นโยบายการจัดการความรู้ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ 1.ให้ใช้เครื่องมือการจัดการความรู้ผลักดัน คุณภาพคน และกระบวนทำงาน 2.ส่งเสริมการแลกเปลี่ยนประสบการณ์การทำงาน จากหน้างาน 3.ส่งเสริมให้มีเวทีเรียนรู้ร่วมกัน
อ่าน: 2694
ความเห็น: 1

ทฤษฎี Co-ordinate Covalence, Formular Charge, VSEPR, Atomic Orbital, Molucular Orbital, Hybride Orbital, B.M.O, A.M.O ฉบับ ใจสั่งมา (2)

แต่อย่างที่บอกไว้แต่แรกครับ ว่าสิ่งเหล่านี้คือ "ทฤษฎี" มันคือ "จินตนาการ" ที่นักเคมี หรือ นักฟิสิกส์คิดขึ้นมา เพื่อง่ายต่อการอธิบายปรากฏการหรือคุณสมบัติบางอย่างของสสาร ซึ่งมันใช้อธิบายได้อย่างลงตัว สมเหตุสมผล ทั้งๆ ที่ปัจจุบัน เรายังมองไม่เห็นไอเส้นพันธะอะไรเหล่านี้ได้ชัดเจนเท่าไหร่นัก

       สารบัญบันทึกชุดทฤษฎีฯ ก่อนหน้านี้

ตอนที่ 1 เกริ่นนำ

. . .

. .

.

      สำหรับการทำความเข้าใจทฤษฎี Co-ordinate Covalence นั้น จำเป็นต้องเข้าใจพื้นฐานเรื่องการสร้างพันธะทางเคมีเสียหน่อยนึงก่อนครับ

 

       เรื่องของ พันธะเคมี ปัจจุบันมีการกล่าวอ้างถึงว่ามีอยู่ด้วยกัน ๓ แบบ คือ พันธะโคเวเลนต์ พันธะไอออนิก และพันธะโลหะ ซึ่งมีเกณฑ์การแบ่งประเภทง่ายๆ คือ

 

      พันธะโคเวเลนต์ = อโลหะ + อโลหะ

      เป็นการสร้างพันธะหรือแรงดึงดูดกันระหว่างธาตุ อโลหะ กับ อโลหะ การสร้างพันธะชนิดนี้ เกิดจากอะตอมของธาตุ ๒ อะตอมดันเคลื่อนที่เข้ามาใกล้กันในระยะเหมาะสม ส่งผลให้พลังงานของอะตอมธาตุทั้งคู่มีค่าต่ำลงและเกิดความเสถียรของอะตอมสูงสุด ซึ่งระยะที่เหมาะสมนี้มีการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันอย่างลงตัว คือ มักจะ มีอิเล็กตรอนล้อมรอบแต่ละธาตุอยู่แปดตัว หรือสองตัวสำหรับไฮโดรเจน เราเรียกกฏนี้ว่า กฏออกเตต โดยคำว่าออกเตต มาจากคำว่า Octa แปลว่า ๘ หรือกฏแปดนั่นเอง บางคนเปรียบเทียบพันธะนี้ว่าเหมือนเชือกสองเส้นมาพันกันครับ

 

      วาดรูปให้เข้าใจง่ายๆ เช่นพันธะระหว่างไฮโดรเจน และ คลอรีน ดังนี้

 

 

       พันธะไอออนิก = โลหะ + อโลหะ

       เป็นพันธะที่เกิดจากการดึงดูดกันระหว่างไอออนบวก และ ไอออนลบ ซึ่งไอออนคืออนุภาคของอะตอมที่เกิดการรับหรือเสียอิเล็กตรอน เพื่อให้เป็นไปตามกฏออกเตตเช่นเดียวกัน ปกติจะจับกันเป็นโครงสร้างผลึกผืนใหญ่ แต่เวลาเขียนสูตร นิยมเขียนเป็นอัตราส่วนอย่างต่ำ เช่น NaCl จริงๆ แล้วมีธาตุ Na ล้อมรอบ Cl กันและกันอย่างละ ๖ ตัว....ในที่นี้ไม่ขอพูดถึงเรื่อง พันธะไอออนิกมากไปกว่านี้ แต่พูดง่ายๆ ว่าพันธะไอออนิกเปรียบเสมือนการดึงดูดกันของแม่เหล็กสองก้อน คือขั้วบวก กับ ขั้วลบ ดังรูป

