รูปร่างโมเลกุลและสภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์

รูปร่างโมเลกลุ โคเวเลนต์

ทาํ ไมต้องศึกษารูปร่างโมเลกลุ
เพราะสารต่างๆ แม้ว่าจะมสี ูตรโมเลกลุ เหมือนกนั หรือไม่กต็ าม
ถ้ามรี ูปร่างโมเลกลุ ต่างกนั สมบัตขิ องสารกแ็ ตกต่างกนั ด้วย
รูปร่างของโมเลกลุ (รูปทรงทางเรขาคณติ ) เกดิ จากการจดั ตวั
ข อ ง อ ะ ต อ ม ภ า ย ใ น โ ม เ ล กุ ล มี ผ ล ต่ อ คุ ณ ส ม บั ติ ท า ง ก า ย ภ า พ
(m.p., b.p., density) และเคมี

ตวั อย่างเช่น

เอทานอล และ เมทอกซีมเี ทน
CHH3CH2OHH CH3OCH3
HO H
HC CH C C
H OH H H HH

สมบตั ิ : ของเหลวไม่มีสี ละลาย สมบตั ิ : แก๊ส ไม่มีสี ไม่ละลายน8าํ
น8าํ ไดด้ ี mp.-117 0C bp. 78.5 0C mp. -138.5 0C bp. -23 0C

ปัจจยั ทมี9 ผี ลต่อรูปร่างโมเลกลุ

จาํ นวนอะตอมในโมเลกลุ
จาํ นวนอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ
จาํ นวนอิเลก็ ตรอนคู่โดดเดี;ยว
มุมระหวา่ งพนั ธะและความยาวพนั ธะ

มุมระหว่างพนั ธะ (Bond angle)

คือ มุมที;เกิดจากอะตอมสองอะตอมทาํ กบั อะตอมกลางหรือ
มุมที;เกิดระหวา่ งพนั ธะสองพนั ธะ

AO
BB

มุม O เป็นมุมระหวา่ งพนั ธะของโมเลกลุ AB2 ซ;ึงจะแคบหรือกวา้ ง

ขLึนอยกู่ บั แรงผลกั ระหวา่ ง Bond Pair Electron และ Lone Pair Electron

การทาํ นายรูปร่างโมเลกลุ

พจิ ารณารูปร่างโมเลกลุ จาก Valence Shell Electron
Pair Repulsion Model (VSEPR) โดยยดึ หลกั ทวXี ่า
valence electron pair รอบอะตอมจะมกี ารผลกั กนั ทาํ ให้
อเิ ลก็ ตรอนแต่ละคู่อยู่ห่างกนั

โมเลกลุ ทอ9ี ะตอมกลางไม่มี อเิ ลก็ ตรอนคู่โดดเดย9ี ว

1. โมเลกลุ เป็ นเส้นตรง (Linear) : AX2

อะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ 2 คู่ แต่ละคู่ผลกั กนั
เพื;อใหห้ ่างกนั มากที;สุด เป็นมุมระหวา่ งพนั ธะเท่ากบั 180 o
เช่น BeCl2 HCN CO2 C2H2

2. โมเลกลุ เป็ นรูปสามเหลยีX มแบนราบ(Trigonal planar) : AX3

อะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ 3 คู่ แต่ละคู่ผลกั กนั ห่าง
กนั มากที;สุด เป็นมุมระหวา่ งพนั ธะเท่ากบั 120 o
เช่น BF3 SO3 NO3-

3. โมเลกลุ เป็ นรูปทรงเหลยXี มสXีหน้า (Tetrahedral) : AX4

อะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ 4 คู่ แต่ละคู่ผลกั กนั ห่าง
มากที;สุด เป็นมุมระหวา่ งพนั ธะเท่ากบั 109.5 o
เช่น CH4 SiCl4 SO42- NH4+

