมพันธ์ ดังรูปที่ 2.31 จะพบว่ามีพ้ืนที่ในกราฟปรากฏเป็นแถบหรือโซนท่ีถูกเรียกว่า

Zone of stability หรอื “แถบเสถียรภาพ” ส่วนเส้นทึบที่แสดงในกราฟนั้น เป็นเส้นท่ีเกดิ จากนิวเคลียสท่ี

มีอัตราส่วน n : p เท่ากับ 1 (จานวนนิวตรอนเท่ากับโปรตอน) อันแสดงถึงนิวเคลียสท่ีมีเสถียรภาพสูงมาก

หากพิจารณาแถบเสถยี รภาพ ในตอนต้นน้ันจะแคบ แสดงให้เห็นว่า นิวเคลยี สของธาตุมีจานวนนิวตรอนและ

โปรตอนใกล้เคียงกัน (ธาตุเบา) และจะค่อย ๆ กว้างออกเมื่อจานวนนิวตรอนกับโปรตอนมีจานวนมากข้ึน

(ธาตุหนัก) สาหรับธาตุท่ีเบา (เลขอะตอม 1-20) จะมีอัตราส่วน n : p เท่ากับ 1 หรือใกล้เคียง 1 เช่น 12 C
6

ส่วนธาตุหนัก (เลขอะตอมมากกว่า 20) จะมี n : p มากกว่า 1 (ประมาณ 1.2 - 1.5) เช่น 207 Pb มี n : p
82

เท่ากับ 1.52 แต่ถ้านิวเคลียสของธาตุใดท่ีมีจานวนนิวตรอนและโปรตอนแตกต่างกันมาก ๆ จะส่งผลให้

อัตราส่วน n : p อยู่นอกแถบเสถียรภาพ แสดงว่าธาตุน้นั เป็นธาตุกมั มันตรงั สี

รปู ท่ี 2.31 กราฟแสดงเสถยี รภาพของนวิ เคลียส

ดดั แปลงรปู จาก : http://www.algebralab.org/practice/practice.aspx?file=Reading_TheBandOfStability.xml%20

โดยท่ัวไปแล้ว ธาตุกัมมันตรังสีมักจะเป็นธาตุหนักท่ีมีเลขอะตอมตั้งแต่ 84 ขึ้นไปและเลขมวล

มากกว่า 209 เช่น 210 At 226 Ra 235 U แ ล ะ ธ า ตุ เบ า ท่ี เป็ น ธ า ตุ กั ม มั น ต รั ง สี ใ น ธ ร ร ม ช า ติ ก็ พ บ ได้ บ้ า ง
85 88 92

ในปริมาณเล็กนอ้ ย เชน่ 14 C 24 Na 32 P เป็นตน้
6 11 15

เอกสารประกอบการสอน 80 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

2.8.3 กัมมันตภาพรังสี (Radioactivity) อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
กัมมันตภาพรังสี หมายถึง ปรากฏการณ์ที่นิวไคลด์กัมมันตรังสีสลายและมีการปล่อยรังสี

ออกมาด้วย โดยทวั่ ไปการสลายจะให้นวิ ไคลดใ์ หม่ (ศัพทานุกรมนิวเคลยี ร์, 2552)
กมั มนั ตภาพรังสี หมายถึง กระบวนการเปลี่ยนแปลงภายในนิวเคลียสของอะตอม เพอื่ เกิดเป็น

นิวเคลียสใหม่ท่ีเสถียรกว่าเดิม ขณะเดียวกันจะเปล่งรังสีออกมาด้วย กระบวนการนี้จะเกิดข้ึนเองอย่างอิสระ
ไม่ขึ้นกับสภาวะของสารหรืออิทธิพลอ่ืนใดจากภายนอก เช่น อุณหภูมิ ความดัน ฯลฯ นิวเคลียสท่ีเกิดการ
เปล่ียนแปลงได้ในลักษณะนี้จะมีนิวตรอนและโปรตอนอยู่นอกแนวเสถียรภาพ จึงเป็นนิวเคลียสกัมมันตรังสี
(เคมที ว่ั ไป เล่ม 2 จฬุ าลงกรณ์มหาวทิ ยาลัย, 2535)

กมั มนั ตรังสี หมายถงึ รงั สที เี่ ปล่งออกมากจากธาตกุ มั มนั ตรังสี ดังตวั อยา่ งในตารางที่ 2.9

ตารางที่ 2.9 แสดงสมบัตขิ องกมั มันตรงั สบี างชนดิ

ชนิดของรังสี แอลฟา เบตา แกมมา
สมบตั ิ
γ
สัญลักษณ์ α หรอื 4 He β หรือ e0
2 ไม่เบ่ียงเบน
การเบ่ียงเบน 1
ในสนามไฟฟ้า ไมม่ ีมวล
เบนเข้าหาขว้ั ลบ เบนเข้าหาขวั้ บวก 3.0x105 km/s
มวล
ความเรว็ มาก เม่ือเทยี บกบั รังสีอ่ืน ๆ เท่ามวลอิเลก็ ตรอน สงู มาก
อานาจทะลทุ ะลวง 1.6x104 – 3.0x104 km/s 1.6x105 – 2.7x105 km/s Pb หนากว่า
วัสดุปอ้ งกัน มากกวา่ แอลฟา 100 เท่า
การทะลุทะลวง ตา่ มาก 8 mm
การทาใหส้ ารอืน่ แผ่น Al หนา 5 mm
แตกตัวเปน็ ไอออน แผ่นกระดาษ หรอื Pb หนา 1 mm น้อยมาก

มาก น้อยกว่าแอลฟา

ธาตุกัมมันตรังสีหนึ่ง ๆ จะไม่เปล่งท้ังแอลฟาและเบตาออกมาพร้อมกัน จะเปล่งแต่เพียง

อย่างใดอย่างหน่ึง ถ้าเม่ือใดตรวจพบท้ังแอลฟาและเบตาจากสารตัวอย่าง แสดงว่าต้องมีธาตุกัมมันตรังสี

มากกว่า 1 ชนดิ แตร่ ังสแี กมมาอาจจะเปล่งออกมาพร้อมกับแอลฟาและเบตาได้

นอกจากรังสีแอลฟา เบตา แกมมา ยังมีรังสีชนิดอ่ืน ๆ เช่น โพซิตรอน (β+ หรือ 0 e) โปรตอน
1

(p หรอื 1 H) ดิวเทอรอน (D หรือ 2 H) ทริทอน (T หรอื 3 H) นิวตรอน (n หรอื 1 n)
1 1 1 0

2.8.4 รูปแบบการเปล่งรงั สีของธาตุกัมมันตรังสี
2.8.4.1 การเปล่งรังสีแอลฟา หรือ อนุภาคแอลฟา มักเกิดกับนิวเคลียสที่มีเลขมวลมากกว่า

200 และมนี ิวตรอนน้อยกว่าที่ควร นิวเคลียสใหม่ที่เกดิ ข้ึนจะมีเลขอะตอมน้อยกว่าเดมิ 2 หน่วย และเลขมวล
น้อยกวา่ เดมิ 4 หนว่ ย เชน่

เอกสารประกอบการสอน 81 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

Ra224 → Rn220 + 4 He
2
88 86

2.8.4.2 การเปล่งรังสีเบตา หรือ อนุภาคเบตา ซ่ึงจะเป็นอิเล็กตรอนท่ีออกจากนิวเคลียส

อะตอมและสมบัติของธา ุต ด้วยความเร็วเกือบเท่าความเร็วแสง มักเกิดกับนิวเคลียสท่ี n : p สูง ๆ (n >> p) กระบวนการน้ีอาจมองใน

แง่ท่ีวา่ นิวตรอนในนิวเคลียสเปลีย่ นเปน็ โปรตอนและใหอ้ ิเลก็ ตรอนออกมา ซึ่งก็คอื รังสเี บตานั่นเอง นิวเคลยี ส

ใหม่จะมนี ิวตรอนลดลง และมีโปรตอนเพม่ิ ข้ึน เช่น

Tl → Pb + e208 208 0

81 82 1

2.8.4.3 การเปลง่ รงั สแี กมมา นิวเคลียสทเี่ ปลง่ รังสแี อลฟาและเบตาแล้ว มักจะทาให้นิวเคลยี ส

ใหม่ยงั คงมีพลงั งานสูงกว่าปกติ จึงปล่อยพลงั งานส่วนเกินออกมาในรูปของรังสแี กมมา ซึ่งไม่มปี ระจแุ ละมวล

ดงั นัน้ จงึ ไม่ทาใหเ้ ลขมวลกับเลขอะตอมของนิวเคลียสใหมเ่ ปลยี่ นแปลงไป เชน่

238 U → 234 Th* + 4 He
92 90 2

↓

234 Th + γ
90

2.8.4.4 การเปล่งรังสีโพซิตรอน หรือ เบตาบวก ( e)0 ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนท่ีมีประจุบวก

1

มักเกิดกับนิวเคลียสที่มี n : p ต่า ๆ (n << p) จึงต้องลดโปรตอน โดยเปล่ียนเป็นนิวตรอน พร้อมกับ

ให้อิเล็กตรอนที่เป็นบวก ดังน้ัน โปรตอนจะลดลงและนิวตรอนจะเพิ่มขึ้น นิวเคลียสใหม่จะมีเลขมวลคงเดิม

แต่เลขอะตอมลดลง 1 หนว่ ย เชน่

11 C → 11 B + e0
6 5
1

2.8.5 การสลายตวั ของธาตกุ ัมมนั ตรังสีและคา่ ครงึ่ ชวี ิต

ธาตุกัมมันตรังสีจะสลายตัวด้วยอัตราเร็วท่ีแตกต่างกันตามชนิดของธาตุ และจะแปรผันตรง

ตามจานวนอะตอมท่มี ีอยู่ โดยแต่ละนิวเคลยี สจะมคี ่าเฉพาะคา่ หนง่ึ ทีส่ าคัญ เรียกวา่ คา่ คร่งึ ชวี ิต (Half-life)

ค่าคร่ึงชีวิต (Half-life) ใช้สัญลักษณ์แทน คือ t1/2 หมายถึง เวลาที่ทาให้สารกัมมันตรังสี

สลายไปจนเหลือครึ่งหนึ่งของปริมาณเดิม ค่านี้ใช้ในการตรวจสอบชนิดของธาตุกัมมันตรังสี ใช้เปรียบเทียบ

อัตราการสลายตัว และใช้ในการคานวณอายไุ ด้ ยกตัวอย่างคา่ ครึ่งชีวติ ของธาตุกัมมันตรังสีบางชนดิ ดังตาราง

ที่ 2.10

ตารางท่ี 2.10 แสดงคา่ คร่ึงชวี ติ และรังสีท่แี ผอ่ อกมาจากธาตกุ ัมมันตรังสีบางชนิด

ธาตกุ ัมมนั ตรังสี ค่าคร่งึ ชีวิต รังสีท่แี ผอ่ อกมา

U-238 4.5 × 109 ปี แอลฟา

Np-237 2.2 × 106 ปี แอลฟา

C-14 5,730 ปี เบตา

Sr-90 19.9 ปี เบตา

I-131 8 วนั เบตา

O-15 118 วนิ าที เบตา

เอกสารประกอบการสอน 82 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2

2.8.5.1 การคานวณการสลายตวั ของธาตกุ มั มนั ตรังสี อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
ตวั อยา่ ง
ถ้ามีธาตุกัมมันตรังสี I-131 (t1/2 = 8 วัน) ในตอนเร่ิมต้นอยู่ 100 กรัม วางท้ิงไว้ 32 วัน
จะเหลอื I-131 อยู่ 6.25 กรมั

วันแรก ผา่ นไป 8 วนั ผ่านไป 16 วนั ผ่านไป 24 วนั ผา่ นไป 32 วัน
100 กรัม เหลือ 50 กรมั เหลอื 25 กรัม เหลือ 12.5 กรมั เหลือ 6.25 กรมั

8 วัน 8 วัน 8 วัน 8 วัน

สลายตวั คร้ังท่ี 1 สลายตวั ครัง้ ท่ี 2 สลายตัวครง้ั ท่ี 3 สลายตวั ครงั้ ที่ 4

กาหนดสญั ลักษณ์
t1/2 คือ ค่าคร่ึงชวี ิต
n คอื จานวนคร้ังของการสลายตวั ของธาตกุ ัมมนั ตรังสี
N0 คือ ปริมาณธาตุกมั มันตรังสีทม่ี ีอยตู่ อนเร่ิมต้น
Nn คอื ปริมาณธาตุกัมมันตรงั สีทเ่ี หลอื อยู่ เมอ่ื สลายตัวไปแลว้ n คร้ัง
Tn คอื ระยะเวลารวมทั้งหมด เม่ือสลายตวั ไปแล้ว n ครัง้

จากแผนภาพ เมื่อเวลาผ่านไป 32 วัน (แทนด้วย Tn) มีการสลายตัว 4 ครั้ง (แทนด้วย n)
แต่ละคร้ังทม่ี ีการสลายตัวจะใช้เวลา 8 วัน (แทนดว้ ย t1/2)

เขยี นเปน็ สูตรคานวณไดว้ า่ Tn = n × t1/2 (ถ้าแทนคา่ จะได้; 32 วัน = 4 ครงั้ × 8 วนั )
การสลายตวั เกิดขน้ึ 4 ครั้ง เม่ือเวลาผ่านไป ครั้งละ 8 วนั ปรมิ าณธาตจุ ะลดลงทีละคร่งึ ดงั นี้
สลายตัวคร้ังท่ี 1 ปริมาณธาตุเหลอื อยู่ 100/2 = 50 แทนด้วย N0/2 = N0/21

 เวลาผ่านไป 8 วนั
สลายตัวคร้งั ที่ 2 ปรมิ าณธาตุเหลอื อยู่ 50/2 = 25 แทนดว้ ย (N0/2)/2 = N0/4 = N0/22

 เวลาผ่านไปอกี 8 วัน รวมเปน็ 16 วนั
สลายตวั ครั้งที่ 3 ปริมาณธาตเุ หลืออยู่ 25/2 = 12.5 แทนดว้ ย (N0/4)/2 = N0/8 = N0/23

 เวลาผา่ นไปอีก 8 วัน รวมเป็น 24 วนั
สลายตัวครั้งที่ 4 ปริมาณธาตุเหลอื อยู่ 12.5/2 = 6.25 แทนด้วย (N0/8)/2 = N0/16 = N0/24

 เวลาผา่ นไปอีก 8 วัน รวมเปน็ 32 วนั
จะเห็นว่า ปริมาณธาตุท่ีเหลืออยู่ (Nn) เมื่อเวลา Tn ใด ๆ จะเท่ากับ ปริมาณธาตุเร่ิมต้น (N0)
หารด้วยสองยกกาลังดว้ ยจานวนครั้งของการสลายตัว (n) เขียนเปน็ สูตรคานวณได้วา่

Nn = N0/2n

เอกสารประกอบการสอน 83 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2
ตัวอยา่ งการคานวณ
ธาตุ I-126 มีคร่ึงชีวิต 12 วัน หากนายดา ได้รับธาตุน้ีเข้าไปในร่างกาย 16 กรัม เวลาก่ีวัน
ท่ีจะทาใหธ้ าตุ I-126 ในร่างกายนายดา เหลอื อยู่ 2 กรมั

