บทที่ 3
สัญลักษณ์แบบจุดของลิวอิสและกฎออกเตต
สูตรโครงสร้างแบบจุด
สูตรโครงสร้างแบบจุด เป็นการเขียนเฉพาะอิเล็กตรอนในชั้นพลังงานนอกสุดหรือเวเลนซ์อิเล็กตรอนของแต่ละธาตุ โดยใช้จุดแทนอิเล็กตรอน 1 ตัว และใช้จุด 2 จุดแทนอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะหรือเส้น (-) ก็ได้ เราอาจเรียกโครงสร้างแบบจุดนี้ว่า “โครงสร้างลิวอิส” (Lewis Structure)
สูตรโครงสร้างแบบจุด เป็นการเขียนเฉพาะอิเล็กตรอนในชั้นพลังงานนอกสุดหรือเวเลนซ์อิเล็กตรอนของแต่ละธาตุ โดยใช้จุดแทนอิเล็กตรอน 1 ตัว และใช้จุด 2 จุดแทนอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะหรือเส้น (-) ก็ได้ เราอาจเรียกโครงสร้างแบบจุดนี้ว่า “โครงสร้างลิวอิส” (Lewis Structure)
หลักการเขียนโครงสร้างแบบจุด
1.ให้เขียนอะตอมทั้งหมด โดยให้อะตอมที่เกิดพันธะอยู่ใกล้กัน
2.หาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนทั้งหมด
3.ใส่จุดแทนเวเลนซ์อิเล็กตรอนรอบอะตอมเป็นคู่ๆ โดยจัดให้แต่ละอะตอมมีจำนวนอิเล็กตรอนล้อมรอบครบ 8 ตัว (ยกเว้นHe = 2 , Be = 4 , B = 6)
4.ในกรณีที่ใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนจนหมดแล้ว แต่อะตอมมีอิเล็กตรอนไม่ครบ 8 ตัว นั้นหมายถึงว่า อาจมีพันธะคู่หรือพันธะสามเกิดขึ้น
5.กรณีที่มีอะตอม 3 ตัว อะตอมที่อยู่ตรงกลาง คือ อะตอมที่มีค่าอิเล็กโทเนกาติวิตีต่ำ
กฎออกเตต (Octet rule)
จากการศึกษาเกี่ยวกับธาตุเฉื่อยเช่น He, Ne, Ar, Kr พบว่าเป็นธาตุที่จัดอยู่ในประเภทโมเลกุลอะตอมเดียวทุกสถานะ คือใน 1โมเลกุลของธาตุเฉื่อยจะมีเพียง 1 อะตอมทั้งสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซในธรรมชาติเกือบจะไม่พบสารประกอบของธาตุเฉื่อยเลย
แสดงว่าธาตุเฉื่อยเป็นธาตุที่เสถียรมาก
แสดงว่าธาตุเฉื่อยเป็นธาตุที่เสถียรมาก
ดังนั้นธาตุต่างๆ ที่มีเวเลนต์อิเล็กตรอนน้อยกว่า 8 จึงพยายามปรับตัวให้มีโครงสร้างแบบธาตุเฉื่อยเช่น
โดยการรวมตัวกันเป็นโมเลกุลหรือใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเพื่อทำให้เวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8
ส่วนไฮโดรเจนจะพยายามปรับตัวให้มีเวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ2 เหมือนธาตุ He
โดยการรวมตัวกันเป็นโมเลกุลหรือใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเพื่อทำให้เวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8
ส่วนไฮโดรเจนจะพยายามปรับตัวให้มีเวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ2 เหมือนธาตุ He
ข้อยกเว้นสำหรับกฎออกเตต