4. โมเลกลุ เป็ นรูปพรี ะมดิ คู่ฐานสามเหลยีX ม
(Trigonal bipyramidal) : AX5

อะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ 5 คู่ แต่ละคู่ผลกั กนั ห่าง
มากที;สุด เป็นมุมระหวา่ งพนั ธะเท่ากบั 90 oและ 120 o
เช่น PCl5 SbI5

5. โมเลกลุ เป็ นรูปทรงแปดหน้า (Octahedral) : AX6

อะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ 6 คู่ แต่ละคู่ผลกั กนั ห่าง
มากที;สุด เป็นมุมระหวา่ งพนั ธะเท่ากบั 90 o และ 180 o
เช่น SF6 SiF62-

โมเลกลุ ทอ9ี ะตอมกลางมอี เิ ลก็ ตรอนคู่โดดเดย9ี ว

ถ้าโมเลกลุ มี lone pairs ³ 1 ทอ^ี ะตอมกลางการทาํ นายรูปร่างของ
โมเลกลุ จะซับซ้อน เพราะมแี รงผลกั ของ electron pairs เข้ามาเกยี^ วข้อง

1. แรงผลกั ระหว่าง lone pair กบั lone pair
2. แรงผลกั ระหว่าง lone pair กบั bonding pair
3. แรงผลกั ระหว่าง bonding pair กบั bonding pair
โดยท^ี แรง 1 > แรง 2 > แรง 3

1. โมเลกลุ เป็ นรูปตวั วหี รือมุมงอ (V-Shape or Bent) : AX2E
และ AX2E2

SO2 H2O

119.50
อะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ \ คู่ และอิเลก็ ตรอนคู่โดด
เดี;ยว _ หรือ \ คู่ แต่ละคู่จะผลกั กนั ใหห้ ่างมากท;ีสุด ยงิ; อิเลก็ ตรอน
คู่โดดเดี;ยวมาก มุมระหวา่ งพนั ธะยง;ิ นอ้ ย
เช่น SO2 SnCl2 H2O Cl2O SH2

2. โมเลกลุ เป็ นรูปพรี ะมดิ ฐานสามเหลยีX ม
(Trigonal pyramidal) : AX3E

อะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ b คู่ และอิเลก็ ตรอนคู่โดด
เด;ียว _ คู่ แต่ละคู่จะผลกั กนั ใหห้ ่างมากท;ีสุด มุมระหวา่ งพนั ธะ
นอ้ ยกวา่ _cd.e เช่น NH3 NCl3 SO32- PH3

3. โมเลกลุ เป็ นรูปทรงสXีหน้าบิดเบยีv ว
(Distorted tetrahedral หรือ seesaw) : AX4E

อะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ f คู่ และอิเลก็ ตรอนคู่โดด
เดี;ยว _ คู่ แต่ละคู่จะผลกั กนั ใหห้ ่างมากท;ีสุด มุมระหวา่ งพนั ธะ
นอ้ ยกวา่ _gc 0 เช่น SF4 TeCl4 XeO2F2 SeF4

4. โมเลกลุ เป็ นรูปตวั ที (T - Shaped) : AX3E2

อะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ b คู่ และอิเลก็ ตรอนคู่โดด
เดี;ยว \ คู่ แต่ละคู่จะผลกั กนั ใหห้ ่างมากท;ีสุด มุมระหวา่ งพนั ธะนอ้ ย
กวา่ dc 0 และ _gc 0 เช่น ClF3 BrF3

5. โมเลกลุ เป็ นเส้นตรง (Linear) : AX2E3

อะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ \ คู่ และอิเลก็ ตรอนคู่โดดเด;ียว
b คู่ แต่ละคู่จะผลกั กนั ใหห้ ่างมากที;สุด มุมระหวา่ งพนั ธะเป็น _gc 0
เช่น XeF2 I3- ICl2-