อะตอมและสมบัติของธา ุต วธิ คี ิดแบบที่ 1 วธิ คี ดิ แบบท่ี 2
จากนิยามของ t1/2 ทาให้ทราบว่า I-126 จานวน จ า ก สู ต ร t1/2 = 12 วั น N0 = 16 ก รั ม
16 กรัม สลายตัวไปทีละครึ่ง จานวน 3 คร้ัง Nn = 2 กรมั ต้องการทราบ T = ?
ใชเ้ วลา ครั้งละ 12 วนั ดงั แผนภาพ แทนคา่ ในสูตร Nn = N0/2n เพือ่ หา n
ไดว้ ่า 2 = 16/2n
16 กรัม 12วนั  8 กรัม 12วนั  4 กรมั 12วนั  2 กรัม
2n = 16/2 = 8 = 23
ดังน้ัน เวลารวมท้ังหมดท่ี I-126 สลายตัวจาก n=3
ตอนเริ่มต้น 16 กรัม จนกระท่ังเหลือ 2 กรัม จึงใช้ แทนค่าในสตู ร T = n × t1/2 เพือ่ หา T
เวลาทงั้ หมด (12 วัน/คร้งั ) × 3 ครง้ั เทา่ กบั 36 วนั ไดว้ า่ T = 3 × 12 วัน = 36 วนั
แ ส ด งว่า เว ล า ผ่ าน ไป 36 วั น จ ะ ท าให้
ธาตุ I-126 ในร่างกายนายดา เหลืออยู่ 2 กรัม

2.8.6 ปฏกิ ิริยานวิ เคลียร์
ปฏกิ ิริยานิวเคลียร์ เปน็ การเปลย่ี นแปลงภายในนวิ เคลียสของไอโซโทปกัมมันตรงั สี อาจเกดิ การ

แตกตัวของนิวเคลียสของอะตอมที่มีขนาดใหญ่ หรือ เกิดการรวมตัวของนิวเคลียสของอะตอมท่ีขนาดเล็ก
แล้วเกิดนิวเคลียสของธาตุใหม่ รวมท้ังมีพลังงานเก่ียวข้องกับปฏิกิริยาเป็นจานวนมหาศาล โดยสามารถแบ่ง
ปฏกิ ริ ิยานิวเคลียรไ์ ดเ้ ปน็ 2 แบบใหญ่ คือ ปฏิกริ ยิ าฟิชชัน และ ปฏกิ ิริยาฟวิ ชัน ดงั รายละเอยี ดตอ่ ไปน้ี

2.8.6.1 ปฏกิ ิริยานวิ เคลียรฟ์ ิชชนั (Nuclear Fission reaction)
เป็นกระบวนการที่นิวเคลยี ของธาตุหนัก (เลขมวลมากกว่า 200) แตกออกเป็นนิวเคลยี สที่มี

ขนาดเล็กลง หรือ เป็นไอโซโทปของธาตุท่ีเบากว่า ซึ่งการเกิดฟิชชันแต่ละคร้ังจะคายพลังงานออกมาจานวน
มาก และได้ไอโซโทปของธาตุใหม่หลายชนิด ยกตัวอย่างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันของ Uranium-235
(U-235) ที่ถกู ยงิ ดว้ ยอนภุ าคนวิ ตรอน ดังรปู ที่ 2.32

เอกสารประกอบการสอน รปู ที่ 2.32 ปฏกิ ิรยิ าฟชิ ชนั ของ U-235 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

ทีม่ าของรูป : Raymond Chang, 2010

84

บทที่

2

จากรูปท่ี 2.32 เม่ือยิงอนุภาคนิวตรอนไปยังนิวเคลียสของ U-235 นิวตรอนนั้นจะฝังเข้าไป อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
ในนิวเคลียสของ U-235 จากนั้นนิวเคลียสจะแตกออกเป็นนิวเคลียสใหม่ของ Sr-90 และ Xe-143 และ
นวิ ตรอนใหม่อกี 3 อนภุ าค สามารถเขยี นสมการนิวเคลียร์ ไดด้ งั น้ี

U29325 + 01n → 3980Sr + 15443Xe + 3 01n + พลังงาน
นิวตรอน ให ม่ท่ี เกิดขึ้น ยังสามารถไป ช น กับ นิ วเคลียสของ U-235 ที่ เห ลืออยู่
จนเกิดปฏกิ ิริยาฟิชชันได้อย่างต่อเน่อื ง เรียกว่า ปฏกิ ริ ิยานิวเคลียร์แบบลูกโซ่ (Nuclear Chain reaction)
ดงั รปู ที่ 2.33

รูปที่ 2.33 ปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบลกู โซ่ของ U-235

ท่ีมาของรูป : Raymond Chang, 2010

ปฏิกิริยาฟิชชันท่ีเกิดภายใต้สภาวะท่ีเหมาะสม จะเกิดนิวตรอนเพิ่มข้ึนอย่ารวดเร็ว ทาให้
เกิดปฏิกริ ยิ าไดอ้ ยา่ งรวดเรว็ และปล่อยพลงั งานจานวนมหาศาล หากไม่สามารถควบคุมได้ กจ็ ะเกิดการระเบิด
อย่างรุนแรง แต่ก็มีวิธีการควบคุมปฏิกิริยาได้หลายวิธี เช่น การควบคุมมวลของสารตั้งต้น การใช้โลหะ
แคดเมียมหรือโบรอนในการดกั จับนิวตรอนบางส่วน เป็นต้น

ปฏิกิริยาฟิชชัน นามาใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ เช่น การผลิตกระแสไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า
นิวเคลียร์ การผลิตไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสีเพื่อใช้ในการเกษตร ใช้ในทางการแพทย์ และด้าน
อุตสาหกรรม เป็นตน้

2.8.6.2 ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion reaction)
เป็นกระบวนการหลอมรวมกันของนิวเคลียสของธาตุเบา เกิดเป็นนิวเคลียสของธาตุใหม่ท่ีมี

มวลเพิ่มข้ึนและให้พลังงานออกมา โดยท่ัวไปจะให้พลังงานมากกว่าปฏิกิริยาฟิชชัน ยกตัวอย่างการ
เกิดปฏิกิริยานวิ เคลียร์ฟวิ ชัน เชน่

เอกสารประกอบการสอน 85 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทที่

2
21H + 31H → 42He + 01n + พลังงาน
32He + 21H → 42He + 11H + พลังงาน
63Li + 21H → 37Li + 11H + พลงั งาน
36Li + 21H → 42He + 42He + พลังงาน
การเกิดนิวเคลยี รฟ์ ิวชนั จะเกิดได้ที่อุณหภูมิสูงมาก ๆ จึงอาจจะเรยี กปฏิกริ ยิ านใี้ นอีกช่ือหนึ่ง
ว่า Thermonuclear reaction (Chang, 2010)
ฟวิ ชนั มีข้อไดเ้ ปรียบกว่าฟิชชัน คอื คายพลังงานมาก สารตั้งต้นของปฏิกริ ิยาฟวิ ชันหาได้งา่ ย
และมีปริมาณมาก และผลิตภัณฑ์จากฟิวชันเป็นธาตุกัมมันตรังสีที่มีครึ่งชีวิตส้ันและอันตรายน้อยกว่า แต่ก็มี
ข้อจากัดคือ การเกิดฟิวชันจะเกิดได้ที่อุณหภูมิสูงมาก จึงต้องใช้พลังงานเร่ิมต้นสูง และยังควบคุมให้เกิด
อย่างต่อเน่อื งไดย้ ากอกี ดว้ ย
ตัวอย่างความพยายามนาการเกิดฟิวชัน มาใช้ประโยชน์ คือ การสร้างโทคาแมค
(Tokamak) ซ่ึงเป็นเคร่ืองปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน ที่มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างโรงไฟฟ้าต้นแบบโดยอาศัย
ปฏิกริ ยิ าฟิวชนั
โทคาแมค มีลักษณะคล้ายขนมโดนัท (ดังรูปที่ 2.34) ใช้สนามแม่เหล็กเป็นตัวควบคุม
พลาสมา (Plasma) ไม่ให้สัมผัสกับผนังของเครื่องปฏิกรณ์ เพราะพลาสมามีอุณหภูมิสูงมาก (พลาสมา
เกิดจากแกส๊ ท่เี สียอเิ ล็กตรอน กลายเป็นไอออนที่มีสภาพการนาไฟฟ้าได้)

รปู ที่ 2.34 เครื่องปฏกิ รณ์นิวเคลียร์ฟิวชนั “โทคาแมค”

ดดั แปลงรูปจาก : Raymond Chang, 2010

2.8.7 เทคโนโลยีที่เกย่ี วขอ้ งกบั การใช้สารกมั มนั ตรังสี
ปัจจุบันมีการนาสารกัมมันตรังสีมาใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ ท้ังด้านการแพทย์ อุตสาหกรรม

การเกษตร และอนื่ ๆ อกี มากมาย ในท่ีนีจ้ ะขอแสดงใหเ้ หน็ เพยี ง 3 ตวั อยา่ ง ดงั ต่อไปน้ี
2.8.7.1 การรักษามะเรง็ ทต่ี ่อมลกู หมากระยะแพรก่ ระจายส่กู ระดกู โดยใช้ Ra-223
ข้ันตอนการรักษา จะฉีดเรเดียม ในรูปของ Ra-223 dichloride เข้าทางหลอดเลือดดา

จากนั้น Ra-223 จะไปเกิดสารเชิงซ้อนกับ hydroxyapatite ของกระดูก โดย Ra-223 มีค่าคร่ึงชีวิต

เอกสารประกอบการสอน 86 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

11.43 วนั สลายตัวให้รังสีแอลฟา 95.3% บีตา 3.6% และแกมมา 1.1% จนส้ินสุดท่ี Pb-207 เป็นไอโซโทป อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
ที่เสถียร เม่ือ Ra-223 ถูกจับโดยเซลล์มะเร็ง การแผ่รังสีจะทาให้ DNA ของเซลล์มะเร็งตายในที่สุด ผู้ป่วย
จะต้องฉีด Ra-223 ทุก ๆ 4 สัปดาห์ จานวน 6 ครั้ง ตลอดการรักษา จากนั้นปริมาณ Ra-223 จะค่อย ๆ
สลายตัวลดลงและถูกขับออกทางปัสสาวะและอุจจาระ จนหมดไปภายในเวลาประมาณ 1 สัปดาห์ สาหรับ
Ra-223 ที่ใช้รักษามะเร็งด้วยวิธีนี้ ใช้ปริมาณเล็กน้อยและส่งผลกระทบต่อสุขภาพน้อย จึงถูกจัดอยู่ในกลุ่ม
มีพิษต่า (วารสารปรมาณเู พือ่ สนั ติ ปีท่ี 32 ฉบับท่ี 2 ประจาปี 2562)

2.8.7.2 อุปกรณ์ถ่ายภาพด้วยรงั สแี กมมา (Gamma Radiography)
การถ่ายภาพด้วยรังสีแกมมา นิยมแพร่หลายในวงการอุตสาหกรรม อาทิ การตรวจสอบ

โครงสร้าง การวินิจฉัยการซ่อมบารุงส่วนประกอบอากาศยาน และยานพาหนะอื่น ๆ วิธีการนี้จะไม่ทาให้
ช้ินงานเสียหาย อุปกรณ์ถ่ายภาพ มีองค์ประกอบ 3 ส่วน คือ ภาชนะบรรจุต้นกาเนิดรังสี (Projector หรือ
Camera) ชุดอุปกรณ์สายขับเคล่ือนวัสดุกัมมันตรังสี (Drive cable control unit) และ ชุดท่อนาต้นกาเนิด
รังสี (Guide tube unit) ดังรูปที่ 2.35 สารกัมมันตรังสีท่ีมักนามาใช้เป็นต้นกาเนิดรังสี ได้แก่ Irridum-192
(Ir-192) Selenium-75 (Se-75) และ Cobolt-60 (Co-60) และอปุ กรณ์น้ีมีหลักการทางานคล้ายกับการฉาย
เอก็ ซเรย์อวัยวะต่าง ๆ ในทางการแพทย์ แต่เปลยี่ นเปน็ การฉายรังสีไปยังชิ้นงานหรอื วัตถุ และปรากฏภาพบน
แผน่ ฟลิ ์ม (วารสารปรมาณูเพอื่ สันติ ปีท่ี 32 ฉบับที่ 1 ประจาปี 2562)

รปู ท่ี 2.35 องค์ประกอบของอปุ กรณ์ถ่ายภาพดว้ ยรงั สีแกมมา

ดัดแปลงรูปจาก : วารสารปรมาณเู พอ่ื สันติ ปที ี่ 32 ฉบับท่ี 1 ประจาปี 2562

2.8.7.3 ระเบิดไฮโดรเจน (H-bomb)
ระเบิดไฮโดรเจน จะอาศัยกระบวนการเกิดปฏิกิริยาฟิวชัน โดยใช้ไอโซโทปของไฮโดรเจน

เป็นสารตั้งต้น ได้แก่ ดิวเทอเรียม ( 21H ) กับทริเทรียม ( 31H ) ซ่ึงจะต้องใช้ความร้อนสูงมากในการเกิดปฏิกิริยา
จึงต้องอาศัยปฏิกิริยาฟิชชันในการสร้างความร้อนขึ้นมาก่อน (เรียกว่าระเบิดปรมาณู) และยังมีการเติม
U-235 เข้าไปเพ่ิมเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชันแบบลูกโซ่ ความร้อนจากระเบิดปรมาณูจะไปกระตุ้นให้เกิดการ
หลอมรวมกันของไอโซโทปไฮโดรเจน จนเกิดการระเบิดและปลดปล่อยความร้อนสูงออกมา จึงเรียกว่า
ระเบดิ ไฮโดรเจน (วารสารปรมาณเู พือ่ สนั ติ ปีท่ี 29 ฉบับที่ 1 ประจาปี 2559)

เอกสารประกอบการสอน 87 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทท่ี

2
นอกจากที่กล่าวมา สารกัมมันตรังสี ยังนาไปใช้ประโชน์ในอีกหลาย รูปแบบ เช่น
การคานวณอายุซากฟอสซิล จาก C-14 การศึกษาความต้องการปุ๋ยของพืช โดยใช้ P-32 การถนอมอาหาร
ด้วยรังสีแกมมาจาก Co-60 และการตรวจดูการทางานของเม็ดเลือดแดงและระบบการไหลเวียนเลือด
ด้วย Na-24 แต่ในทางกลับกัน หากมนุษย์ได้รับรังสีในปริมาณมากเกินไป ก็จะทาให้เกิดความเสียหายต่อ
เซลล์ในร่างกาย อาจนาไปสู่การเป็นหมัน แท้ง ผมรว่ ง เกิดแผลพองบวม เกิดต้อกระจก ปาก ลาคอและปอด
อักเสบ เส่ียงต่อมะเร็ง หรอื อาจสง่ ผลกระทบเฉียบพลันถึงข้นั เสียชวี ิต ในกรณที ่ีไดร้ บั รงั สีปรมิ าณมาก

ศกึ ษำข้อมูลเพิ่มเตมิ เกี่ยวกบั สำรกัมมนั ตรังสี
ได้จำกเว็บไซตข์ องสำนักงำนปรมำณเู พอ่ื สันติ

QR code ลิงกแ์ หล่งเรยี นรู้ออนไลน์
ตามโครงการ Project 14 ของ สสวท.
เรือ่ ง เทคโนโลยที เี่ กยี่ วขอ้ งกบั การใช้สารกัมมนั ตรงั สี

แบบฝึกหัดท่ี 2.6 : ธาตกุ ัมมันตรังสี

1. จงเขยี นสมการนวิ เคลียร์ ตามที่กาหนดให้
1) การแผ่รังสีบีตาของ Cs-137 ………….…………………………………………………………………………………

2) การแผ่รงั สแี อลฟาของ Po-212 ……………………………………………………………………………………….