ดังที่ได้กล่าวมาแล้วว่าอะตอมของธาตุต่าง ๆ มักจะรวมตัวกันเป็นสารประกอบเพื่อให้เป็นไปตามกฎออกเตต ซึ่งจะทำให้สารประกอบนั้นอยู่ในสภาพที่เสถียรเช่น H2O, PCl3, NH3, CO2 แต่อย่างไรก็ตามเมื่อมีการศึกษาให้กว้างขวางออกไป ก็พบว่าสารประกอบบางชนิดมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนไม่เป็นไปตามกฎออกเตต บางชนิดมีเวเลนต์อิเล็กตรอนน้อยกว่า8 และบางชนิดมีเวเลนต์อิเล็กตรอนมากกว่า 8 ซึ่งสารต่างๆ เหล่านี้แม้ว่าจะไม่เป็นไปตามกฎออกเตต แต่ก็อยู่ในภาวะที่ไม่เสถึยร จัดว่าเป็นข้อยกเว้นสำหรับกฎออกเตต ซึ่งสรุปได้ดังนี้
1.พวกที่ไม่ครบออกเตต
ได้แก่สารประกอบของธาตุในคาบที่ 2 ของตารางธาตุ ที่มีเวเลนต์อิเล็กตรอนน้อยกว่า 4 เช่น 4Be และ 5B
4Be = 2 , 2 เวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2
5B = 2 , 3 เวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 3
ธาตุ Be และ B เมื่อเกิดเป็นสารประกอบโคเวเลนต์ทั่ว ๆ ไปจะไม่ครบออกเตต
2.พวกที่เกินกฎออกเตต
ตามทฤษฎีสารประกอบของธาตุที่อยู่ในคาบที่ 3 ของตารางธาตุเป็นต้นไป สารมารถสร้างพันธะแล้วทำให้อิเล็กตรอนเกิน 8 ได้ (ตามกฎการจัดอิเล็กตรอน 2n2 ในคาบที่ 3 สามารถมีอิเล็กตรอนได้เต็มที่ถึง 18 อิเล็กตรอน)
นอกจากสารประกอบที่ไม่เป็นไปตามกฎออกเตตดังที่ได้กล่าวมาแล้ว
ยังมีสารประกอบอื่น ๆ อีกบางชนิดซึ่งไม่เป็นไปตามกฎออกเตต เช่น
ออกไซด์บางตัวของธาตุไนโตรเจน ( NO และ NO2 )และออกไซด์ของคลอรีน (ClO2) เป็นต้น ธาตุเหล่านี้ (N และ Cl) สามารถมีอิเล็กตรอนที่ไม่ได้จับคู่ หรืออิเล็กตรอนเดี่ยว (Unpaired electron) ซึ่งทำให้แสดงสมบัติเป็น paramagnetic ได้
สารประกอบอื่นๆ สามารถตรวจสอบว่าเป็นไปตามกฎออกเตตหรือไม่ ทำได้โดยนับอิเล็กตรอนจากอะตอมกลางดังนี้
- นับเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมกลางของธาตุนั้นๆ
- นับจำนวนแขนที่เกิดกับอะตอมกลาง
- นับประจุลบของไอออนนั้นๆ
- นับจำนวนแขนที่เกิดกับอะตอมกลาง
- นับประจุลบของไอออนนั้นๆ
ที่มา : enchemcom1c.wordpress
พันธะไอออนิก
พันธะไอออนิก คือ พันธะที่เกิดขึ้นอันเนื่องมาจากแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออนบวก(cation) และไอออนลบ(anion) อันเนื่องมาจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอน
จากโลหะให้แก่อโลหะ
โดยทั่วไปแล้วพันธะไอออนิกเป็นพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างโลหะและอโลหะ
ทั้งนี้เนื่องจากว่าโลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชัน(ionization energy)ต่ำ แต่อโลหะมีค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน(electron affinity)สูง ดังนั้นโลหะจึงมีแนวโน้มที่จะให้อิเล็กตรอน และอโลหะมีแนวโน้มที่จะรับอิเล็กตรอน
เมื่อโลหะเสียอิเล็กตรอนก็จะกลายเป็นไอออนบวก
อโลหะเมื่อรับอิเล็กตรอนก็จะกลายเป็นไอออนลบ
การเกิดพันธะไอออนิก เกิดระหว่างโลหะกับอโลหะ ยกเว้น Be กับ B โดยโลหะจ่ายอิเล็กตรอนออกไปกลายเป็นประจุบวก
อโลหะรับอิเล็กตรอนเข้ามากลายเป็นประจุลบ
ประจุบวกและประจุลบที่เกิดขึ้นจะส่งแรงดึงดูดกัน เรียกว่า พันธะไอออนิก
1.โครงสร้างของสารประกอบไอออนิก
1.