6. โมเลกลุ เป็ นรูปทรงพรี ะมดิ ฐานสีXเหลยXี ม
(Square pyramidal) : AX5E

อะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ e คู่ และอิเลก็ ตรอนคู่โดดเด;ียว
_ คู่ แต่ละคู่จะผลกั กนั ใหห้ ่างมากท;ีสุด มุมระหวา่ งพนั ธะนอ้ ยกวา่ dc 0
และ 180 0 เช่น BrF5 IF5 XeOF4

7. โมเลกลุ เป็ นรูปสXีเหลยีX มแบนราบ (Square planar) : AX4E2

อะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ f คู่ และอิเลก็ ตรอนคู่โดดเดี;ยว
\ คู่ แต่ละคู่จะผลกั กนั ใหห้ ่างมากท;ีสุด มุมระหวา่ งพนั ธะ dc 0 และ
180 0 เช่น XeF4 BrF4-

หลกั การพจิ ารณามุมระหว่างพนั ธะ

1. กรณีอะตอมกลางไม่มีอิเลก็ ตรอนคู่โดดเดีPยวมุมระหวา่ งพนั ธะข8ึนกบั
จาํ นวนพนั ธะรอบอะตอมกลาง ยงPิ มีมากมุมยงPิ เลก็ ลง
2. กรณีอะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่โดดเดีPยวไม่เท่ากนั โมเลกลุ ใดมี
อิเลก็ ตรอนคู่โดดเดPียวมากมุมยงิP เลก็ ลง
3. กรณีอะตอมกลางมีอิเลก็ ตรอนคู่โดดเดีPยวเท่ากนั

- ถา้ อะตอมกลางชนิดเดียวกนั พิจารณาจากอะตอมทPีมาจบั ถา้ ค่า EN
มาก มุมจะเลก็ ลง

- ถา้ อะตอมกลางต่างชนิดกนั พิจารณาอะตอมกลาง ถา้ ค่า EN มาก มุม
จะห่างมาก

สภาพขFวั ของโมเลกลุ โคเวเลนต์

หมายถึง โมเลกลุ โคเวเลนตท์ ี;เกิดจากพนั ธะโคเวเลนต์
ท;ีมีอะตอมของธาตุทLงั สองมีผลต่างของค่า EN มาก ขLวั
นLนั มีอาํ นาจไฟฟ้ามาก สภาพขJวั แรง แต่ถา้ EN ต่างกนั
นอ้ ย ขLวั นLนั มีอาํ นาจไฟฟ้านอ้ ย สภาพขJวั ตาLํ

พนั ธะมขี vวั และพนั ธะไม่มขี vวั

พนั ธะมขี Jวั
คือ พนั ธะท;ีเกิดจากอะตอมของธาตุต่างชนิดกนั มีค่า EN ไม่เท่ากนั
มายดึ กนั ดว้ ยพนั ธะโคเวเลนต์ เป็นโมเลกลุ มขี hวั หรือไม่มขี hวั กไ็ ด้
ขpึนกบั รูปร่างโมเลกลุ

พนั ธะไม่มขี Jวั
คือ พนั ธะท;ีเกิดจากอะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั มีค่า EN
เท่ากนั มายดึ กนั ดว้ ยพนั ธะโคเวเลนต์ เป็นโมเลกลุ ไม่มขี hวั

โมเลกลุ มขี <วั และโมเลกลุ ไม่มขี <วั

โมเลกลุ ไม่มขี vวั

_. โมเลกลุ ของธาตุชนิดเดียวกนั เช่น H2 Cl2 P4
\. โมเลกุลของสารประกอบท;ีเกิดจากธาตุ \ ชนิด โดยมี
อะตอมหน;ึงเป็ นอะตอมกลาง และอะตอมอีกธาตุหน;ึงอยู่
โดยรอบ โดยมีรูปร่างโมเลกุลท;ีสมมาตร ทาํ ใหส้ ภาพขpวั ของ
พนั ธะหกั ลา้ งกนั หมด เช่น BeCl2 BF3 CH4 PCl5 SF6
3. โมเลกลุ ของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนทpงั หมด