3) การแผ่รังสีโพซิตรอนของ K-40 ……………………………………………………………………………………….
2. จงเขียนสมการตอ่ ไปนใี้ ห้สมบรู ณ์

1) 5297 Co + 21H → 6207 Co + …………
2) 280 O → 290F + ………….
3) U29325 + 01n → 9346Kr + 15369Ba + ………..
4) 2543 Cr +  → 01n + ………….
5) 2597 Co + 01n → 5265Mn + ………….

3. ไอโซโทปกมั มันตรังสชี นดิ หนึ่ง จานวน 20 กรมั เม่อื เวลาผ่านไป 2 ชวั่ โมง ไอโซโทปน้ันเหลืออยู่ 1.25 กรัม
คร่ึงชีวติ ของไอโซโทปนี้มคี ่าเทา่ ใด
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

เอกสารประกอบการสอน 88 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

4. จากการทดลองพบว่า เมื่อเวลาผ่านไป 120 วัน จะมีซีเซียม-137 เหลืออยู่ 300 กรัม ถ้าครึ่งชีวิตของ

ซเี ซยี ม-137 เท่ากับ 30 วัน จงหาว่าเมอื่ เร่มิ ตน้ มซี เี ซียม-137 อยูเ่ ทา่ ใด

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5. ถ้านาธาตุ X ซึ่งเป็นธาตุกัมมันตรังสี ปริมาณ 20 กรัม วางทิ้งไว้ 60 วัน อยากทราบว่าจะเหลือธาตุ X

กกี่ รัม หากธาตนุ ้มี คี รึ่งชวี ติ 20 วนั

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

6. วางธาตุกัมมันตรังสีชนิดหน่ึง 4.8 กรัม ไว้เป็นเวลา 24 วัน พบว่า ธาตุกัมมันตรังสีชนิดน้ันเหลืออยู่

0.6 กรัม ถ้าเร่ิมต้นจากไอโซโทปชนิดเดียวกันนี้ จานวน x กรัม วางทิ้งไว้ 40 วัน พบว่าเหลือไอโซโทปชนิดนี้

อยู่ 0.55 กรัม จงหาคา่ x

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

7. ธาตุกัมมันตรังสี X มีค่าคร่ึงชีวิต 5,000 ปี นักธรณีวิทยาค้นพบซากของสัตว์โบราณที่มีปริมาณธาตุ

กมั มันตรังสี X เหลืออย่เู พียง 6.25% ของปริมาณเร่มิ ตน้ สัตว์โบราณชนิดน้มี ีชวี ติ โดยประมาณเมือ่ กปี่ มี าแลว้

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

8. จงสบื คน้ ข้อมลู เกี่ยวกับการนาธาตกุ ัมมนั ตรังสไี ปใช้ประโยชนใ์ นด้านตา่ ง ๆ มา 4 ข้อ เตมิ ลงในตาราง

ธาตุกัมมันตรงั สี การใช้ประโยชน์

9. จงบอกโทษหรอื อนั ตรายของธาตกุ มั มนั ตรังสี มา 4 ข้อ
1………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

เอกสารประกอบการสอน 89 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทที่

2

บทสรปุ

จากการศึกษาและนาเสนอแบบจาลองอะตอม เริ่มต้ังแต่ปี พ.ศ. 2346 โดยเซอร์ จอห์น ดอลตัน
เรื่อยมาจนถึงแบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนในปัจจุบัน พบว่า อะตอม ประกอบด้วยอนุภาค
มูลฐาน จานวน 3 ชนิด ได้แก่ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน โดยอนุภาคเหล่านี้เป็นตัวกาหนดสมบัติ
ของอะตอมแต่ละชนิดที่มีความแตกต่างกัน เช่น การระบุชนิดของธาตุจะข้ึนอยู่กับจานวนโปรตอน รูปแบบ
การจัดเรียงอิเล็กตรอนของแต่ละอะตอม สามารถบ่งบอกสมบัติความเป็นโลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะของ
อะตอมน้ันได้ และจานวนนิวตรอนสามารถใช้เปน็ ขอ้ มูลในการระบุความแตกต่างของไอโซโทปของธาตุได้

นอกจากการนาเสนอแบบจาลองอะตอมแล้ว ยังมีนักวิทยาศาสตร์อีกกลุ่มหน่ึงที่มีความสนใจและ
พยามรวบรวมธาตุท่ีถูกค้นพบ และนามาจัดหมวดหมู่ในรูปแบบต่าง ๆ เพ่ือให้ง่ายต่อการจดจาและทาความ
เข้าใจ เร่ิมตั้งแต่ พ.ศ. 2360 โดยโยฮันน์ โวล์ฟกัง เดอเบอไรเนอร์ เรื่อยมาจนถึง พ.ศ. 2412 โดยดิมิทรี
อิวาโนวิช เมเดเลเอฟ จนเกิดเป็นตารางธาตุท่ีเรียกว่า ตารางพิริออดิก และถูกปรับปรุงอีกเล็กน้อยโดย
เฮนรี มอสลยี ์ เมื่อ พ.ศ. 2455 จนไดเ้ ปน็ ตารางธาตุท่ใี ช้ในปจั จุบนั

การจัดหมวดหมู่ของธาตุในตารางธาตุนั้น ทาให้จาแนกธาตุได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ ได้แก่ กลุ่มธาตุ
เรพรีเซนเททีฟหรือธาตหุ มู่หลกั และกล่มุ ธาตแุ ทรนซชิ นั ทาให้แยกหมวดหมู่ด้วยสมบัตคิ วามเป็นโลหะ อโลหะ
และก่ึงโลหะได้อย่างชัดเจน และยังอธิบายแนวโน้มสมบัติเฉพาะตัวของธาตุตามแนวหมู่และคาบได้
เป็นอย่างดี เช่น ขนาดอะตอม ขนาดไอออน พลังงานไอออไนเซชัน อิเล็กโทรเนกาติวิตี และสัมพรรคภาพ-
อเิ ลก็ ตรอน

เอกสารประกอบการสอน 90 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

3

พันธะเคมี

บทนา พนั ธะเคมี
อะตอมของธาตุชนิดต่าง ๆ ในธรรมชาติ มักจะไม่พบในรูปของอะตอมอิสระ แต่จะพบในรูปของ

สารประกอบท่ีมีทุกสถานะ ได้แก่ แก๊ส ของเหลว และของแข็ง แต่มีอะตอมของธาตุในกลุ่มแก๊สเฉื่อย
(หมู่ VIIIA) ท่พี บว่ามีเสถียรภาพอยู่ได้ในรูปของอะตอมอิสระ และเมื่อพจิ ารณารปู แบบการจัดเรียงอิเลก็ ตรอน
ของแก๊สเฉ่ือย จะเห็นได้ว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอนของมันน้ัน มีจานวน 8 อนุภาค จึงสามารถอนุมานได้ว่า
อะตอมของธาตุใด ๆ ที่มเี วเลนซ์อเิ ลก็ ตรอนตา่ กว่า 8 อนุภาค จะพยายามทาใหต้ วั มนั เองมีเวเลนซ์อเิ ลก็ ตรอน
ครบ 8 อนุภาค เพ่ือให้คงความเสถียรในธรรมชาติไดค้ ล้าย ๆ กับแก๊สเฉ่ือย โดยวธิ ีการทวี่ ่านี้ก็คอื การรวมตัว
กันเองระหว่างอะตอมชนิดเดียวกัน หรือรวมกับอะตอมชนิดอ่ืน ซ่ึงทราบกันดีว่ากฎการรวมตัวตามที่กล่าว
มานี้ เรยี กว่า กฎออกเตต (Octet rule)

การรวมตัวกันของอะตอมของธาตุน้ัน เกิดจากอะตอมสร้างแรงยึดเหน่ียวต่อกัน เรียกว่า พันธะเคมี
สามารถจาแนกได้ 3 รูปแบบ ตามชนิดอะตอมท่ีมารวมตัวกัน ได้แก่ (1) พันธะโคเวเลนต์ เกิดจากการใช้
อิเล็กตรอนร่วมกันระหว่างอะตอมอโลหะด้วยกันเอง (2) พันธะไอออนิก เกิดจากการสร้างแรงดึงดูดระหว่าง
ไอออนบวกและไอออนลบ ซึ่งถือกาเนิดข้ึนมาจากการให้และรับอิเล็กตรอนระหว่างอะตอมของโลหะกับ
อโลหะ ตามลาดบั และ (3) พนั ธะโลหะ เกดิ ขึ้นจากการสรา้ งแรงยึดเหนี่ยวระหวา่ งอะตอมของโลหะท่สี ูญเสีย
เวเลนซ์อิเล็กตรอน และเวเลนซ์อิเล็กตรอนน้ัน สามารถเคล่ือนท่ีไปได้ทวั่ ทั้งก้อนโลหะ จนเกดิ การสร้างพนั ธะ
อย่างกว้างขวาง ซ่ึงการสร้างพันธะในรูปแบบที่แตกต่างกัน จะส่งผลต่อการเกิดสารประกอบที่แตกต่างกัน
รวมถงึ สมบัติของสารประกอบท่ีตา่ งกนั ดว้ ย

กล่าวโดยสรุป พันธะเคมี หมายถึง แรงยึดเหน่ียวภายในโมเลกุลในรูปแบบต่าง ๆ ระหว่างอะตอม
ไอออน หรือโมเลกุล ที่กระทาต่อกนั เพอ่ื เกิดเป็นสารประกอบหรือสารเคมชี นิดต่าง ๆ ท่ีคงความเสถียรอยไู่ ด้
ตามธรรมชาติ
 ลองตอบคาถามตอ่ ไปนี้
1. เพราะเหตุใด อะตอมจงึ ตอ้ งสรา้ งพนั ธะระหวา่ งกัน
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2. พันธะเคมี มกี ่ปี ระเภท อะไรบ้าง
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3. รูปแบบการเกิดพันธะเคมีแตล่ ะประเภท ตามขอ้ 2 มลี กั ษณะเด่นอยา่ งไร
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

เอกสารประกอบการสอน 91 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

3

ผงั มโนทัศน์

พันธะเค ีม

3.1 พนั ธะโคเวเลนต์ (Covalent Bond)

พันธะโคเวเลนต์ คือ พันธะเคมีที่เกิดจากอะตอม 2 อะตอมท่ีใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกัน (การแชร์
อเิ ล็กตรอน) โดยทั่วไปมักเกดิ ระหว่างธาตุอโลหะกับธาตุอโลหะ ซ่ึงมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวติ ี (EN) ใกล้เคียงกัน
และค่าพลงั งานไอออไนเซชนั (IE) สูงท้งั คู่

3.1.1 การเกดิ พนั ธะโคเวเลนต์
พจิ ารณาการเกิดโมเลกุลแก๊สไฮโดรเจน (H2) ซึง่ อะตอมไฮโดรเจนประกอบดว้ ยอเิ ล็กตรอนและ

โปรตอน อย่างละ 1 อนุภาค เมื่ออะตอมเคลื่อนเข้ามาใกล้กัน จะเกิดทั้งแรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนกับ
โปรตอน และแรงผลกั ระหวา่ งอเิ ลก็ ตรอนกบั อเิ ล็กตรอน และโปรตอนกบั โปรตอน ดังน้ี

เอกสารประกอบการสอน 92 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทที่ พนั ธะเคมี

3

หมายเลข 1 คือ …………………………………………
หมายเลข 2 คือ …………………………………………
หมายเลข 3 คือ …………………………………………
หมายเลข 4 คือ …………………………………………

ความยาวพนั ธะ

แบบจาลองแรงดึงดูดและแรงผลักในโมเลกุลแก๊สไฮโดรเจน

ณ สมดุลระหว่างแรงดึงดูดและแรงผลัก นิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนจะอยู่ห่างกัน
74 พโิ กเมตร (pm) ซ่ึงเป็นความยาวพนั ธะของโมเลกุลแก๊สไฮโดรเจน (H2)

การรวมตัวกันของอะตอมไฮโดรเจน จะมีพลังงานมาเกี่ยวข้อง ซ่ึงสามารถอธิบายได้ด้วย
กราฟแสดงการเปลย่ี นแปลงพลงั งานศักย์ ดังรูปท่ี 3.1

รปู ท่ี 3.1 กราฟแสดงการเปลี่ยนแปลงพลงั งานศักย์ในการเกดิ โมเลกุลแก๊สไฮโดรเจน (H2)

ดัดแปลงรปู จาก : http://engineeringoperations.blogspot.com/2011/01/why-hydrogenh2-bond-length-is-74-pm.html

เอกสารประกอบการสอน 93 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

พันธะเค ีมบทท่ี

3
จากรูปท่ี 3.1 อธบิ ายไดต้ ามลาดบั ดงั น้ี
จุดท่ี 1 แสดงระยะห่างระหว่างอะตอมไฮโดรเจน มากกว่า 200 pm (อะตอมเป็นอิสระต่อกัน)
แต่ละอะตอมมีพลังงานศักย์ค่าหนึ่ง พลังงานศกั ย์โดยรวมจงึ มีค่าสูง ทงั้ น้ียังไม่มีแรงกระทาใด ๆ ต่อกัน จึงยัง
ไมเ่ กิดเป็นโมเลกุลไฮโดรเจนได้
จุดท่ี 2 แสดงระยะห่างระหว่างอะตอมไฮโดรเจน ประมาณ 100-200 pm ในระยะนี้ เกิดแรง
ดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนกับโปรตอนระหว่างสองอะตอม มากกว่า แรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนกับ
อิเล็กตรอน และ โปรตอนกับโปรตอน (ยังไม่เกิดสมดุลของแรงท้ังสอง) จึงยังไม่เกิดเป็นโมเลกุลได้
แตพ่ ลังงานศักยโ์ ดยรวมมคี า่ ต่าลง
จุดท่ี 3 แสดงระยะห่างระหว่างนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจน 74 pm ซ่ึงเป็นระยะท่ีเกิดเป็น
โมเลกุลไฮโดรเจนท่ีเสถียรมากที่สุด เนื่องจากแรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนกับโปรตอน เท่ากับ แรงผลัก
ระหว่างอิเล็กตรอนกับอิเล็กตรอน และโปรตอนกับโปรตอน (เกิดสมดุลของแรงทั้งสอง) ทาให้โมเลกุลมี
ผลรวมพลังงานศักย์ต่าที่สุด ซ่ึงมีค่าต่ากว่าเม่ือตอนที่เป็นอะตอมอิสระอยู่ 436 kJ/mole จึงสรุปได้ว่า
โมเลกุลไฮโดรเจนมคี วามยาวพันธะ เท่ากับ 74 pm และมพี ลังงานพันธะ เท่ากับ 432 kJ/mole
จุดท่ี 4 แสดงให้เห็นว่า หากอะตอมเข้าใกล้กันมากกว่านี้ (ระยะห่างน้อยกว่า 74 pm) จะเกิด
แรงผลกั มากขน้ึ จนอะตอมทงั้ สองอยรู่ ่วมกนั เป็นโมเลกลุ ไม่ได้ และพลังงานศกั ยส์ ูงข้นึ อยา่ งรวดเรว็