ผลึกโซเดียมคลอไรด์ พบว่า ในผลึกโซเดียมคลอไรด์
มีโซเดียมไอออนสลับกันกับคลอไรด์ไอออนเป็นแถว ๆ ทั้งสามมิติ
มีลักษณะคล้ายตาข่าย โดยที่แต่ละไอออน จะมีไอออนต่างชนิดล้อมรอบอยู่ 6
ไออออน ดังรูป
ดังนั้นอัตราส่วนระหว่างไอออนบวก : ไอออนลบเท่ากับ 6 : 6 หรือ 1 : 1 สูตรอย่างง่ายจึงเป็น NaCl
2. ผลึกซีเซียมคลอไรด์ แต่ละไอออนจะมีไอออนต่างชนิดล้อมรอบอยู่ 8 ไอออน ดังรูป
ดังนั้นอัตราส่วนระหว่างไอออนบวก : ไอออนลบเท่ากับ 8 : 8 หรือ 1 : 1 สูตรอย่างง่ายจึงเป็น CsCl
จากตัวอย่างของโครงสร้างผลึกของโซเดียมคลอไรด์และซีเซียมคลอไรด์
จะมีลักษณะต่างกัน ถึงแม้ว่าเป็นธาตุในหมู่เดียวกัน
เพราะมีขนาดไอออนต่างกัน
2.สูตรและการอ่านชื่อสารประกอบไอออนิก
เนื่องจากสารประกอบไอออนิกมีลักษณะการสร้างพันธะต่อเนื่องกันเป็นผลึก
ไม่ได้อยู่ในลักษณะของโมเลกุลเหมือนในสารประกอบโคเวเลนต์
ดังนั้นสารประกอบไอออนิกจึงไม่มีสูตรโมเลกุลที่แท้จริง
แต่จะมีการเขียนสูตรเพื่อแสดงอัตราส่วนอย่างต่ำของจำนวนธาตุต่าง ๆ
ที่เป็นองค์ประกอบ เช่น โซเดียมคลอไรด์ เกิดจากอะตอมของธาตุโซเดียม (Na) อย่างน้อยที่สุด 1 อะตอม และอะตอมของธาตุคลอรีน (Cl) อย่างน้อยที่สุด 1 อะตอม จึงสามารถเขียนสูตรได้เป็น NaCl โดยการเขียนสูตรของสารประกอบไอออนิกจะเขียนนำด้วยธาตุที่เกิดเป็นไอออนบวกก่อน จากนั้นจึงเขียนตามด้วยธาตุที่เกิดเป็นไอออนลบตามลำดับ
วิธีการอ่านชื่อสารประกอบไอออนิกให้อ่านตามลำดับของธาตุที่เขียนในสูตร คือ
เริ่มจากธาตุแรกซึ่งเกิดเป็นไอออนบวก (ธาตุโลหะ)
แล้วตามด้วยธาตุหลังซึ่งเป็นไอออนลบ (ธาตุอโลหะ) ดังนี้
1. เริ่มจากอ่านชื่อไอออนบวก (ธาตุโลหะ) ก่อน
2. อ่านชื่อธาตุไอออนลบ (ธาตุอโลหะ) โดยเปลี่ยนเสียงสุดท้ายเป็น -ไอด์ (-ide) ดังตัวอย่างเช่น
NaCl อ่านว่า โซเดียมคลอไรด์
MgO อ่านว่า แมกนีเซียมออกไซด์
Al2O3 อ่านว่า อะลูมิเนียมออกไซด์
3. หากไอออนลบมีลักษณะเป็นกลุ่มธาตุ จะมีชื่อเรียกเฉพาะที่แตกต่างกัน เช่น No3- เรียกว่า ไนเดรต, CO32- เรียกว่า คาร์บอเนต, SO42- เรียกว่า ซัลเฟต OH- เรียกว่า ไฮดรอกไซด์ เป็นต้น ดังตัวอย่างเช่น
CaCO3 อ่านว่า แคลเซียมคาร์บอเนต
Na2SO4 อ่านว่า โซเดียมซัลเฟต
3.พลังงานกับการเกิดสารประกอบไอออนิก
ในการเกิดพันธะไอออนิกหรือสารประกอบไอออนิก
จะมีการเปลี่ยนแปลงหลายขั้นตอนด้วยกัน