โมเลกลุ มขี vวั

`. โมเลกลุ ที;มี b อะตอม ของธาตุต่างชนิดกนั เช่น HCl NO
CO HF
b. โมเลกลุ ที;อะตอมกลางเกิดพนั ธะโคเวเลนตก์ บั อะตอม
ขา้ งเคียงชนิดเดียวกนั และมีอิเลก็ ตรอนคู่โดดเด;ียวเหลืออยู่
เช่น NH3 H2O PCl3
h. โมเลกลุ ท;ีอะตอมกลางเกิดพนั ธะโคเวเลนตก์ บั อะตอม
ขา้ งเคียงต่างชนิดกนั เช่น HCN CHCl3 HCHO

ตวั อย่างการพจิ ารณาสภาพขvวั ของโมเลกลุ

O H CN
HH



ความแรงของสภาพขvวั ของพนั ธะและโมเลกลุ โคเวเลนต์

พิจารณาจากผลต่างของค่าอิเลก็ โตรเนกาติวติ ี (EN) ถา้
ผลต่างมากกวา่ สภาพขLวั จะแรงกวา่ เช่น

HF H Cl

ผลต่างค่า EN = 1.78 ผลต่างค่า EN = 0.96

HF มีสภาพข/วั แรงกวา่ HCl ทาํ ใหม้ ีจุดเดือดสูงกวา่ ดว้ ย

แรงยดึ เหน9ียวระหว่างโมเลกลุ โคเวเลนต์

1. แรงลอนดอน ( London Force)
2. แรงดงึ ดูดระหว่างขhวั (Dipole-Dipole interaction)
3. แรงดงึ ดูดระหว่างโมเลกลุ มขี hวั กบั ไม่มขี hวั
(Dipole-induced dipole interaction)
4. พนั ธะไฮโดรเจน ( hydrogen bond )

1. แรงลอนดอน ( London Force)

เป็นแรงแวนเดอร์วาลส์ชนิดหน;ึงที;เกิดจากแรงยดึ เหน;ียวระหวา่ ง
โมเลกุลไม่มีขLวั กบั ไม่มีขLวั เกิดขLึนเนื;องจากอิเลก็ ตรอนเคลื;อนท;ี
ตลอดเวลา ทาํ ให้เกิดความหนาแน่นไม่เท่ากนั ระหว่างโมเลกุล
โมเลกลุ หน;ึงเกิดความเป็นขLวั อ่อนๆ และจะเหน;ียวนาํ โมเลกลุ อื;น
ใหม้ ีขLวั ดว้ ย

แรงลอนดอนมคี ่าน้อยมาก แต่จะเพม^ิ ขนึh เม^ือสารมมี วล
โมเลกลุ ขนาด และพืนh ทผ^ี วิ สูงขนึh

2. แรงดงึ ดูดระหว่างขhวั (Dipole-Dipole interaction)

เป็นแรงแวนเดอร์วาลส์ชนิดหน;ึงที;เกิดจากแรงยดึ เหนี;ยวระหวา่ ง
โมเลกุลมีขLวั กบั มีขLวั หรือเป็ นแรงดึงดูดระหว่างขLวั บวกและขLวั
ลบของโมเลกลุ
แรงไดโพล – ไดโพล แขง็ แรงกว่าแรงลอนดอน เพราะเป็ นแรง
ดงึ ดูดทางไฟฟ้าระหว่างขhวั บวกของโมเลกลุ หนึ^งกบั ขhวั ลบของ
อกี โมเลกลุ หนึ^ง ดงั นhันสรทมี^ ขี hวั จงึ มจี ุดเดือด จุดหลอมเหลวสูง
กว่าสารทไี^ ม่มขี hวั

3. แรงดงึ ดูดระหว่างโมเลกลุ มขี hวั กบั ไม่มขี hวั
(Dipole-induced dipole interaction)