3.1.2 ชนดิ ของพันธะโคเวเลนต์
พันธะโคเวเลนตเ์ กิดจากการท่ีอโลหะนาเอาเวเลนซ์อิเล็กตรอนมาใช้ร่วมกันเป็นคู่ ๆ เพือ่ ให้แต่ละ

อะตอมมเี วเลนซอ์ ิเล็กตรอนครบแปดตามกฎออกเตต (Octet rule) ซ่งึ กล่าวว่า

อะตอมของธาตุต่าง ๆ ที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน
ไม่เท่ากับ 8 มีแนวโน้มที่จะปรับตัวให้มีเสถียรภาพ
มากข้นึ โดยรวมตวั กนั เองหรือรวมตัวกับอะตอมของ
ธาตุอ่ืนในสัดส่วนท่ีทาให้แต่ละอะตอมมีเวเลนซ์
อิเลก็ ตรอนเทา่ กบั 8 หรอื มจี านวนเทา่ กบั แก๊สเฉือ่ ย

เน่ืองจากการเกิดพันธะเคมี เก่ียวข้องกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนของคู่อะตอมที่ร่วมสร้างพันธะ ดังนั้น
เพ่ือให้เข้าใจได้ง่าย Gilbert Newton Lewis ได้เสนอการเขียนสัญลักษณ์ท่ีแสดงเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่
เกี่ยวข้องกับการเกิดพันธะด้วยจุด เรียกสัญลักษณ์นี้ว่า สัญลักษณ์แบบจุดของลิวอิส (เม่ือเขียนสัญลักษณ์
แบบจดุ ในรูปของโครงสรา้ งโมเลกุล จะเรยี กว่า โครงสร้ำงแบบจดุ ของลิวอสิ )

หลักการเขียน : เขียนจุดเดี่ยวรอบ 4 ด้านของสัญลักษณ์ของธาตุก่อน แล้วค่อยเขียนเติมให้
เป็นคู่ ดงั แสดงในตารางท่ี 3.1

เอกสารประกอบการสอน 94 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

ตารางท่ี 3.1 แสดงสัญลกั ษณ์แบบจดุ ของธาตบุ างชนดิ บทที่
IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA
3
He
Li Be B C N O F Ne พนั ธะเคมี

Na Mg Al Si P S Cl Ar

พนั ธะโคเวเลนต์ แบ่งได้ 3 ชนดิ ได้แก่

(1) พันธะเด่ียว (Single bond) `คือ พันธะที่เกิดจากการใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกัน 1 คู่ เช่น

โมเลกุลไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF)

Hx + F HxF

(2) พันธะคู่ (Double bond) คือ พันธะที่เกิดจากการใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 คู่ เช่น
โมเลกุลแกส๊ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)

2 O + Cx O C Oxx x x x x
xx
xxx xx x x xx

(3) พันธะสาม (Triple bond) คือ พันธะที่เกิดจากการใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกัน 3 คู่ เช่น

โมเลกลุ แกส๊ ไนโตรเจน (N2)

N+N NN

จากโครงสร้างแบบจุด สามารถเขียนเป็นโครงสร้างแบบเส้นได้ โดยการแทนอิเล็กตรอนคู่ร่วม

พนั ธะ 1 คูด่ ว้ ยเส้นทบึ 1 เส้น ดังตารางท่ี 3.2

ตารางท่ี 3.2 แสดงโครงสรา้ งแบบจุดและแบบเสน้ ของพันธะชนดิ ต่าง ๆ

ชนดิ พนั ธะ โครงสร้าง โครงสรา้ ง อิเลก็ ตรอน อิเลก็ ตรอน
แบบจุด แบบเสน้ ค่รู ่วมพันธะ คโู่ ดดเดีย่ ว*

เดี่ยว Hx F HF 1 คู่ 3 คู่

คู่ O C Oxx x x x x
xx x x xx

สาม N N

* หมายเหตุ อิเลก็ ตรอนคู่โดดเด่ียว ใหน้ ับทกุ คู่ ใน 1 โมเลกุล

นอกจากพันธะท้ังสามชนิดท่ีกล่าวมา ยังมีพันธะเดี่ยวอีกชนิดหน่ึงที่เป็นพันธะชนิดพิเศษที่อาจ
เกิดข้ึนได้ในโมเลกุลโคเวเลนต์ น่ันคือ พันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ (Coordinate covalent bond)
ซึ่งเป็นพันธะท่ีมีอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะมาจากอะตอมใดอะตอมหนึ่งเท่านั้น โดยมักจะเกิดจากอะตอมกลาง
ใหอ้ ิเลก็ ตรอน 1 คู่ แก่อะตอมล้อมรอบ เพือ่ เกดิ เป็นพันธะเดียว เช่น แอมโมเนยี มไอออน (NH4+)

เอกสารประกอบการสอน 95 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

3

Hydrogen ion H H

H+ NH HNH

AmHonia H

Amonium ion
การเขียนพันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ มักแสดงด้วยลูกศร โดยหัวลูกศรจะชี้ไปทางอะตอม
พันธะเค ีม
ทีร่ ับคูอ่ ิเล็กตรอน

QR code ลิงกแ์ หลง่ เรยี นรู้ออนไลน์
ตามโครงการ Project 14 ของ สสวท.

เร่ือง การเกดิ พันธะโคเวเลนต์

แบบฝึกหดั ท่ี 3.1 : การเขยี นโครงสรา้ งแบบจุดของลวิ อสิ

1. จงเขียนโครงสร้างแบบจุดของลวิ อิสและสูตรโครงสรา้ งแบบเส้น จากสูตรโมเลกุลที่กาหนดให้

สูตร สตู รโครงสร้าง สูตรโครงสร้าง ชนดิ / จานวน จานวน e- คโู่ ดดเดย่ี ว

โมเลกลุ แบบจดุ แบบเสน้ พนั ธะ รอบอะตอมกลาง

CS2

CO32‒

CCl4

AsF5

TeF6

SO2

เอกสารประกอบการสอน 96 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

3

สตู ร สตู รโครงสรา้ ง สตู รโครงสร้าง ชนิด / จานวน จานวน e- คู่โดดเดี่ยว
โมเลกลุ แบบจุด แบบเส้น พนั ธะ รอบอะตอมกลาง

H2S

XeF2 พนั ธะเคมี

SO32‒

BrF3

XeO2F2

BrF4‒

2. จากตารางในข้อ 1 จงตอบคาถามตอ่ ไปนี้
1) โมเลกลุ ใดบา้ ง เป็นไปตามกฎออกเตต ……………………………………………………………………………….
2) โมเลกุลใดบ้าง ไมเ่ ปน็ ไปตามกฎออกเตต …………………………………………………………………………..
3) โมเลกุลใดบ้าง มีพันธะโคออร์ดเิ นตโคเวเลนต์ ……………………………………………………………………

3. โมเลกุลชนิดหน่ึงเป็นไปตามกฎออกเตต ซึ่งโมเลกลุ น้ีประกอบดว้ ยอะตอมของธาตุคาร์บอน ธาตุออกซิเจน
ธาตุโบรมีน และธาตุไฮโดรเจน อย่างละ 1 อะตอม จงเขียนโครงสร้างแบบจุดและโครงสร้างแบบเส้นของ
โมเลกลุ ท่ีเกิดจากธาตุท่ีกาหนดให้

เอกสารประกอบการสอน 97 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

พันธะเค ีมบทที่

3
3.1.3 โมเลกุลทไ่ี มเ่ ป็นไปตามกฎออกเตต
โมเลกุลโคเวเลนต์ส่วนใหญ่ อะตอมกลางจะมีจานวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเป็นไปตามกฎออกเตต
แตม่ ีบางโมเลกุลท่มี ีจานวนอิเลก็ ตรอนรอบอะตอมกลางมากกว่าหรือน้อยกวา่ 8 อิเล็กตรอน เชน่
3.1.3.1 โมเลกุลทอ่ี ะตอมกลางมอี เิ ล็กตรอนนอ้ ยกว่า 8 อนภุ าค
เชน่ โมเลกุล BF3 มอี ิเลก็ ตรอนรอบอะตอมโบรอน จานวน 6 อิเลก็ ตรอน

3.1.3.2 โมเลกลุ ท่ีอะตอมกลางมอี เิ ลก็ ตรอนมากกวา่ 8 อนภุ าค
เช่น โมเลกุล PCl5 และ SF6 มีอิเล็กตรอนรอบอะตอมฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์ จานวน

10 และ 12 อิเลก็ ตรอน ตามลาดบั

3.1.4 การเขยี นสูตรและเรยี กช่อื สารโคเวเลนต์

3.1.4.1 การเขียนสตู ร

(1) เขียนสัญลักษณ์ของธาตุท่ีเป็นอะตอมกลาง และตามด้วยธาตุที่มาสร้างพันธะ

โดยเรยี งลาดับดงั นี้

B Si C Sb As P N H Te Se S At I Br Cl O F

(2) ถ้าธาตุใดมีจานวนอะตอมมากว่า 1 อะตอม ให้ระบุจานวนอะตอมไว้มุมล่างขวาของ

สญั ลักษณ์ของธาตนุ ้ัน เชน่ CO2 BF3 H2O P2O5 ฯลฯ
(3) จานวนอะตอมตามข้อ (2) หาได้ดงั ตัวอยา่ งตอ่ ไปนี้

ธาตุ C Cl ไขว้เลข 1 ไปเปน็ ตัวห้อย ตัวห้อยที่เป็นเลข 1 จะไม่
หมู่ IVA VIIA ท่ี C และเลข 4 ไปเปน็ นยิ มเขียน จึงเขียนสูตร
มีเวเลนซ์ e- 4e- 7e-
เติม e- อีก 4e- ครบ 8e- 1e- ครบ 8e- ตัวห้อยที่ Cl ได้วา่

C1Cl4 CCl4

3.1.4.2 การเรยี กช่อื
(1) สารโคเวเลนต์ที่โมเลกุลประกอบด้วยธาตุเพียงชนิดเดยี ว ให้เรียกชื่อตามชอ่ื ธาตุนนั้ เช่น
O2 เรยี กชอ่ื เป็น แก๊สออกซเิ จน (Oxygen gas)
Cl2 เรยี กชอื่ เป็น แก๊สคลอรีน (Chlorine gas)

เอกสารประกอบการสอน 98 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

การเติมคาว่า แก๊ส (Gas) นั้น เพื่อระบุสถานะและให้แตกต่างจากชื่ออะตอมของธาตุนั้น บทท่ี
เพราะส่วนใหญโ่ มเลกลุ โคเวเลนต์เหลา่ นี้มกั จะมสี ถานะแกส๊ ท่ีอุณหภมู ิห้อง
3
(2) สารโคเวเลนตท์ ีป่ ระกอบด้วยธาตุตา่ งกนั 2 ชนิด ให้เรยี กชื่อดงั นี้

จานวนอะตอมของธาตุแรก + ชอื่ ธาตตุ วั แรก + จานวนอะตอมของธาตทุ ่ีสอง + ชื่อธาตุตัวที่สอง

ภาษากรีก เปล่ยี นหางเสยี งเป็น ไอด์ (-ide) พนั ธะเคมี

ถา้ มี 1 อะตอม ไมต่ ้องอ่านจานวน (จานวนในภาษากรีก แสดงในตารางที่ 3.3)

ตารางท่ี 3.3 แสดงการใช้ภาษากรีกในการเรยี กจานวนอะตอมในสารโคเวเลนต์

จานวนอะตอม ภาษากรีก จานวนอะตอม ภาษากรีก
เฮกซะ (hexa)
1 มอนอ (mono) 6 เฮปตะ (hepta)
ออกตะ (octa)
2 ได (di) 7 โนนะ (nona)
เดคะ (deca)
3 ไตร (tri) 8

4 เตตระ (tetra) 9

5 เพนตะ (penta) 10

QR code ลงิ กแ์ หลง่ เรยี นรู้ออนไลน์
ตามโครงการ Project 14 ของ สสวท.

เรื่อง การเกิดพันธะโคเวเลนต์

แบบฝกึ หดั ที่ 3.2 : การเขยี นสูตรและเรียกชื่อสารโคเวเลนต์

จงเขียนชอื่ ภาษาอังกฤษและภาษาไทย จากสตู รโมเลกุลของสารโคเวเลนตท์ ่กี าหนดให้

สูตรโมเลกลุ ชอ่ื ภาษาอังกฤษ ชอื่ ภาษาไทย

CO2 Carbon dioxide คารบ์ อนไดออกไซด์

SO2

SO3

N2O

N2O4 Dinitrogen tetraoxide ไดไนโตรเจนเตตระออกไซด์
N2O5

SCl6

P2O5

เอกสารประกอบการสอน 99 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

พันธะเค ีมบทที่ ช่อื ภาษาอังกฤษ ชื่อภาษาไทย
Dichlorine monoxide ไดคลอรีนมอนอกไซด์
3

สตู รโมเลกุล

P4O10
SiCl4
CS2
OF2
PBr3
Cl2O
Cl2O7
NH3
H2O
HCl
H2S

3.1.5 ความยาวพันธะและพลงั งานพนั ธะ
3.1.5.1 ความยาวพันธะ คือ ระยะห่างท่ีสั้นที่สุดระหว่างนิวเคลียสของสองอะตอมท่ีสามารถ

สร้างพันธะแล้วเกิดเป็นโมเลกุลได้ (ศึกษาด้วยเทคนิคการเล้ียวเบนของรังสีเอ็กซ์และการวิเคราะห์สเปกตรัม
ของโมเลกลุ ของสาร)

อย่างไรก็ตาม พันธะระหว่างอะตอมสองชนิด ท่ีอยู่ในโมเลกุลที่แตกต่างกัน ก็จะมีความยาว
ไมเ่ ทา่ กัน ยกตัวอยา่ ง ความยาวพันธะ O−H ในโมเลกลุ ตา่ ง ๆ ดงั ตารางท่ี 3.4

ตารางท่ี 3.4 แสดงความยาวพันธะ (ในหนว่ ยพโิ กเมตร) ระหวา่ ง O−H ในโมเลกลุ ของสารต่างชนิดกนั
สาร สตู รโมเลกุล สตู รโครงสร้างแบบเส้น ความยาวพันธะ O−H (pm)