แต่จะมีกี่ขั้นขึ้นอยู่กับสมบัติของสารตั้งต้นและแต่ละขั้นตอนย่อยๆจะมีพลังงานเกี่ยวข้องอยู่ด้วย
ดังตัวอย่างการเกิดสารประกอบโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) มีขั้นตอนดังนี้
1.โลหะโซเดียมที่อยู่ในสถานะของแข็งระเหิดกลายเป็นไอ (กลายเป็นอะตอมในสถานะก๊าซ) ขั้นนี้ต้องใช้พลังงาน หรือดูดพลังงานเท่ากับ 109 kJ/mol เรียกพลังงานที่ใช้ในขั้นนี้ว่าพลังงานการระเหิด (Heat of siblimation) สัญลักษณ์ "Hs" หรือ "S"
Na(s)+ 109 kJ---------------->Na(g).........(1)
2.โมเลกุลของคลอรีน (Cl2(g)) ซึ่งอยู่ในสถานะก๊าซแตกตัวออกเป็นอะตอมในสถานะก๊าซ (Cl(g))
Cl(g) + 242 kJ -------------------> 2Cl(g)
แต่่ในการเกิด NaCl(s) 1 mol ต้องใช้ Cl(g) เพียง 1 mol ดังนั้น
Cl2(g) +121 kJ-------------------->Cl(g).........(2)
ขั้นนี้ต้องใช้พลังงานหรือดูดพลังงานเท่ากับ 121 kJ เรียกพลังงานที่ใช้ในขั้นนี้ว่า พลังงานสลายพันธะ หรือพลังงานการแตกตัว (Bond Dissociation energy) สัญลักษณ์ "Hdis" หรือ "d"
3.อะตอมของโซเดียมในสถานะก๊าซ เสีย 1 เวเลนซ์อิเลคตรอน กลายเป็นโซเดียมไอออนในสถานะก๊าซ ขั้นนี้ต้องใช้พลังงานหรือดูดพลังงาน 494 kJ/mol เรียกพลังงานที่ใข้ในขั้นนี้ว่า พลังงานไอออไนเซชั่น(Ionization Energy) สัญลักษณ์ "IE" หรือ "I"
Na(g)+494 kJ----------------->Na(g) + e.........(3)
4.คลอรีนอะตอมในสถานะก๊าซรับอิเลคตรอนกลายเป็นคลอไรด์ไอออนในสถานะก๊าซ(Cl-(g)) ขั้นนี้คายพลังงานออกมา 347 kJ/mol พลังงานที่คายออกมาในขั้นนี้เรียกว่า อิเลคตรอนอัฟฟินิตีหรือสัมพรรคภาพอิเลคตรอน (Electron Affinity) สัญลักษณ์ E หรือ EA
Cl(g)+e- -----------------> Cl-(g)+347 kJ...........(4)
5.โซเดียมไอออนในสถานะก๊าซ และคลอไรด์ไอออนในสถานะก๊าซรวมตัวกันด้วยพันธะไอออนิกได้ผลึกโซเดียมครอไรด์ (NaCl(s)) ขั้นนี้คายพลังงานออกมา 787 kJ/mol พลังงานที่คายออกมาในขั้นนี้เรียกว่าพลังงานแลคทิซ หรือพลังงานโครงร่างผลึก (Lattic Energy) สัญลักษณ์ U หรือ Ec
Na+(g) + Cl-(g) ---------------------->NaCl(s)+787 kJ.........(5)
เมื่อเอาสมการ (1)+(2)+(3)+(4)+(5) จะได้สมการรวมหรือปฏิกิริยารวมดังนี้
Na(s)+Cl(g)-----------------------> NaCl(s)+410 kJ..........(6)
แสดงว่าในการเกิด NaCl(s) เป็นการเปลี่ยนแปลงประเภทคายพลังงาน คือ เมื่อเกิด NaCl 1 mol จะคายพลังงานเท่ากับ 410 kJ