 

      พันธะโลหะ = โลหะ + โลหะ

      พูดง่ายๆ ก็คือเป็นการสร้างพันธะกันระหว่างธาตุชนิดโลหะด้วยกัน ซึ่งไม่ได้จับกันด้วยประจุทางไฟฟ้าแบบไอออนิกทิศทางซ้ายขวาบนล่าง แต่เป็นการดึงดูดกันด้วยแรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอน (ลบ) ที่เคลื่อนที่ไปได้ทั่วทั้งผืนโลหะนั้น ดึงดูดกับนิวเคลียสของโลหะที่มีสภาพบวกและอยู่กับที่ ในลักษณะที่ตำราบางเล่มเรียกว่า ทะเลอิเล็กตรอน ส่งผลให้เกิดคุณสมบัติการนำไฟฟ้า การนำความร้อน การสะท้อนแสง ความแวววาว และจุดเดือดจุดหลอมเหลวที่สูงนั่นเอง ลักษณะทะเลอิเล็กตรอน

 

      จบเรื่องพันธะทั้ง ๓ ประเภท อย่างรวดเร็ว แบบที่ไม่ต้องเปิดตำราอ้างอิง เพราะสรุปเอาเอง (ไม่รู้เชื่อได้มั้ย) จากการอ่าน ศึกษา และสอนมาหลายเพลา อาจไม่ตรงเป๊ะๆ กับตำราหลักบางเล่ม หรืออาจแตกต่างจากหลักการของบางคน แต่ก็ช่วยแนะนำแก้ไขเพิ่มเติมได้ครับ

 

      จากนี้ขอกล่าวถึง สูตรโครงสร้างแบบลิวอีสของพันธะโคเวเลนต์อีกหน่อย เพื่อปูทางเข้าสู่ทฤษฎีที่ต้องการบันทึกวันนี้

 

       สำหรับพันธะโคเวเลนต์นั้น สามารถเขียนสูตรโครงสร้างของอะตอมภายในโมเลกุลได้ด้วย ทั้งๆ ที่คนเรายังมองไม่เห็นโครงสร้างที่แท้จริงของอะตอมในโมเลกุลแบบจะๆ แบบชัดๆ เท่าไหร่เลย ดังนั้น ทฤษฎีเหล่านี้ จึงเป็นแค่เรื่องของการจินตนาการขึ้นมาก่อนเท่านั้นเอง เพื่อให้คนที่นำมาศึกษาต่อเข้าใจได้ง่ายขึ้น และเพื่อให้ศาสตร์แขนงอื่นๆ ได้นำไปศึกษาต่อยอดคุณสมบัติ หรือ ปรากฏการณ์อื่นๆ ได้ ทั้งเคมี ปิโตรเลียม พอลิเมอร์ ชีวเคมี วิทยาศาสตร์สุขภาพ อุตสาหกรรม ฯลฯ ซึ่งสิ่งที่เรามองไม่เห็น (ชัด) มันมีอยู่จริง แค่เรามองไม่เห็น (ชัด) เท่านั้นเอง

 