นา้ H2O 95.8

เมทานอล CH3OH 95.6

กรดไนตรัส HNO2 98.0

จากตารางที่ 3.4 ความยาวพันธะ O−H ในโมเลกุลของสารต่างชนิดกัน มีค่าต่างกันเล็กน้อย
และในโมเลกุลอ่ืน ๆ ก็เป็นเช่นเดียวกัน ดังนั้นจึงมักรายงานค่าความยาวพันธะเป็น ความยาวพันธะเฉล่ีย
ดงั แสดงในตารางที่ 3.5

เอกสารประกอบการสอน 100 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

ตารางที่ 3.5 แสดงความยาวพันธะเฉลี่ย (ในหน่วย pm) ระหว่างอะตอมคู่ตา่ ง ๆ บทท่ี

3

พนั ธะเด่ยี ว พันธะคู่ พันธะสาม
C≡C 120
H−H 74 C−C 154 C=C 134 C≡N 116
N≡N 110
H−F 92 C−N 147 C=N 130

H−Cl 128 N−N 140 N=N 125 พนั ธะเคมี

H−Br 141 O−O 148 O=O 121

H−I 160 C−O 143 C=O 122

H−N 101 C−H 108

H−O 97 C−Cl 177

H−S 134 C−Br 194

S−O 161 C−S 182

F−F 142 Cl−Cl 199

Br−Br 228 I−I 267

(สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 2561)

3.1.5.2 พลังงานพันธะ คือ พลังงานน้อยที่สุดที่ใช้ในการสลายพันธะระหว่างอะตอมภายใน

โมเลกุลโคเวเลนต์ในสถานะแกส๊ ให้ได้อะตอมเดี่ยวในสถานะแกส๊ เชน่

(1) การสลายพนั ธะของแก๊สไฮโดรเจน (H2)

H−H (g) + 436 kJ/mol → 2H (g) ….1

ดดู พลงั งาน 436 kJ/mol เพ่อื สลายพันธะ

(2) การสลายพนั ธะของน้า (H2O)

H−O−H (g) + 502 kJ/mol → H (g) + O−H (g) ….1

O−H (g) + 424 kJ/mol → H (g) + O (g) ….2

ดดู พลังงาน (เฉลย่ี ) 463 kJ/mol เพ่อื สลายพนั ธะ

จะเห็นว่า การสลายพันธะของ H2 มีเพียงขั้นตอนเดียว แต่การสลายพันธะ H2O มีสองข้ันตอน
หรือกล่าวว่ามีการดูดพลังงานสองครั้ง ในการสลายพันธะ O−H ซึ่งแต่ละครั้งใช้พลังงานไม่เท่ากัน แม้จะเป็น

พนั ธะในลักษณะเดียวกันก็ตาม ดังน้ันพลังงานพันธะของ O−H ก็จะแสดงในรูปของ ค่าพลังงานพันธะเฉล่ีย

ในทานองเดยี วกนั กับความยาวพนั ธะเฉล่ีย ตัวอยา่ งพลงั งานพนั ธะเฉลย่ี แสดงในตารางที่ 3.6

เอกสารประกอบการสอน 101 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

3 ตารางที่ 3.6 แสดงพลังงานพนั ธะเฉล่ยี (ในหนว่ ย kJ/mol) ระหว่างอะตอมค่ตู า่ ง ๆ

พนั ธะเด่ียว พนั ธะคู่ พันธะสาม

พันธะเค ีม H−H 436 C−C 348 C=C 614 C≡C 839
H−F 567 C−N 286 C=N 615 C≡N 890
H−Cl 431 N−N 158 N=N 470 N≡N 945
H−Br 366 O−O 144 O=O 498

H−I 298 C−O 360 C=O 804

H−N 391 C−H 413

H−O 463 C−Cl 327

H−S 364 C−Br 285

S−O 521 C−S 289 พลงั งานพันธะเฉลีย่ สามารถนาไปใช้
ในการคานวณพลงั งานของปฏิกริ ยิ าได้นะครับ
F−F 159 Cl−Cl 243

Br−Br 192 I−I 151

(สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี, 2561)

3.1.5.3 การคานวณพลงั งานของปฏิกิรยิ าเคมี (∆H) ในกรณีที่ทราบชนิดและจานวนพันธะ

ปฏกิ ริ ยิ า : Reactant → Product

สลายพนั ธะเดิม สรา้ งพันธะใหม่

ดูดพลงั งานเขา้ ไป คายพลังงานส่วนเกินออกมา

เครื่องหมายเป็นบวก เคร่ืองหมายเป็นลบ

E1 E2
พลงั งานรวมของปฏกิ ริ ิยา (∆H) หาไดจ้ าก

∆H = E1 + E2

เมือ่ ∆H คือ พลังงานรวมของปฏกิ ริ ยิ า (หรอื อาจหมายถึงปริมาณความรอ้ น)
E1 คอื ผลรวมพลังงานทด่ี ดู เขา้ ไปเพอื่ สลายพนั ธะเดมิ ของสารต้ังตน้
E2 คือ ผลรวมพลงั งานทค่ี ายออกมาเมื่อสรา้ งพนั ธะใหม่
เกิดเปน็ สารผลิตภัณฑ์

เอกสารประกอบการสอน 102 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

3

เกร็ดความรู้ พนั ธะเคมี
โมล (mol) เปน็ หน่วยทีบ่ อกจานวนอะตอม ไอออน โมเลกลุ หรอื ส่งิ อนื่ ๆ
ที่มีจานวน 6.02 × 1023 เชน่
1 โมลอะตอม = 6.02 × 1023 อะตอม
1 โมลพันธะ = 6.02 × 1023 พันธะ
1 โมลโมเลกลุ = 6.02 × 1023 โมเลกลุ
โดยทว่ั ไป “โมลโมเลกุล” นยิ มเขยี นส้นั ๆว่า “โมล”

ตัวอย่างท่ี 1 จงคานวณวา่ การเปลี่ยนแปลงตอ่ ไปนี้ ดดู หรอื คายพลงั งานเทา่ ใด
H2 (g) + I2 (g) → 2HI (g)

วิธีทา
ขน้ั ท่ี 1 หาคา่ E1
จากตารางท่ี 3.7 พลงั งานพันธะของ H−H เท่ากบั 436 kJ/โมล
ดังนน้ั สลายพนั ธะ H−H ดดู พลังงานเท่ากับ 436 kJ/โมล × 1 โมล (ตามสัมประสทิ ธท์ิ ด่ี ุลสมการ)

จงึ ใชพ้ ลังงานในการสลายพันธะ = +436 kJ (เครือ่ งหมายบวก หมายถงึ ดดู พลงั งาน)
ในทานองเดียวกนั

พลังงานในการสลายพนั ธะ I−I จานวน 1 โมล = +151 kJ
ดงั นัน้ E1 = (+436 kJ) + (+151 kJ) = +587 kJ
ขั้นท่ี 2 หาค่า E2
จากตารางที่ 7 พลังงานพนั ธะของ H−I เทา่ กับ 298 kJ/โมล
ดงั นั้น สร้างพันธะ H−I คายพลงั งานเทา่ กับ 298 kJ/โมล × 2 โมล
จงึ ใช้พลังงานในการสร้างพนั ธะ = -596 kJ (เคร่ืองหมายลบ หมายถงึ คายพลังงาน)
ขัน้ ที่ 3 คานวณ ∆H

∆H = E1 + E2 = (+587 kJ) + (-596 kJ) = -9 kJ

ตอบ เป็นการเปลยี่ นแปลงแบบคายพลงั งาน เท่ากบั 9 กิโลจูล

ตัวอย่างท่ี 2 การเปล่ียนแปลงต่อไปนี้ ดูดหรอื คายพลังงานเทา่ ใด

(คิดอีกวิธีหนึง่ ซง่ึ ต่างจากตวั อย่างที่ 1)

2NH3 (g) → N2 (g) + 3H2 (g)
วธิ ีทา

2NH3 (g) → N2 (g) + 3H2 (g)
6(N−H) → N≡N + 3(H−H)

(NH3 1 โมล มี N-H อยู่ 3 พันธะ ดงั น้นั 2 โมล จึงเทา่ กบั 6 พนั ธะ เป็นทมี่ าของ 6(N-H))

เอกสารประกอบการสอน 103 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

3

6 mol × 391 kJ/mol → [1 mol × (-945 kJ/mol)] + [3 mol × (-436 kJ/mol)]

(+2346 kJ) → (-2253 kJ)

∆H = E1 + E2 = (+2346 kJ) + (-2253 kJ) = +93 kJ

ตอบ เป็นการเปล่ียนแปลงแบบดดู พลังงาน เทา่ กับ 93 กิโลจูล

พันธะเค ีม QR code ลิงกแ์ หล่งเรยี นรอู้ อนไลน์
ตามโครงการ Project 14 ของ สสวท.
เรือ่ ง ความยาวพนั ธะ และ พลงั งานพนั ธะ ตามลาดับ

แบบฝกึ หัดที่ 3.3 : ความยาวพันธะและพลังงานพันธะ

1. เรียงลาดับความยาวพันธะโคเวเลนต์ จากสน้ั ไปยาว ………………..….. < …………….……… < ………..………….

2. เรยี งลาดับพลงั งานพันธะโคเวเลนต์ จากน้อยไปมาก ………………..….. < …………….……… < ………..………….

3. จงเปรยี บเทยี บความยาวพันธะระหวา่ ง N กบั N ในโมเลกลุ N2 และ N2H2

จากสูตรโมเลกุล จงเขียนสตู รโครงสร้าง เปรียบเทยี บ

N2 N2H2  ความยาวพนั ธะ ระหวา่ ง N กับ N

โครงสร้างแบบจุด โครงสร้างแบบจุด ในโมเลกุล N2  สั้นกว่า  ยาวกวา่ ใน N2H2
เพราะ………………………………………………………………....

…………………………………………………………………………..

โครงสร้างแบบเสน้ โครงสร้างแบบเสน้  พลังงานพนั ธะระหวา่ ง N กับ N
ในโมเลกลุ N2  นอ้ ยกวา่  มากกว่า ใน N2H2
เพราะ………………………………………………………………....

…………………………………………………………………………..

4. จงเขยี นโครงสร้างแบบเส้น พรอ้ มกับคานวณพลงั งานท่ใี ชส้ ลายพนั ธะท้ังหมดในโมเลกุลที่กาหนดให้
สูตรโมเลกุล โครงสร้างแบบเสน้ คานวณพลังงานทีใ่ ช้สลายพันธะท้งั หมด ในหนว่ ย kJ/mol

CO32‒

CHOBr

HCN

เอกสารประกอบการสอน 104 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

5. ปฏกิ ิริยาเคมีต่อไปน้ี เป็นประเภท ดดู พลังงาน หรอื คายพลงั งาน ปรมิ าณกี่กิโลจูล บทท่ี

3

2C2H2 (g) + 5O2 (g) 2H2O (g) + 4CO2 (g)
สารตัง้ ต้น (ทางซ้ายของลูกศร) สารผลติ ภัณฑ์ (ทางขวาของลูกศร)

เขียนโครงสรา้ งแบบเสน้ เขียนโครงสร้างแบบเส้น

พนั ธะเคมี

คานวณพลงั งานในการสลายพนั ธะ (ดดู พลังงาน) คานวณพลังงานในการสรา้ งพันธะ (คำยพลงั งาน)

คานวณพลงั งานรวมของปฏิกิรยิ า (∆H)
∆H = …………………………………………………………….…………………………. = ……………….…kJ

เป็นปฏกิ ิริยาประเภท  ดูดพลงั งาน  คายพลังงาน ปริมาณ………………..kJ
6. จงคานวณพลังงงานของปฏิกิริยาการเผาไหม้ของแก๊สเอทิลีน และให้ตอบด้วยว่าเป็นปฏิกิริยาดูดหรือ
คายพลังงาน

C2H4 (g) + 3O2 (g) → 2CO2 (g) + 2H2O (g)

7. จากปฏิกิริยา HF (g) + Cl2 (g) → HCl (g) + ClF (g) เป็นปฏิกิริยาดูดพลังงาน 120 kJ จงคานวณ
พลงั งานพนั ธะ Cl‒F

เอกสารประกอบการสอน 105 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

พันธะเค ีมบทท่ี

3
3.1.6 แนวคดิ เกี่ยวกับเรโซแนนซ์
เรโซแนนซ์ (Resonance) คือ ปรากฏการณ์ท่ีไม่สามารถเขียนสูตรโครงสร้างเพียงหนึ่งสูตร
เพอื่ แทนสมบัตขิ องสารบางชนิดได้อย่างถกู ต้อง ตอ้ งเขียนสูตรโครงสร้างมากกวา่ 1 สูตร จงึ จะตรงกบั สมบตั ิท่ี
แท้จรงิ ของสารน้นั การเกดิ เรโซแนนซ์ทาให้โมเลกลุ มคี วามเสถยี รเพ่ิมขึ้น โครงสรา้ งท่ีแสดงการเกิดเรโซแนนซ์
เรียกวา่ โครงสรำ้ งเรโซแนนซ์ เช่น โอโซน (O3) มี 2 โครงสรา้ งเรโซแนนซ์ (แบบท่ี A และ B)

การท่ีพันธะระหว่าง O กับ O ทั้งสองเหมือนกันนั้น เกิดจากการที่อิเล็กตรอน 1 คู่ สร้างพันธะ
โคเวเลนต์ตามปกติ และอิเล็กตรอน 1 คู่ เคล่ือนไปมาระหว่างอะตอมทั้งสาม หรอื กลา่ ววา่ ออกซิเจนแต่ละคู่
ใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 1½ คู่ และสามารถเขียนโครงสร้างเป็นตัวแทนของโครงสร้างเรโซแนนซ์ทั้ง 2 แบบ
(A และ B) ได้ตามแบบ C ซ่ึงเรยี กวา่ โครงสร้ำงเรโซแนนซ์ผสม (Resonance hybrid structure)

โครงสร้างเรโซแนนซอ์ าจพบในโมเลกลุ หรอื ไอออนชนิดอน่ื ๆ ดงั ตัวอยา่ งตอ่ ไปน้ี

ซัลเฟอรไ์ ดออกไซด์ (SO2)

เบนซีน (C6H6)

3.1.7 รูปร่างของโมเลกุลโคเวเลนต์
รูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์ จะข้ึนอยู่กับจานวนพันธะ (จานวนอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ) และ

จานวนอิเล็กตรอนคู่โดดเด่ียวรอบอะตอมกลาง เราสามารถทานายรูปรา่ งโมเลกุลโคเวเลนต์โดยใช้แบบจาลอง
กำรผลักระหว่ำงคู่อิเล็กตรอนที่อยู่ในวงเวเลนซ์ (Valence Shell Electron Pair Repulsion model,
VSEPR) พิจารณาจานวนอิเล็กตรอนรอบอะตอมกลาง เฉพาะที่อยู่ในระดับพลังงานนอกสุด ซ่ึงอิเล็กตรอนท่ี
เกีย่ วข้องกับเกิดพันธะ จะมกี ารจดั ตวั ให้หา่ งกันมากทีส่ ุด เพ่ือลดแรงผลกั ระหว่างค่อู ิเล็กตรอน รูปร่างโมเลกุล
จะพิจารณาใน 2 กรณี ดงั น้ี

เอกสารประกอบการสอน 106 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

3.1.7.1 โมเลกลุ ท่ีอะตอมกลางไม่มอี เิ ลก็ ตรอนค่โู ดดเดี่ยว บทที่
มีสูตรท่ัวไป คือ ABx เมื่อ A = อะตอมกลาง, B = อะตอมที่มาสร้างพันธะ และ x = ตัวเลข
3
แสดงจานวนอะตอมท่ีมาสร้างพนั ธะ ตัวอย่างและรูปร่างโมเลกุล แสดงในตารางที่ 3.7

ตารางที่ 3.7 ตัวอยา่ งรูปร่างโมเลกลุ โคเวเลนต์ท่ีอะตอมกลางไมม่ อี ิเล็กตรอนคโู่ ดดเดย่ี ว

สตู ร จานวนอะตอม รูปรา่ งโมเลกุล ตัวอย่างสารโคเวเลนต์ พนั ธะเคมี
ทว่ั ไป ท่มี าสร้างพนั ธะ BeH2, CO2, CS2
180o
AB2 ………
BA B

ชอื่
ชื่อรปู ร่าง…………………………………….