พลังงานที่คายออกมาเรียกว่า พลังงานของปฏิกิริยาหรือความร้อนของปฏิกิริยาหรือความร้อนของการเกิดสาร สัญลักษณ์ "Hf"
หมายเหตุ การเกิดสารประกอบไอออนิกอาจคายหรือดูดพลังงานก็ได้แต่มักจะคายพลังงาน
4.สมบัติของสารประกอบไอออนิก
1.มีขั้ว (Polar nature) สารประกอบไอออนิกไม่ได้เกิดขึ้นเป็นโมเลกุลเดี่ยว
แต่จะเป็นของแข็งซึ่งประกอบด้วยไอออนจำนวนมากซึ่งยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงยึดเหนี่ยวทางไฟฟ้า
2.นำไฟฟ้าได้
เมื่อใส่สารประกอบไอออนนิกลงในน้ำ ไอออนจะแยกออกจากัน
ทำให้สารละลายนำไฟฟ้าได้ ในทำนองเดียวกัน
สารประกอบที่หลอมเหลวจะนำไฟฟ้าได้ด้วย
เนื่องจากเมื่อหลอมเหลวไอออนจะเป็นอิสระจากกัน เกิดการไหลเวียนอิเลคตรอน
ทำให้อิเลคตรอนเคลื่อนที่จึงเกิดการนำไฟฟ้า
3.มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง
เพราะต้องการพลังงานความร้อนในการทำลายแรงดึงดูดระหว่างไอออนให้กลายเป็นของเหลวหรือกลายเป็นไอตามที่ต้องการ
4.การละลาย (Solubility) สารประกอบไอออนิกจะละลายในน้ำแต่ไม่ละลายในเบนซีนหรือตัวทำละลายอินทรีย์ น้ำและตัวทำละลายชนิดมีขั้วอื่น ๆ จะมีค่า dielectric constant สูง ซึ่งจะทำให้แรงดึงดูดไฟฟ้าที่ดึงดูดระหว่างไอออนอ่อนลง ทำให้ไอออนแยกจากกัน การประทะกัน (interaction) ระหว่างไอออนและโมเลกุลที่มีขั้ว (Polar nature) จึงช่วยในขบวนการ dissociation (disssociation เป็นขบวนการที่สารแตกตัวออกเป็นไอออนเมื่อละลายในน้ำ ตัวทำละลายอินทรีย์ มี dielectric constant ต่ำและมักเป็นสารประกอบที่ไม่มีขั้ว สารประกอบไอออนิกโดยทั่ว ๆ ไปจะไม่ละลายในตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว
5.สารประกอบไอออนิกทำให้เกิดปฏิกริยาไอออนิก
คือ ปฏิกริยาระหว่างไอออนกับไอออน
ทั้งนี้เพราะสารไอออนิกจะเป็นไอออนอิสระในสารละลาย ปฎิกริยาจึงเกิดทันที
6. สมบัติไม่แสดงทิศทางของพันธะไอออนิก สารประกอบไอออนิกเกิดจากไอออนที่มีประจุตรงกันข้าม
รอบ ๆ ไอออนแต่ละไอออนจะมีสนามไฟฟ้าซึ่งไม่มีทิศทาง จึงทำให้เกิดสมบัติไม่แสดงทิศทางของพันธะไอออนิก
5.ปฏิกิริยาของสารประกอบไอออนิก
เมื่อนำสารละลายไอออนิกคู่ใดคู่หนึ่งมาผสมกัน
แล้วเกิดตะกอนขึ้น แสดงว่าเกิดปฏิกิริยาขึ้น
ในการเกิดปฏิกิริยาในน้ำมักจะมีการแลกเปลี่ยนไอออนบวกและไอออนลบซึ่งกันและกัน
ซึ่งเขียนเป็นสมการทั่วไปได้ดังนี้