      สูตรโครงสร้างตามกฏออกเตต มีหลักการสำคัญ คือ ธาตุแต่ละตัวจะมีอิเล็กตรอนวงนอกสุด หรือ valence electron อยู่ในชั้นนอกสุดของระดับพลังงานหลักของอะตอม ตามปกติแล้วธาตุกลุ่มเรพรีเซนเททีฟ จะมีจำนวนเวเลนนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับหมู่ของตัวมันเอง เช่น คาร์บอน (C) เป็นธาตุลำดับที่ ๖ มีอิเล็กตรอน ๖ ตัว ก็จะมีอิเล็กตรอนวงนอกสุดเท่ากัน ๔ ตัว เพราะมันอยู่หมู่ที่ ๔ ซึ่งเกิดตามการจัดเรียงอิเล็กตรอนแบบย่อ ๒ ๔ ซึ่งมาจากการจัดเรียงแบบเต็ม 1s2 2s2 2p2 สรุปง่ายๆ ว่า ธาตุไหนอยู่หมู่ไหน จะมีอิเล็กตรอนวงนอกสุดเท่านั้น แต่ยกเว้นกลุ่มทรานซิชันไว้ด้วยนะครับ

 

      ต่อมา เมื่อคาร์บอนจะไปเกิดพันธะกับใคร ยกตัวอย่างว่าไปสร้างกับไฮโดรเจนนะ มันจะดึงดูดอิเล็กตรอนวงนอกสุดของไฮโดรเจนเอาไว้ ซึ่งไฮโดรเจน (H) มีอิเล็กตรอนวงนอกเท่ากับ ๑

 

     ทั้งสองจะเกิดการดึงดูดกัน และใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน เกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ ซึ่งมีสูตรโครงสร้างของ ไฮโดรเจน คลอรีน หรือ น้ำ ดังรูป

     เอาเรื่องสูตรโครงสร้างของพันธะโคเวเลนต์ไว้แค่ตัวอย่างเดียวก่อน ให้มีความรู้พื้นฐานนิดๆ ก่อน เพราะไม่งั้น จะยาวออกทะเลไปก่อน (เลียนแบบน้า shang มา) งั้นก็มาถึงเรื่องของโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์เสียที

 

      พันธะโคออร์ดิเนต โคเวเลนต์ เป็นพันธะที่ตนเองตั้งชื่อเล่นให้ว่า "พันธะอัฐยาย ซื้อขนมยาย" และเชื่อมั้ย ว่าสุภาษิตนี้ เด็กสมัยใหม่ ไม่รู้จักครับ ต้องอธิบายกันยาวเลย กว่าจะเข้าใจ

 

      สาเหตุที่ตั้งชื่อให้ไว้อย่างนั้น เพราะว่าพันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์นั้น เป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเป็นพันธะ ที่มาจากธาตุเพียงธาตุเดียว

 

      ตรงนี้แหละครับที่มันพิเศษ เพราะปกติ พันธะโคเวเลนต์ จะต้องเกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกันของธาตุ ๒ ตัว มาจอยกัน มาแชร์กัน ตามที่เค้าว่ากันมา หรือจิตนาการกันมาอย่างนี้

 

      โดยปัจจัยที่ทำให้พันธะชนิดโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์เกิดขึ้นนั้น สันนิฐานมาจาก ๒-๓ ปัจจัย คือ   

 

       ๑. ธาตุในอะตอมที่ให้อิเล็กตรอน มีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวหรือ lone pair เหลืออยู่ก่อน มันจึงสามารถให้กับธาตุอีกตัวได้

 

      ๒. ส่วนธาตุที่คอยแต่จะรับอิเล็กตรอนมาสร้างพันธะ โดยที่ไม่ได้มีอิเล็กตรอนมาร่วมสร้างนั้น ส่วนใหญ่จะไม่มีอิเล็กตรอนครับ ทั้งนี้อาจเกิดจากสาเหตุที่ตัวเองไปจับพันธะกับอะตอมอื่นหมดแล้ว เราแทนพันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ด้วยขีดลูกศร (ภาพ ก.) หรือ อาจไม่มีอิเล็กตรอนอยู่แต่แรกอยู่แล้วที่มักเจอในรูปไอออนอิสระ (ภาพ ข.) หรืออีกอย่าง คือธาตุที่มาขอใช้อิเล็กตรอนของชาวบ้านนั้น มีอิเล็กตรอนอยู่ แต่ไม่อยากเอามาใช้แชร์ร่วมกัน ไม่ใช่ว่าจะงก แต่เพราะว่าเมื่อเกิดพันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์กันแล้ว ธาตุจากทั้งสองฝั่งนั้น จะเป็นไปตามกฏออกเตตด้วยกัน มันจึงยอมให้คนนึงให้อย่างเดียว และคนนึงรับอย่างเดียวได้ (ภาพ ค.) โดยแทนเส้นพันธะโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์ ด้วยเส้นที่มีหัวลูกศร ชี้จากตัวที่ให้หมด ไปหาคนที่รับอย่างเดียว