AB3 ……… ชอ่ื รปู ร่าง……………………………………. BF3, BCl3, CH2O,
AB4 ……… COCl2, NO3‒, CO32‒
B
CH4, CCl4, NH4+, SiH4,
109.5o PO43‒, SO42‒, ClO4‒

B AB
B

ช่อื รูปร่าง…………………………………….

AB5 ……… B PCl5, AsF5, PF5
B A B90o

B120o
B

ชอ่ื รูปรา่ ง…………………………………….

AB6 ……… B SF6, TeF6
B B90o

A
B B90o

B

หมายเหตุ : ช่ือรปู ร่าง…………………………………….
กระดาษ และ
หมายถึง พันธะที่อยู่บนระนาบกระดาษ หมายถึง พันธะที่พุ่งออกมาด้านหน้าของระนาบ
หมายถงึ พันธะท่ีพุง่ ไปดา้ นหลงั ของระนาบกระดาษ

เอกสารประกอบการสอน 107 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

พันธะเค ีมบทที่

3
3.1.7.2 โมเลกลุ ที่อะตอมกลางมอี เิ ลก็ ตรอนคู่โดดเดย่ี ว
มีสูตรท่ัวไป คือ ABxEy เมื่อ A = อะตอมกลาง, B = อะตอมท่ีมาสร้างพันธะ, x = ตัวเลข
แสดงจานวนอะตอมท่ีมาสร้างพันธะ, E = สัญลักษณ์แทนอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวรอบอะตอมกลาง และ y =
ตัวเลขแสดงจานวนอิเล็กตรอนคโู่ ดดเดี่ยวรอบอะตอมกลาง ตัวอย่างและรปู รา่ งโมเลกุล แสดงในตารางท่ี 3.8
ในโมเลกุลท่ีมีท้ังอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ (Bonded pair electron, Bp) และอิเล็กตรอน
คโู่ ดดเด่ยี ว (Lone pair electron, Lp) จะมแี รงผลักกันระหว่างอิเล็กตรอน แสดงแนวโน้มดังน้ี

Lp-Lp > Lp-Bp > Bp-Bp

ตารางที่ 3.8 ตวั อยา่ งรูปรา่ งโมเลกุลโคเวเลนต์ทีอ่ ะตอมกลางมอี ิเล็กตรอนคโู่ ดดเดีย่ ว

จานวน จานวน

อะตอม อเิ ล็กตรอน สตู รท่วั ไป รูปร่างโมเลกลุ ตัวอยา่ ง
ท่มี าสร้าง คูโ่ ดดเด่ยี ว*

พันธะ (คู่)

1 ……………. SO2, O3

ชอื่ รปู ร่าง………………………………

2 ……………. H2O, H2S
2

ชอื่ รปู รา่ ง………………………………

3 ……………. ชอ่ื รปู ร่าง……………………………… XeF2
3 1 ……………. ชื่อรปู รา่ ง………………………………
NH3, PH3,
เอกสารประกอบการสอน PCl3, NCl3,
SO32‒,
ClO3‒

108 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

ตารางที่ 3.8 ตวั อยา่ งรูปรา่ งโมเลกุลโคเวเลนตท์ ี่อะตอมกลางมอี เิ ลก็ ตรอนคู่โดดเดย่ี ว บทท่ี

จานวน จานวน 3

อะตอม อิเล็กตรอน สูตรทั่วไป รปู ร่างโมเลกลุ ตัวอยา่ ง
ทม่ี าสร้าง คโู่ ดดเด่ยี ว*

พันธะ (ค)ู่ พนั ธะเคมี

2 ……………. ClF3, BrF3

ชอ่ื รูปร่าง………………………………

SF4,

1 ……………. XeO2F2,

TeCl4
4 ช่ือรูปรา่ ง………………………………

2 ……………. XeF4,
BrF4‒

ชอ่ื รปู รา่ ง………………………………

5 1 ……………. BrF5,
XeOF4, IF5
ช่ือรปู ร่าง………………………………
*จานวนอิเล็กตรอนค่โู ดดเดีย่ ว นบั เปน็ คู่ โดยดจู ากอะตอมกลางเทา่ นน้ั

QR code ลิงกแ์ หล่งเรยี นรู้ออนไลน์
ตามโครงการ Project 14 ของ สสวท.
เรือ่ ง รูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์ ตอนที่ 1 และ 2 ตามลาดบั

เอกสารประกอบการสอน 109 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

3 3.1.8 สภาพขวั้ ของโมเลกลุ โคเวเลนต์

การที่จะบอกสภาพข้ัวของโมเลกุลโคเวเลนต์ จะต้องเข้าใจการพิจารณาสภาพขั้วของพันธะ

เสยี กอ่ น

3.1.8.1 สภาพข้วั ของพนั ธะโคเวเลนต์

พันธะเค ีม พิจารณาจากผลตา่ งของคา่ EN (∆EN) แบ่งไดเ้ ปน็ 2 ลกั ษณะ ดงั ต่อไปน้ี

(1) พันธะโคเวเลนตไ์ มม่ ีขว้ั

ธาตุอโลหะชนิดเดียวกัน (ค่า EN เท่ากัน หรือ ∆EN = 0 ) มาสร้างพันธะกัน จะเกิดพันธะ

โคเวเลนต์แบบไมม่ ีขว้ั เชน่ H−H, Cl−Cl, O=O, N≡N

(2) พนั ธะโคเวเลนต์มขี ้วั

อะตอมอโลหะท่ีมีค่า EN ต่างกัน มาสร้างพันธะโคเวเลนต์กัน ดังน้ันอิเล็กตรอนท่ีใช้ร่วมกัน

จึงไม่ได้อยู่ก่ึงกลางระหว่างอะตอมท้ังสอง แต่มันจะโน้มเอียงไปทางด้านท่ีมีค่า EN สูง ซึ่งจะแสดงอานาจ

ไฟฟ้าค่อนข้างลบ (แทนด้วย δ‒) ส่วนธาตุที่มีค่า EN ต่า จะแสดงอานาจไฟฟ้าค่อนข้างบวก (แทนด้วย δ+)

หรืออาจแทนด้วยเคร่ืองหมาย โด ย หั ว ลู ก ศ ร ชี้ ไป ใน ทิ ศ ข อ ง อ ะ ต อ ม ที่ แ ส ด ง อ า น า จ ไฟ ฟ้ า

ค่อนขา้ งลบ สว่ นท้ายให้อย่ใู นบริเวณอะตอมทแี่ สดงอานาจไฟฟ้าค่อนข้างบวก เชน่

หรือ

F หรอื F
B B
FF FF

 

3.1.8.2 สภาพข้วั ของโมเลกลุ โคเวเลนต์
พจิ ารณาจากสมมาตรของโมเลกุล หรือ การหักล้างกันระหว่างแรงเนื่องจากสภาพขั้วพันธะ

ภายในโมเลกุลนนั้ ๆ แบ่งได้ 2 กรณี คือ
(1) โมเลกลุ ไม่มขี ้วั
เกิดกับโมเลกุลท่ีสมมาตร ในลักษณะท่ีทาให้แรงเนื่องจากสภาพขั้วพันธะหักล้างกันหมด

เช่น CO2 Cl2 H2O2 BeCl2 BF3 SiH4 CCl4 PCl5 AsF5 SF6 TeF6

ขวั้ พันธะ Cl F F F
Cl C ClCl F F
OCO Te

F

เอกสารประกอบการสอน 110 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

(2) โมเลกลุ มขี ้ัว บทที่

3

เกิดกับโมเลกุลที่ไม่สมมาตร ในลักษณะท่ีทาให้แรงเนื่องจากสภาพข้ัวพันธะหักล้างกัน

ไม่หมด เชน่ CHCl3 NH3 H2O SO2 XeF2 I3‒ ขวั้ โมเลกุล

H

Cl C ClCl H N HH O พนั ธะเคมี
HH
ขั้วพนั ธะ

ความแรงของสภาพข้ัวพันธะและสภาพขั้วของโมเลกุล จะแปรผันตรงต่อกัน โดยจะ
พิจารณาจากผลต่างของค่า EN (∆EN) ระหว่างสองอะตอมท่ีสร้างพันธะกัน ถ้า ∆EN มากกว่า ก็แสดงว่า
มสี ภาพข้วั พันธะที่แรงกวา่ และส่งผลให้สภาพขว้ั โมเลกลุ แรงกวา่ (โมเลกลุ มขี ัว้ เดน่ ชดั ขึ้น)

3.1.8.3 หลักการพจิ ารณาสภาพขั้วโมเลกุล โดยอาศยั การรวมเวกเตอรข์ องขว้ั พนั ธะ

พจิ ารณาผลบวกเวกเตอร์ของขว้ั พนั ธะ ซ่ึงต้องดูทัง้ ขนาดและทิศทาง เช่น

A. + ผลรวมคอื หรือ

B. + ผลรวมคอื หรือ

C. + ผลรวมคือ หรือ

การรวมกันของเวกเตอร์จะรวมแบบหางต่อหัว กล่าวคือ หางของเวกเตอร์ท่ี 2 ต่อท่ีหัวของ
เวกเตอร์ท่ี 1 (ทิศทางคงเดิม) ดังน้ัน เวกเตอร์รวมจะมที ิศทางจากหางของเวกเตอร์ท่ี 1 ไปยังหัวของเวกเตอร์
ที่ 2 อาศยั หลักการดังกลา่ ว เพ่ือพจิ ารณาสภาพขว้ั โมเลกลุ ดงั ตัวอย่างต่อไปน้ี

ตวั อยา่ งที่ 1 โมเลกุล BeCl2 มีรูปรา่ งเป็นเส้นตรง

Cl Be Cl ผลบวกของเวกเตอร์ คือ += =0

เวกเตอร์ 2 เวกเตอร์ มีขนาดเท่ากัน แต่ทิศทางตรงข้าม ผลรวมเวกเตอร์เป็นศูนย์ แสดงว่า
เป็นโมเลกุลไม่มขี ้ัว

ตวั อยา่ งที่ 2 โมเลกุล NH3 มรี ปู ร่างพรี ะมดิ ฐานสามเหล่ยี ม

N H ผลบวกของเวกเตอร์ คือ + + = =

HH

เวกเตอร์ 3 เวกเตอร์ มีขนาดเท่ากัน และทิศทางพุ่งเข้าหาอะตอม N ผลรวมเวกเตอร์ไม่เป็นศูนย์ และ
มีทิศทางช้ขี ึ้น แสดงวา่ เป็นโมเลกลุ มีขั้ว

เอกสารประกอบการสอน 111 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

พันธะเค ีมบทท่ี

3
สภาพขั้วโมเลกุลของสารโคเวเลนต์ เป็นสมบัติของแต่ละโมเลกุลและส่งผลโดยตรงต่อการ
สรา้ งแรงยดึ เหนย่ี วระหวา่ งโมเลกลุ และเป็นตัวกาหนดสมบัติทางกายภาพของสารโคเวเลนตน์ ั้น ๆ ดว้ ย อาทิ
จุดหลอมเหลวและจุดเดือด การเปล่ียนสถานะ ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไป ความร้อนแฝงของการ
หลอมเหลว ความดันไอ และสมบตั กิ ารละลายในตวั ทาละลาย ซงึ่ จะกลา่ วรายละเอยี ดในหวั ข้อต่อไป

QR code ลิงกแ์ หลง่ เรยี นรูอ้ อนไลน์
ตามโครงการ Project 14 ของ สสวท.
เรื่อง สภาพข้วั ของโมเลกลุ โคเวเลนต์

3.1.9 แรงยดึ เหนย่ี วระหว่างโมเลกลุ
โมเลกุลของสารโคเวเลนต์ จะยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงระหว่างโมเลกุล ซ่ึงเป็นแรงทางไฟฟ้าที่

เป็นผลมาจากสภาพข้ัวโมเลกุล ทาให้สารโคเวเลนต์ยึดเกาะกันอยู่เป็นกลุ่มก้อนได้ ยกตัวอย่างเช่น เมื่อเรา
ค่อย ๆ เทน้าลงบนพ้ืน น้าจะแผ่กระจายและไหลตามกันไป เพราะโมเลกุลของน้าที่อยู่ใกล้เคียงกันสร้าง
แรงยึดเหน่ียวกันอย่างต่อเน่ือง จนกว่าจะได้รับพลังงานความร้อนท่ีมากพอที่จะทาลายแรงยึดเหนี่ยวนี้ได้
โมเลกุลของน้าจึงจะเปล่ียนเป็นสถานะแก๊ส (โมเลกุลเป็นอิสระต่อกัน) ในท่ีสุด ซึ่งแรงยึดเหน่ียวระหว่าง
โมเลกุล ไม่จัดว่าเป็นพันธะโคเวเลนต์ เน่ืองจากไม่มีการใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกัน จะเป็นเพียงแรงดึงดูด
ทางไฟฟา้ อย่างอ่อน ๆ เทา่ นน้ั

หากจาแนกแรงยึดเหน่ียวระหว่างโมเลกุล โดยใช้เกณฑ์ของสภาพขั้วโมเลกุลมาพิจารณา
สามารถแบ่งออกเป็น 3 กลมุ่ หลัก ๆ ดงั นี้

3.1.9.1 แรงยดึ เหนีย่ วระหว่างโมเลกุลไมม่ ีข้วั มี 1 ชนิด ไดแ้ ก่
(1) แรงแผ่กระจาย หรือ แรงลอนดอน เป็นแรงระหว่างโมเลกุลไม่มีข้ัวกับโมเลกุลไม่มีขั้ว

แรงนี้เกิดข้ึนเนื่องจากอิเล็กตรอนในโมเลกุลเคลื่อนที่ตลอดเวลา ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในบริเวณ
หนึ่งๆ เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา จึงทาให้โมเลกุลเกิดข้ัวอย่างอ่อนๆ ขึ้นในขณะหนึ่ง และชักนาให้โมเลกุล
ขา้ งเคียงกลายเป็นโมเลกลุ มีขั้วชั่วขณะ ดงั ตัวอยา่ งในรปู ที่ 3.2