AX + BY ————> AY + BX เช่น
การผสมสารละลายแคลเซียมไฮดรอกไซด์และโซเดียมคาร์บอเนต ได้ตะกอนสีขาวของแคลเซียมคาร์บอเนต แต่ Ca(OH)2, Na2CO3และ NaOH เมื่อละลายน้ำแล้วสามารถแตกตัวอย่างสมบูรณ์ คือ
สมการที่แสดงไอออนอิสระของสารประกอบไอออนิกในสารละลายครบทุกชนิดเช่นนี้เรียกว่า สมการไอออนิก เนื่องจากในปฏิกิริยานี้มี OH- และ Na+ ปรากฏอยู่ทั้งสองด้านและไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงในปฏิกิริยาจึงตัดออกไปได้ ส่วนไอออนที่ทำปฏิกิริยาแล้วได้ผลิตภัณฑ์คือ Ca2+ และ CO32-เท่านั้น ที่นำมาเขียนเป็นสมการ
ดังนั้นสมการไอออนิกสุทธิจะเป็นสมการเคมีที่เขียนเฉพาะไอออนและโมเลกุลที่เกี่ยวข้องในปฏิกิริยาเท่านั้น
โดยผลรวมของประจุทางซ้ายและทางขวาของสมการต้องดุลกันพอดี
สรุปสมการไอออนิกจะเกิดได้ 3 ลักษณะดังนี้
1. การเกิดผลิตภัณฑ์ที่ไม่ละลายน้ำ เรียกว่า การตกตะกอน เช่น
จะได้ตะกอนของ PbI2(s) และ NaNO3 ที่ละลายน้ำได้ดี จึงมีไอออน Na+ และNO3- อยู่ในสารละลาย
เขียนเป็นสมการเชิงโมเลกุล
สรุปสมการไอออนิกจะเกิดได้ 3 ลักษณะดังนี้
1. การเกิดผลิตภัณฑ์ที่ไม่ละลายน้ำ เรียกว่า การตกตะกอน เช่น
จะได้ตะกอนของ PbI2(s) และ NaNO3 ที่ละลายน้ำได้ดี จึงมีไอออน Na+ และNO3- อยู่ในสารละลาย
เขียนเป็นสมการเชิงโมเลกุล
พันธะโลหะ
Metallic Bond
พันธะโลหะ คือ แรงดึงดูดระหว่างไอออนบวกกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่รอบๆ ก้อนโลหะ เกิดจากอะตอมของโลหะใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกัน เวเลนซ์อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ไปทุกอะตอมได้ทั่งทั้งก้อนโลหะ
- อะตอมของโลหะอยู่ในสภาพไอออนบวก
- เวเลนต์อิเล็กตรอนของโลหะเคลื่นที่ไปในที่ต่างๆ ได้อย่างอิสระ
- อิเล็กตรอนอิสระทำหน้าที่ดึงดูดนิวเคลียสของอะตอมต่างๆ เข้าด้วยกัน
- โลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชันที่ต่ำ ดังนั้นจึงยึดอิเล็กตรอน วงนอกสุดไว้อย่างหลวมๆ ทำให้อิเล็กตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่ไปมา รอบๆ โลหะตลอดเวลา
- อิเล็กตรอนเหล่านี้ทำหน้าที่คล้ายกาวที่ช่วยยึดไอออนบวกให้อยู่ในตำแหน่งที่คงที่ ไว้ด้วยกันอย่างแข็งแรง
แบบจำลองทะเลอิเล็กตรอน (Sea of electrons) ที่ใช้ในการอธิบายการเกิดพันธะโลหะมีดังนี้
แบบจำลองทะเลอิเล็กตรอน (รศ.ดร.