เป็นแรงแวนเดอร์วาลส์ชนิดหน;ึงที;เกิดจากแรงยดึ เหน;ียวระหวา่ ง
โมเลกลุ มีขLวั กบั ไม่มีขLวั โดยโมเลกลุ มีขLวั จะเหน;ียวนาํ โมเลกลุ ไม่
มีขLวั ให้มีขLวั ให้กลายเป็ นโมเลกุลมีขLวั จึงเกิดแรงดึงดูดระหว่าง
โมเลกลุ เช่น O2 ไม่มีขLวั แต่ละลายในนLาํ ได้ เพราะเกิดแรงนLี
ความแขง็ แรงมากกว่าแรงลอนดอนแต่น้อยกว่าแรงไดโพลไดโพล

4. พนั ธะไฮโดรเจน ( hydrogen bond )

เกิดจากไฮโดรเจนสร้างพนั ธะโคเวเลนตก์ บั ธาตุท;ีมี EN สูง
และอะตอมมีขนาดเลก็ (F O N) และอิเลก็ ตรอนคู่ร่วมพนั ธะ
ถูกดึงเขา้ หาอะตอมท;ีค่า EN สูง H จึงมีสภาพไฟฟ้าเป็นบวก
ดึงดูดกบั ขpวั ฟ้าลบของธาตุท;ีมีอิเลก็ ตรอนคู่โดดเด;ียวเหลือ
พนั ธะไฮโดรเจนมคี วามแขง็ แรงมากเม^ือเทยี บกบั แรงระหว่าง
โมเลกลุ ด้วยกนั

สมบัตขิ องสารประกอบโคเวเลนต์

`. จุดหลอมเหลว-จุดเดือดต;าํ
b. สารประกอบโคเวเลนตไ์ ม่นาํ ไฟฟ้าทLงั h สถานะ แต่สารประกอบ
โคเวเลนต์บางชนิดในสถานะสารละลายสามารถนาํ ไฟฟ้าได้ เช่น
HClO4 NH3
3. สารประกอบโคเวเลนตท์ ี;มีสภาพขLวั เหมือนกนั สามารถละลายนLาํ
ไดแ้ ละไม่สามารถละลายไดเ้ ม;ือสภาพขLวั ต่างกนั

HI (มีขLวั ) ละลายไดด้ ีใน H2O (มีขLวั )
CH4 (ไม่มีขLวั ) ละลายไดด้ ีใน C6H6 (ไม่มีขLวั )

สารโครงผลกึ ร่างตาข่าย

อโลหะส่วนใหญ่อยใู่ นรูปโมเลกลุ เด;ียว mp. Bp. ต;าํ ไม่นาํ
ไฟฟ้า แต่มีสารโคเวเลนตบ์ างชนิด mp. Bp. สูง นาํ ไฟฟ้าได้
สารพวกนpีมีโครงสร้างเป็ นแบบโครงผลึกร่างตาข่าย โดย
อะตอมยึดเหน;ียวกนั ดว้ ยพนั ธะโคเวเลนตแ์ บบต่อเน;ืองคลา้ ย
ตาข่าย ได้แก่ คาร์บอนในรูปเพชร แกรไฟต์ สารก;ึงโลหะ
ไดแ้ ก่ Si SiO2







แรงดึงดูดระหวา่ งไอออนบวกซ;ึงเรียงชิดกนั กบั อิเลก็ ตรอนที;
อยโู่ ดยรอบหรือเป็นแรงยดึ เหน;ียวที;เกิดจากอะตอมในกอ้ น
โลหะใชเ้ วเลนซ์อิเลก็ ตรอนทLงั หมดร่วมกนั

สมบตั ขิ องโลหะ

N. เป็ นตวั นําไฟฟ้าได้ดี
Q. โลหะนําความร้อนได้ดี
S. โลหะตแี ผ่เป็ นแผ่นหรือดงึ ออกเป็ นเส้นได้
V. โลหะมผี วิ เป็ นมนั วาว
W. โลหะมจี ุดเดือดจุดหลอมเหลวสูง