แรงนี้เปน็ แรงอย่างอ่อน ทเ่ี พิ่มข้ึนตามมวลโมเลกุลหรือขนาดโมเลกุล ยังถือว่าแรงชนดิ นี้เป็น
แรงพืน้ ฐานที่พบในโมเลกุลโคเวเลนตท์ ุกชนิด

รูปท่ี 3.2 แสดงการเกดิ แรงแผก่ ระจาย (แรงลอนดอน) ระหวา่ งโมเลกลุ ของแก๊สไฮโดรเจน (H2)

ดัดแปลงรปู จาก : http://rabett.blogspot.com/2018/03/dear-judge-alsop-putting-on-pressure.html

เอกสารประกอบการสอน 112 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

3.1.9.2 แรงยดึ เหนย่ี วระหว่างโมเลกลุ มีข้ัว มี 2 ชนดิ ได้แก่ บทท่ี
(1) แรงดึงดูดระหว่างข้ัว หรือ แรงไดโพล เป็นแรงระหว่างโมเลกุลมีขั้วกับโมเลกุลมีข้ัว
3
แรงน้ีเกิดขึ้นเนื่องจากแรงดึงดูดทางไฟฟ้าระหว่างอะตอมท่ีมีอานาจไฟฟ้าค่อนข้างบวกของโมเลกุลหน่ึงกับ
อะตอมท่ีมีอานาจไฟฟ้าค่อนข้างลบของโมเลกุลข้างเคียง ทาให้โมเลกุลโคเวเลนต์ยึดเหน่ียวกันได้ ตัวอย่าง พนั ธะเคมี
ดังรูปท่ี 3.3 ท่ีอะตอมคลอรีนของ HCl โมเลกุลที่ 1 ซ่ึงมีอานาจไฟฟ้าค่อนข้างลบ สร้างแรงยึดเหน่ียวกับ
อะตอมไฮโดรเจน ซ่ึงมอี านาจไฟฟ้าค่อนข้างบวก ของ HCl โมเลกลุ ที่ 2 (แสดงดว้ ยเส้นประ)

รูปท่ี 3.3 แสดงการเกิดแรงดึงดูดระหวา่ งขว้ั ของโมเลกุลไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl)

ดดั แปลงรปู จาก : https://www.coursehero.com/sg/organic-chemistry/intermolecular-forces/

(2) พนั ธะไฮโดรเจน เปน็ แรงยึดเหน่ียวระหว่างโมเลกุลท่ีเกิดข้นึ กบั โมเลกุลชนิดมีข้วั รว่ มกับ
การมีพันธะระหว่าง ธาตุ H กับธาตุที่มีค่า EN สูง และขนาดเล็กอยู่ในโมเลกุล ได้แก่ ฟลอู อรนี (F) ออกซเิ จน
(O) และไนโตรเจน (N) และธาตุ F, O, N มีอเิ ล็กตรอนคู่โดดเดยี่ ว พันธะระหว่างธาตุ H กบั ธาตุ F, O, N จงึ มี
ค่า ∆EN สูงมาก สภาพขั้วของโมเลกุลจึงมากขึ้น พันธะไฮโดรเจนเกิดข้ึนระหว่างอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวของ
อะตอม F, O, N ของโมเลกุลหนึ่ง กับอะตอม H ของอีกโมเลกุลหนึ่ง ดังรูปที่ 3.4 (แสดงด้วยเส้นประ)
โดยพันธะไฮโดรเจนจะแข็งแรงกว่าแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลชนิดอ่ืน ๆ ซึ่งหากจะทาลายพันธะไฮโดรเจน
จะต้องใช้พลังงานสงู กว่า 40 kJ/mol (Chang, 2010)

รูปที่ 3.4 แสดงการเกดิ พนั ธะไฮโดรเจน (เสน้ ประสีแดง) ในโมเลกลุ ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF)
แอมโมเนยี (NH3) และน้า (H2O)

เอกสารประกอบการสอน 113 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

3
3.1.9.3 แรงยึดเหน่ียวระหว่างโมเลกลุ ไมม่ ีข้วั กบั โมเลกุลมขี ั้ว มี 1 ชนิด ไดแ้ ก่
(1) แรงเหน่ียวนา แรงนี้เกิดขึ้นเนื่องจากโมเลกุลมีข้ัวไปเหน่ียวนาให้โมเลกุลไม่มีขั้ว
กลายเป็นโมเลกุลมีข้ัวช่ัวคราว จึงเกิดแรงดึงดูดข้ึนระหว่างโมเลกุลท้ังสอง เช่น น้า (H2O) เป็นโมเลกุลมีขั้ว
เหน่ียวนาให้แก๊สออกซิเจน (O2) ซ่ึงเป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว เกิดสภาพขั้วข้ึนมาช่ัวขณะหน่ึง จึงทาให้
แก๊สออกซเิ จนละลายในน้าไดเ้ ล็กน้อย ตวั อยา่ งดงั รปู ที่ 3.5
พันธะเค ีม

รูปท่ี 3.5 แสดงการเกิดแรงเหน่ียวนาระหวา่ งโมเลกลุ ของน้า (มขี ว้ั ) กบั โมเลกลุ ของแกส๊ ออกซิเจน (ไมม่ ีข้วั )

แรงยึดเหน่ียวระหว่างโมเลกุลที่กล่าวมาทั้งหมดนั้น ล้วนแต่เป็นผลมาจากสภาพขั้วของ
โมเลกุล และสามารถนาไปสกู่ ารอธบิ ายสมบตั ิของสารโคเวเลนต์ได้ ซ่ึงจะกลา่ วในหัวขอ้ ตอ่ ไป

3.1.10 ผลของสภาพข้วั โมเลกลุ และแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่มีต่อสมบัติของสารโคเวเลนต์
3.1.10.1 ผลของสภาพขวั้ โมเลกุลทีม่ ีต่อการละลาย
เมื่อสามารถระบุสภาพข้ัวของโมเลกุลได้ จะทาให้เกิดประโยชน์ต่อการเลือกตัวทาละลายที่

จะใช้เป็นตัวกลางในการศึกษาปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารใด ๆ ได้ สามารถนาไปใช้อธิบายเก่ียวกับการละลาย
ของสารในรา่ งกาย และการใชป้ ระโยชน์ในชวี ติ ประจาวันไดอ้ ยา่ งมากมาย ยกตัวอยา่ งเชน่

(1) การศกึ ษาสีของแก๊สคลอรีน (Cl2) จากการทาปฏิกริ ิยาระหว่างสารละลายโซเดียมไฮโป-
คลอไรต์ (NaClO) กับสารละลายกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ดังสมการ ถ้าหากปล่อยให้เกิดปฏิกิริยาไปเรื่อย ๆ
แกส๊ คลอรีนก็จะระเหยไปในอากาศ เนื่องจากแก๊สคลอรนี เปน็ โมเลกลุ ไมม่ ีข้ัว จึงไมล่ ะลายในสารละลายท่ีมีน้า
เป็นตัวทาละลายได้ ทาให้สังเกตสีได้ยาก จึงต้องใชค้ าร์บอนเตตระคลอไรด์ (CCl4) ซง่ึ เป็นตวั ทาละลายไม่มีขั้ว
เป็นตัวดักจับแกส๊ คลอรีนทเี่ กิดขนึ้ ทาให้สงั เกตสขี อง Cl2 ไดง้ ่ายข้ึน

NaClO (aq) + HCl (aq) → Cl2 (g) + H2O (l) + NaCl (aq)

(2) สารชาระล้างประเภทตา่ ง ๆ เชน่ สบู่ แชมพู น้ายาล้างจาน ลว้ นมีองค์ประกอบของสาร
ชาระล้างท่ีมีโครงสร้างโมเลกุลท่ีประกอบด้วยส่วนมีข้ัวและส่วนไม่มีข้ัวในโมเลกุลเดียวกัน (ตัวอย่าง
ดังรูปที่ 3.6) ซึ่งส่วนไม่มีข้ัวจะละลายไขมันได้ดี เพราะไขมันเป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว แต่ส่วนท่ีมีข้ัวของ
สารชาระล้างจะละลายได้ดีในน้า เพราะน้าเปน็ โมเลกุลมขี ้ัว จึงทาให้สามารถชาระล้างไขมันออกจากรา่ งกาย
หรือภาชนะต่าง ๆ ได้

รปู ท่ี 3.6 แสดงโครงสรา้ งโมเลกลุ ของสารชาระล้าง

เอกสารประกอบการสอน 114 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

จากตัวอย่างท่ีกล่าวมา จะเห็นได้ว่า สารมีข้ัวจะละลายได้ดีในสารมีข้ัว และสารไม่มีข้ัวจะ บทที่
ละลายได้ดีในสารไม่มีขั้ว หรืออาจกล่าวว่าสารท่ีมีสภาพข้ัวเหมือนกันจะละลายกันได้ดี ซึ่งเรียกหลักการ
น้ีว่า like dissolve like 3

3.1.10.2 ผลของแรงยดึ เหน่ยี วระหว่างโมเลกุลท่ีมีตอ่ จดุ เดอื ด พนั ธะเคมี
เม่อื พิจารณารปู ที่ 3.7 จะพบประเด็นขอ้ สรุปต่าง ๆ ดงั น้ี
(1) สารประกอบของหมู่ 4A ได้แก่ CH4 SiH4 GeH4 และ SnH4 ซึ่งทั้งหมดเป็นโมเลกุล

ไม่มีข้ัว (มีแรงยึดเหน่ียวระหว่างโมเลกุลชนิดแรงลอนดอน) จะมีจุดเดือดสูงขึ้นตามคาบ เน่ืองจากขนาด
โมเลกุลใหญข่ ึน้ (มวลโมเลกลุ มากข้ึน) แสดงให้เห็นวา่ มวลโมเลกุลมากข้ึน แรงยดึ เหนีย่ วระหวา่ งโมเลกุลกจ็ ะ
มากขึ้นด้วย ทาให้จุดเดือดสูงขึ้น และก็มีผลในทานองเดียวกันกับสารประกอบของหมู่ 5A – 7A ในคาบที่
3 - 5 (ยกเว้น คาบที่ 2)

(2) สารประกอบของหมู่ 5A – 7A คาบที่ 2 ได้แก่ NH3 HF และ H2O ซึ่งเป็นโมเลกุลมีขั้ว
มีจุดเดือดสูงกว่าสารประกอบในหมู่เดียวกันอย่างเห็นได้ชัด เน่ืองจากสารประกอบเหล่าน้ี มีแรงดึงดูด
ระหว่างขว้ั รว่ มกบั พันธะไฮโดรเจน จงึ ส่งผลให้มแี รงยดึ เหนย่ี วระหว่างโมเลกลุ สูงข้ึนมากเป็นพิเศษ

(3) เม่ือเปรียบเทียบจุดเดือดของ NH3 HF และ H2O จะเห็นว่า จุดเดือดของ H2O สูงที่สุด
เน่ืองจากว่า โมเลกุล H2O 1 โมเลกุล สามารถเกิดพันธะไฮโดรเจนได้มากถึง 4 ตาแหน่ง เม่ือเทียบกับ NH3
และ HF ซึ่งเกิดขึ้นได้เพียง 1 ตาแหน่ง (ดูรูปที่ 3.4) และถ้าหากเปรียบเทียบระหว่าง HF กับ NH3 จะพบว่า
HF มีจุดเดือดสูงกว่า NH3 เน่ืองจากอะตอมของ F เป็นอะตอมที่ขนาดเล็กและค่า EN สูง จึงทาให้ความแรง
ของสภาพขั้วพันธะระหว่าง H‒F ในโมเลกุล HF สูงกว่าสภาพขั้วพันธะ N‒H ในโมเลกุล NH3 ทาให้
แรงดงึ ดดู ระหว่างข้วั ในโมเลกลุ ของ HF สูงกวา่ NH3 จดุ เดือดจึงสงู กวา่ (ท้ังท่มี วลโมเลกลุ ใกล้เคียงกัน)

จากทั้ง 3 ข้อท่ีกล่าวมา สรุปได้ว่า จุดเดือดของโมเลกุลมีข้ัวที่เกิดพันธะไฮโดรเจนได้นั้น
จะสงู ทส่ี ุด รองลงมาคือจุดเดอื ดของโมเลกลุ มีข้วั และตา่ ทส่ี ดุ คอื จดุ เดอื ดของโมเลกลุ ไม่มีข้ัว

รปู ท่ี 3.7 กราฟแสดงจุดเดือดของสารโคเวเลนตบ์ างชนดิ ที่มีธาตไุ ฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบ
ดดั แปลงรปู จาก : Raymond Chang, 2010

เอกสารประกอบการสอน 115 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

3

QR code ลงิ ก์แหล่งเรียนรอู้ อนไลน์
ตามโครงการ Project 14 ของ สสวท.
เร่ือง แรงยดึ เหนี่ยวระหว่างโมเลกลุ และสมบตั ขิ องสารโคเวเลนต์

พันธะเค ีม แบบฝกึ หัดที่ 3.4 : รปู รา่ งโมเลกลุ โคเวเลนต์ สภาพข้วั และแรงยดึ เหนี่ยวระหวา่ งโมเลกุล

1. จงบอกหลกั การทานายรปู รา่ งโมเลกลุ ดว้ ยทฤษฎกี ารผลกั คู่อิเลก็ ตรอนในวงเวเลนซ์ (VSEPR)

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. จงเรียงลาดับ “แรงผลกั ระหวา่ งคอู่ เิ ลก็ ตรอน” ในโมเลกุล จากมากไปหานอ้ ย

…………………………………………..………>……………………………………………………>…………………………………………

3. จงทานายรูปรา่ งโมเลกุล แสดงการรวมเวกเตอร์เพ่ือหาสภาพขัว้ และระบสุ ภาพขว้ั โมเลกุล

สตู ร สตู ร วาดภาพรูปรา่ งโมเลกุล แสดงการรวมเวกเตอร์ สภาพขวั้ โมเลกลุ
โมเลกุล ทวั่ ไป และบอกชื่อรูปรา่ ง เพ่ือหาสภาพข้ัวโมเลกุล

CS2  โมเลกุลมขี ั้ว
 โมเลกุลไมม่ ขี ัว้

CO32‒  โมเลกลุ มีขั้ว
 โมเลกลุ ไมม่ ขี ว้ั

CCl4  โมเลกลุ มีขว้ั
 โมเลกลุ ไม่มขี วั้

AsF5  โมเลกลุ มีขั้ว
 โมเลกลุ ไมม่ ขี ั้ว

TeF6  โมเลกลุ มีขัว้
 โมเลกลุ ไมม่ ขี ั้ว

SO2  โมเลกุลมีขั้ว
 โมเลกุลไม่มีข้วั

เอกสารประกอบการสอน 116 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

3

สูตร สตู ร วาดภาพรูปร่างโมเลกลุ แสดงการรวมเวกเตอร์ สภาพขั้วโมเลกลุ
โมเลกุล ท่วั ไป และบอกชอื่ รปู รา่ ง เพ่อื หาสภาพขั้วโมเลกุล