     สรุปว่า ทกฤษฎีโคออร์ดิเนตโคเวเลนต์นั้น ก็เกิดขึ้นมาเพื่อตอบสนองการดำเนินไปของกฏออกเตตด้วยครับ

 

     แต่อย่างที่บอกไว้แต่แรกครับ ว่าสิ่งเหล่านี้คือ "ทฤษฎี" มันคือ "จินตนาการ" ที่นักเคมี หรือ นักฟิสิกส์คิดขึ้นมา เพื่อง่ายต่อการอธิบายปรากฏการหรือคุณสมบัติบางอย่างของสสาร ซึ่งมันใช้อธิบายได้อย่างลงตัว สมเหตุสมผล ทั้งๆ ที่ปัจจุบัน เรายังมองไม่เห็นไอเส้นพันธะอะไรเหล่านี้ได้ชัดเจนเท่าไหร่นัก ลองย้อนกลับไปดูภาพประกอบอีกหน่อย จินตนาการตามไปอีกนิด อาจจะเข้าใจได้มากขึ้น แต่หากไม่เข้าใจ ก็ไม่เป็นไรครับ ถือว่าผมอธิบายไว้ไม่กระจ่างแล้วกัน อิอิ

 

     จริงๆ ทฤษฎีนี้ เป็นเรื่องที่ง่ายกว่าอีกหลายเรื่องที่กำลังจะกล่าวถึงในคราวต่อๆ ไป แต่หากต้องการความกระจ่างขึ้นอีก ก็ต้องอ่านเพิ่มเติมอีก หาตำราที่เข้าใจง่ายๆ แล้วก็ทำให้ครบกระบวนการเรียนรู้ คืออ่าน คิด เขียน และนำไปใช้ (เช่น การสอน) ไม่นานเราก็จะเข้าใจได้เอง

 

      บันทึกหน้าคิดว่าจะยังอยู่กับทฤษฎี Co-ordinate Covalence ก่อน แต่จะยกตัวอย่างให้ชัดเจนอีกหน่อย วันนี้คงต้องจบบันทึกนี้เสียก่อน เพราะเมื่อพิจารณาดูแล้ว ก็เห็นว่ายาวมากเกินใครจะอ่านได้หมดในคราวเดียว และเริ่มเข้าใจ ว่าทำไม เมื่อ เวลาคุณน้า Shang เขียนบันทึกเข้าทางของเค้า มันถึงยาวนัก คราวหน้าจะเขียนสั้นๆ ดีกว่า แบบว่า อ่านง่าย จบไว ไม่เครียด

 

เอิ้ก เอิ้ก

 

"ใจสั่งมา"

Sections: การเรียนการสอน
License: ซีซี: แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-อนุญาตแบบเดียวกัน Cc-by-nc-sa
created: 30 August 2013 22:33 Modified: 31 August 2013 15:01 [ Report Abuse ]
ดอกไม้
People who like this: Ico24 Our Shangri-La, Ico24 ServiceMan, and 2 others.
People Who Like This
 
Facebook
Twitter
Google

Other Posts By This Blogger

ความเห็น

เคมีของความรักก็มีหลายโมเดลซิครับ โควาเลนต์, ไอออนิก, โคออร์ดิเนต โควาเลนต์ และโลหะ และแบบไหนจะดีที่สุดน่ะ

อิ อิ

ร่วมแสดงความเห็นในหน้านี้

ชื่อ:
อีเมล:
IP แอดเดรส: 18.215.62.41
ข้อความ:  
เรียกเครื่องมือจัดการข้อความ
   
ยกเลิก หรือ