ประเสริฐ ศรีไพโรจน์, 2549) อธิบายว่า การเกิดพันธะในผลึกโลหะนั้น
อิเล็กตรอนของโลหะสามารถเคลื่อนที่ไปได้อย่างอิสระในผลึก
ทำให้อะตอมกลายเป็นไอออนบวก
และถูกล้อมรอบไปด้วยอิเล็กตรอนหรืออยู่ในทะเลอิเล็กตรอนตลอดเวลา
แรงดึงดูดระหว่างไอออนบวกและอิเล็กตรอนส่งผลให้เกิดเป็นผลึกโลหะ
แรงดึงดูดจะมีค่าแตกต่างกันออกไปตามชนิดของโลหะ โลหะบางชนิดมีค่าน้อย เช่น
ธาตุหมู่ IA เป็นต้น บางชนิดมีแรงดึงดูดระหว่างอะตอมมาก เช่น ธาตุทรานซิชัน
ทำให้จุดเดือดและจุดหลอมเหลวของโลหะพวกนี้มีค่าสูง
การที่อิเล็กตรอนในผลึกโลหะมความเป็นอิสระ
จึงสามารถนไปใช้อธิบายคุณสมบัติเกี่ยวกับการนำไฟฟ้า การนำความร้อน
ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในผลึก
ส่วนคุณสมบัติเกี่ยวกับความเป็นเงาของโลหะก็อธิบายได้ในลักษณะของการเกิดทะเลอิเล็กตรอน
กล่าวคือ อิเล็กตรอนเหล่านี้จะมาสามารถดูดและคายพลังงานออกมาในรูปของแสง
ในรูปของความถี่ของรังสีต่างๆ ทำให้เกิดการสะท้อนกลับได้
คุณสมบัติของโลหะเกี่ยวกับการทำให้เป็นแผ่นหรือรูปต่างๆ
โดยไม่แตกหรือหักนั้น
สามารถอธิบายได้โดยอาศัยหลักการของการเกิดทะเลอิเล็กตรอนเช่นเดียวกัน
นั่นคือ เมื่อเวลาทุบโลหะหรือยืดออกให้เป็นเส้น
หรือเป็นแผ่นจะไม่เกิดแรงผลักระหว่างอะตอมแต่อย่างใด
เพราะทุกอะตอมต่างก็มีอิเล็กตรอนล้อมรอบอยู่เหมือนเดิม
แรงดึงดูดระหว่างไอออนกับอิเล็กตรอนยังอยู่เหมือนเดิม
แต่หากเป็นผลึกของสารประกอบไอออนิก
เมื่อเราทุบหรือทำให้ตำแหน่งของไอออนในผลึกเคลื่อนที่ไปจากเดิม
ไอออนชนิดเดียวกันมาอยู่ตรงกันแล้วจะเกิดแรงผลักขึ้นอย่างแรง
ทำให้ผลึกแตกได้
การเกิดพันธะในโลหะนี้ ทำให้โลหะมีสมบัติต่างๆ ดังนี้
- นำไฟฟ้าและความร้อนได้ดี
- มีจุดเดือดและจุดหลอมเหลวสูง
- มีลักษณะเป็นเงาและมีความวาวเมื่อถูกแสง
- สามารถดึงเป็นเส้น ตีเป็นแผ่น หรือบิดงอได้
ที่มา:krujohnteachchem
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น