H2S  โมเลกุลมีขั้ว
 โมเลกุลไม่มีขว้ั

XeF2  โมเลกลุ มีขั้ว พนั ธะเคมี
 โมเลกลุ ไมม่ ีขั้ว

NH3  โมเลกลุ มีขั้ว
 โมเลกลุ ไม่มีขั้ว

BrF3  โมเลกลุ มีขว้ั
 โมเลกลุ ไม่มีขว้ั

XeO2F2  โมเลกลุ มขี ั้ว
 โมเลกลุ ไม่มขี วั้

BrF4‒  โมเลกุลมขี ้วั
 โมเลกุลไมม่ ีขวั้

จากตาราง จงตอบคาถาม
1) โมเลกลุ ใดบ้างมแี รงยึดเหน่ียวระหวา่ งโมเลกุลประเภทแรงลอนดอน (เพยี งอยา่ งเดยี ว)
ตอบ………………………………………………………………………………………………………………………………………
2) โมเลกุลใดบา้ งมีแรงยึดเหน่ียวระหวา่ งโมเลกุลประเภทแรงดึงดูดระหวา่ งข้ัว (ร่วมกับแรงลอนดอน)
ตอบ………………………………………………………………………………………………………………………………………
3) โมเลกลุ ใดบา้ งมีแรงยดึ เหนี่ยวระหวา่ งโมเลกุลประเภทพันธะไฮโดรเจน (ร่วมกบั แรงดึงดูดระหวา่ งขั้ว)
ตอบ………………………………………………………………………………………………………………………………………
4) จงยกตวั อย่างสารที่สามารถเกดิ แรงเหนย่ี วนาตอ่ กนั ได้ (ยกตวั อยา่ งมา 2 ค)ู่
ตอบ………………………………………………………………………………………………………………………………………

เอกสารประกอบการสอน 117 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

พันธะเค ีมบทท่ี

3
3.1.11 สารโคเวเลนตท์ ่มี ีโครงสรา้ งเปน็ โครงรา่ งตาข่าย
สารโคเวเลนต์บางชนิดมีโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูงมาก
เน่ืองจากอะตอมในโมเลกุลสร้างพันธะโคเวเลนต์ท่ียึดเหน่ียวกันท้ังสามมิติ เกิดเป็นโครงสร้างคล้ายตาข่าย
จึงเรยี กวา่ สำรโคเวเลนตโ์ ครงรำ่ งตำขำ่ ย เชน่ เพชร แกรไฟต์ และซิลกิ อนไดออกไซด์ เป็นต้น
3.1.11.1 เพชร
เพชรเป็นอัญรูปหนึ่งของคาร์บอน แต่ละอะตอมของคาร์บอนจะล้อมรอบด้วยคาร์บอน
อีก 4 อะตอม (4 พันธะโคเวเลนต์ ชนิดพันธะเดี่ยว) ทามุม 109.5o ความยาวพันธะ C‒C เท่ากับ 154 pm
(รูปที่ 3.8) เวเลนซ์อิเล็กตรอนท้ัง 4 อนุภาค ถูกใช้สร้างพันธะจะหมด ไม่มีอิเล็กตรอนอิสระ จึงไม่นาไฟฟ้า
จดุ เดือดและจดุ หลอมเหลว เท่ากบั 4830 oC และ 3550 oC ตามลาดบั

154 pm

154 pm

รูปที่ 3.8 แบบจาลองโครงสร้างของเพชร

ท่ีมาของรปู : http://www.chemguide.co.uk/atoms/structures/diamond.GIF

3.1.11.2 แกรไฟต์
แกรไฟต์เป็นอัญรูปหนึ่งของคาร์บอน ซึ่งมีโครงสร้างแตกต่างจากเพชร อะตอมคาร์บอน

สร้างพันธะกันเป็นวงหกเหลี่ยม แต่ละอะตอมของคาร์บอนจะล้อมรอบด้วยคาร์บอนอีก 3 อะตอม จึงทาให้
เหลือเวเลนซ์อิเล็กตรอน 1 อนุภาค จึงสามารถนาไฟฟ้าได้ ความยาวพันธะ C‒C ในระนาบเดียวกัน
140 pm และแต่ละระนาบเรียงต่อกันเป็นช้ัน ๆ ระยะห่างระหว่างระนาบ 340 pm ดังรูปท่ี 3.9 ซ่ึง
ยึดเหน่ียวกันด้วยแรงลอนดอน จุดหลอมเหลวของแกรไฟต์ 3730 oC ใช้ประโยชน์ในการทาไส้ดินสอ
สารหล่อล่ืน และหมกึ พิมพ์ เปน็ ต้น

ระยะหา่ ง 340 pm

ความยาวพันธะ 140 pm

รูปที่ 3.9 แบบจาลองโครงสร้างของแกรไฟต์

ท่ีมาของรปู : http://lpmmc.grenoble.cnrs.fr/UserFiles/Image/graphite.jpg

เอกสารประกอบการสอน 118 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

3.1.11.3 ซิลิกอนไดออกไซด์ (SiO2) บทท่ี

3

ซิลิกอนไดออกไซด์ หรือ ซิลิกา ประกอบด้วยอะตอมซิลิกอนเรียงตัวคล้ายอะตอมคาร์บอน

ในโครงสร้างเพชร ดังรูปท่ี 3.10 แต่จะมีอะตอมออกซิเจนค่ันอยู่ระหว่างอะตอมซิลิกอน ผลึก SiO2

จุดหลอมเหลว 1730 oC พบในธรรมชาติในรูปของแร่ เช่น ควอตซ์ ไตรดีไมต์ คริสโตบาไลต์ เป็นต้น

ใชเ้ ปน็ วัตถดุ ิบผลิตแก้ว และใยแกว้ นาแสง Si พนั ธะเคมี
O

รปู ท่ี 3.10 แบบจาลองโครงสร้างของ SiO2

ท่ีมาของรปู : http://www.chemguide.co.uk/atoms/structures/sio2.GIF

QR code ลงิ กแ์ หล่งเรยี นรู้ออนไลน์
ตามโครงการ Project 14 ของ สสวท.
เร่อื ง สารโคเวเลนต์โครงรา่ งตาขา่ ย

3.1.12 สมบัติของสารโคเวเลนต์
สรปุ สมบตั ทิ ่ัวไปของสารโคเวเลนต์ มดี ังนี้
(1) พบได้ทุกสถานะในธรรมชาติ ได้แก่ แก๊ส เช่น แก๊สมีเทน (CH4) ของเหลว เช่น น้า (H2O)

และของแขง็ เชน่ กามะถัน (S8)
(2) จุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่า ยกเว้น สารท่ีมีโครงสร้างแบบโครงร่างตาข่าย เช่น เพชร

แกรไฟต์ และซลิ กิ อนไดออกไซด์
(3) ส่วนใหญ่ไม่นาไฟฟ้า ยกเว้น สารโคเวเลนต์ที่มีสภาพขั้วแรงมาก เช่น HCl HNO3 H2SO4

(มักจะเปน็ กรด) ซ่งึ แตกตวั เปน็ ไอออนในน้าได้ และทาใหส้ ารละลายนนั้ นาไฟฟ้าได้
(4) สารโคเวเลนต์ที่มีขั้วจะละลายในสารโคเวเลนต์ท่ีมีข้ัว เช่น CH3OH ละลายใน H2O ได้

สว่ นสารโคเวเลนตท์ ่ไี ม่มขี ว้ั จะละลายในสารโคเวเลนต์ทไี่ ม่มีข้ัว เช่น S8 ละลายใน C2S ได้

เอกสารประกอบการสอน 119 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

3

3.2 พนั ธะไอออนกิ (Ionic Bond)

พันธะเค ีม พันธะไอออนิก คอื พันธะท่ีเกดิ จากแรงดงึ ดดู ทางไฟฟ้าระหว่างไอออนบวกของโลหะ (IE1, EN ต่า)
กับไอออนลบของอโลหะ (IE1, EN สูง)

ไอออนบวก เกิดจากอะตอมโลหะสญู เสียอเิ ลก็ ตรอน
ไอออนลบ เกิดจากอะตอมอโลหะได้รบั อิเลก็ ตรอน
สารประกอบไอออนิก คือ สารประกอบท่ีเกิดจากไอออนบวกและไอออนลบยึดกันด้วยพันธะ

ไอออนกิ ตอ่ เนื่องกนั เปน็ โครงผลกึ

3.2.1 การเกดิ พันธะไอออนกิ

พจิ ารณาการเกิดสารประกอบโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ดังน้ี

(1) โลหะ Na อยู่หมู่ IA ในตารางธาตุ เลขอะตอม = 11 จัดเรียงอิเล็กตรอนเป็น 2 8 1 ซึ่งมี

เวเลนซ์อิเล็กตรอน = 1 หากเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอนไป 1 อนุภาค ก็จะเหลืออิเล็กตรอนวงนอกสุดครบ 8

ตามกฎออกเตต ดงั สมการ

Na → Na+ + e-

281 28
(2) อโลหะ Cl อยู่หมู่ VIIA ในตารางธาตุ เลขอะตอม = 17 จัดเรียงอิเล็กตรอนเป็น 2 8 7
ซ่ึงมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 7 หากรับอิเล็กตรอนมาเพิ่ม 1 อนุภาค ก็จะมีอิเล็กตรอนวงนอกสุดครบ 8 ตาม
กฎ ออกเตต ดงั สมการ

Cl + e- → Cl‒
287 288
(3) ไอออน Na+ และ Cl- จึงมายึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะไอออนิก เกิดเป็นสารประกอบไอออนิก
NaCl อาจเขียนแสดงการถ่ายโอนอิเล็กตรอนเพ่ือเกิดเป็นสารประกอบไอออนิกโดยอาศัยโครงสร้างแบบจุด
ไดด้ งั น้ี

Na x + Cl Na + xCl NaCl

เมอ่ื นาโลหะโซเดียม (Na) มาทาปฏิกิรยิ ากับแก๊สคลอรีน (Cl2) จะเกิดการให้และรับอิเล็กตรอน
ดังแสดงในข้อ (1) – (3) เกิดเปน็ สารประกอบ NaCl ในสถานะของแขง็ ดงั สมการ

Na (s) + Cl2 (g) → NaCl (s)

QR code ลิงก์แหลง่ เรียนร้อู อนไลน์
ตามโครงการ Project 14 ของ สสวท.

เรอื่ ง การเกดิ พนั ธะไอออนกิ

เอกสารประกอบการสอน 120 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

3.2.2 โครงสรา้ งของสารประกอบไอออนิก บทท่ี
(1) สารประกอบไอออนิกเป็นผลึกของแขง็ ณ อณุ หภูมหิ ้อง
(2) ไอออนบวกและลบในผลึกจัดเรียงต่อกันไปท้ังสามมิติเป็นโครงผลึกไม่มีที่ส้ินสุด จึงไม่ 3

สามารถเขียนสูตรโมเลกุลได้ เขียนได้เฉพาะอัตราส่วนอย่างต่าของจานวนไอออนบวกและลบท่ีเป็น พนั ธะเคมี
องค์ประกอบ เรียกว่า สูตรอย่างงา่ ย

(3) โครงสร้างผลึกของสารประกอบไอออนิกจะเป็นแบบใดนั้น ข้ึนอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่น
ขนาดไอออนบวกและลบ สัดสว่ นของไอออนบวกและลบ

ยกตวั อย่างสารประกอบไอออนิก 3 ชนดิ ดังนี้
3.2.2.1 สารประกอบโซเดยี มคลอไรด์ (NaCl)

โครงสร้างผลึกของ NaCl พบว่า Na+ และ Cl‒ เรียงสลับกันไปอย่างต่อเน่ือง โดยที่ Na+
แต่ละไอออนถูกล้อมรอบด้วย Cl‒ จานวน 6 ไอออน และแต่ละ Cl‒ ก็ถูกล้อมรอบด้วย Na+ จานวน
6 ไอออนเช่นกัน (รูปที่ 3.11) อัตราส่วนของ Na+ : Cl‒ จึงเท่ากับ 6 : 6 คิดเป็นอัตราส่วนอย่างต่า เท่ากับ
1 : 1 สตู รอยา่ งงา่ ยจึงเปน็ Na1Cl1 แต่ไม่นยิ มเขยี นเมอ่ื ตัวห้อยเป็นเลข 1 จึงเขียนเปน็ NaCl

รปู ที่ 3.11 โครงสร้างผลกึ ของโซเดยี มคลอไรด์

ท่ีมาของรปู : http://earthsci.org/education/teacher/basicgeol/miner/nacl.gif

3.2.2.2 สารประกอบแคลเซียมฟลูออไรด์ (CaF2)
โครงสร้างผลึกของ CaF2 พบว่า Ca2+ แต่ละไอออนถูกล้อมรอบด้วย F‒ จานวน 8 ไอออน

แต่ F‒ ถูกล้อมรอบด้วย Ca2+ เพียง 4 ไอออนเท่านั้น (รปู ที่ 3.12) อัตราส่วนของ Ca2+ : F‒ จึงเท่ากับ 4 : 8
คิดเป็นอตั ราสว่ นอยา่ งตา่ เทา่ กับ 1 : 2 จึงเขียนสตู รอย่างงา่ ยเปน็ CaF2

เอกสารประกอบการสอน 121 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

3

พันธะเค ีม รปู ที่ 3.12 โครงสรา้ งผลกึ ของแคลเซียมฟลูออไรด์

ท่ีมาของรปู : http://www.seas.upenn.edu/~chem101/sschem/fluorite.JPG

3.2.2.3 สารประกอบซิงคซ์ ลั ไฟด์ (ZnS)
โครงสร้างผลึกของ ZnS พบว่า Zn2+ แต่ละไอออนถูกล้อมรอบด้วย S2‒ จานวน 4 ไอออน

และแต่ละ S2‒ ก็ถูกล้อมรอบด้วย Zn2+ จานวน 4 ไอออนเช่นกัน (รูปท่ี 3.13) อัตราส่วนของ Zn2+ : S2‒
จงึ เทา่ กับ 4 : 4 คดิ เปน็ อัตราสว่ นอย่างต่า เทา่ กับ 1 : 1 จึงเขยี นสตู รอยา่ งงา่ ยเปน็ ZnS

S2‒

Zn2+

รปู ท่ี 3.13 โครงสร้างผลึกของซงิ ค์ซัลไฟด์

ทม่ี าของรปู : http://cnx.org/resources/46e8c69f5d5bd090c353b9fd40934dca/graphics17.png

3.2.3 การเขียนสตู รและเรียกช่อื สารประกอบไอออนิก
3.2.3.1 การเขยี นสูตรอยา่ งง่าย
(1) หลกั สาคญั ตอ้ งทราบชนดิ ของไอออนและคา่ ประจุของไอออนบวกและลบ
(2) ไอออนบวก ได้แก่ ธาตหุ มู่ IA-IVA มีค่าประจตุ ามเลขหมู่ และธาตุแทรนซชิ ัน
(มคี า่ ประจหุ ลายคา่ )
(3) ไอออนลบ ได้แก่ ธาตหุ มู่ VIIA (ประจุ -1) หมู่ VIA (ประจุ -2) หมู่ VA (ประจุ -3 ยกเว้น
Bi3+)
(4) ไอออนบวกและไอออนลบของธาตบุ างชนดิ ในตารางธาตุ แสดงในรูปที่ 3.14

เอกสารประกอบการสอน 122 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)