พันธะเคมี (chemical bonding

48
1 คม 105 หลักเคมี 1(1/2561) รัชดาภรณ์ ปันทะรส Department of Chemistry, Faculty of Science, Maejo University email: ratchadaporn_ [email protected] http://www. Chemistry.mju.ac.th พันธะเคมี (Chemical Bonding ) 1. ประเภทของพันธะเคมี (Ionic bond, Metallic bond, Covalent bond) 2. แรงยึดเหนี่ยวภายในโมเลกุล 3. ค่าต่างๆที่เกี่ยวข้องกับการสร้างพันธะและโครงสร้างโมเลกุล (ความยาวพันธะ พลังงานพันธะ สภาพขั วของโมเลกุล มุมพันธะ ) 4. เรโซแนนซ์ 5. ทฤษฎีอธิบายพันธะโควาเลนต์ (Lewis structure, Valence Shell Electron Pair Repulsion, Valence Bond Theory, Molecular Orbital Theory)

Upload: others

Post on 19-Feb-2022

10 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: พันธะเคมี (Chemical Bonding

1

คม 105 หลกเคม 1(1/2561)

รชดาภรณ ปนทะรสDepartment of Chemistry, Faculty of Science, Maejo University

email: ratchadaporn_ [email protected]://www. Chemistry.mju.ac.th

พนธะเคม (Chemical Bonding)

1. ประเภทของพนธะเคม (Ionic bond, Metallic bond, Covalent bond)2. แรงยดเหนยวภายในโมเลกล3. คาตางๆทเกยวของกบการสรางพนธะและโครงสรางโมเลกล (ความยาวพนธะ พลงงานพนธะ สภาพขวของโมเลกล มมพนธะ )4. เรโซแนนซ5. ทฤษฎอธบายพนธะโควาเลนต (Lewis structure, Valence Shell Electron Pair Repulsion, Valence Bond Theory, Molecular Orbital Theory)

Page 2: พันธะเคมี (Chemical Bonding

อเลกตรอนโดดเดยว (unpaired electron) คอ อเลกตรอนทไมไดเกยวของกบการเกดพนธะ

อเลกตรอนคโดดเดยว (lone paired electron) คอ คของเวเลนซอเลกตรอนทไมไดเกยวของกบการเกดพนธะ

อเลกตรอนครวมพนธะ (bonding paired electron) คอ อเลกตรอนทใชในการเกดพนธะlone paired electron

G.L. Miessler, D.A. Tarr, Inorganic Chemistry, 3rd editionhttp://mainland.cctt.org/istf2002/background/mtbe.asp

bonding paired electron

2

Page 3: พันธะเคมี (Chemical Bonding

3

สตรและชอสารโควาเลนต

การเขยนสตรโครงสราง - แบบจด (dot structure) „ แทน 1 อเลกตรอน

- แบบเสน − แทน 2 อเลกตรอน (1 พนธะ)

= แทน 4 อเลกตรอน (2 พนธะ)

≡ แทน 6 อเลกตรอน (3 พนธะ)

http://www.thestudentroom.co.uk/showthread.php?t=943010http://www.chem.wisc.edu/~newtrad/CurrRef/BDGTopic/BDGtext/BDGIntro.html

Page 4: พันธะเคมี (Chemical Bonding

4

การเรยกชอสารประกอบโควาเลนต(1) อานชอธาตทอยขางหนากอน ตามดวยชอธาตทอยหลงและเปลยนพยางคทายเปน ไ_ด (ide)

เชน Cl chloro เปลยนเปน chlorideBr bromo เปลยนเปน bromide

N nitro เปลยนเปน nitrideS sulfur เปลยนเปน sulfide

(2) ถาอะตอมของธาตแรกมเพยงอะตอมเดยว ไมตองระบจ านวน แตธาตขางหลงใหระบจ านวนอะตอม ถงแมมเพยงหนงอะตอมกตาม ดวยเลขจ านวนในภาษากรก

หนง mono หก hexa

สอง di เจด hepta

สาม tri แปด octa

ส tetra เกา nona

หา penta สบ decaCO carbon monoxideCO2 carbon dioxideN2O dinitrogen oxide (laughing gas)NO2 nitrogen dioxide

N2O3 dinitrogen trioxideH2S hydrogen sulfideCS2 carbon disulfideB2H6 diboron hexahydride

Page 5: พันธะเคมี (Chemical Bonding

1. พนธะไอออนก (Ionic bond) บางครงเรยก electrovalence bond

หมายถง พนธะระหวางไอออนบวกและไอออนลบ ไดสารประกอบไอออนก

เปนพนธะในสารประกอบทธาตมคา electronegativity ตางกนมาก มกมเวเลนซอเลกตรอนครบแปดเสมอ เปนไปตาม Octet rule

Octet rule “อะตอมมแนวโนมทจะใหหรอรบอเลกตรอน จนกระทงอเลกตรอนวงนอกสดมคาเทากบแปด”

โลหะหม IA, IIA และ IIIA เมอเกดไอออนบวก มประจเปน +1, +2 และ +3 ตามล าดบ เกดเปนไอออนทเปนไปตามกฏชดแปด

nonmetal

metal

5

ประเภทของพนธะเคม (แบงตามการใชวาเลนซอเลคตรอนระหวางอะตอมทเกดพนธะกน)

Page 6: พันธะเคมี (Chemical Bonding

2. พนธะโควาเลนต (Covalent bond) เปนพนธะระหวางอะตอมทมการใชอเลกตรอนรวมกน ซงอะตอมทงสองมคา EN เทากนหรอตางกนไมมาก เกดเปนสารประกอบโควาเลนต2.1 พนธะโควาเลนตแบบธรรมดา คอเลกตรอนทใชอเลกตรอนรวมกนมาจากแตละอะตอม

Oxygen Atom Oxygen Atomnonmetal nonmetal

Oxygen molecule (O2)

2.2 พนธะโควาเลนตแบบโคออรดเนต (coordinate covalent bond) คอเลกตรอนทใชรวมกนมาจากอะตอมใดอะตอมหนงเพยงอะตอมเดยว บางครงเรยกวา พนธะเดทฟ (dative bond)

coordinate covalent bond6

Page 7: พันธะเคมี (Chemical Bonding

โมเลกลโควาเลนซแบงออกเปน 3 ชนด1. โมเลกลทพนธะไมมขวและเปนโมเลกลไมมขว เชน H2 Cl2 N2 O2

เปนพนธะโควาเลนตทเกดจากอะตอมชนดเดยวกน จดเปนพนธะโควาเลนต 100%

2. โมเลกลทพนธะมขวและเปนโมเลกลมขว เชน NH3, CH3Cl, SO2, H2Oเปนพนธะโควาเลนตทเกดจากอะตอมตางชนด ซงแตละอะตอมมสภาพไฟฟาลบไมเทากน เปนพนธะโควาเลนตทมความเปนไอออนกปนอยดวย

7

Page 8: พันธะเคมี (Chemical Bonding

3. โมเลกลทพนธะมขวและเปนโมเลกลไมมขว โดยขวคหรอไดโพลหกลางกนหมด

เชน CO2, SO3, CCl4, CH4

Page 9: พันธะเคมี (Chemical Bonding

9

3. Metallic bond เปนพนธะทยดอะตอมในผลกโลหะไวดวยกนโดยทวาเลนซอเลคตรอนของแตละอะตอมสามารถเคลอนไปยงจดตางๆในผลกไดงาย และดงดดนวเคลยสของอะตอมเหลานนไวดวยกน

Valence e− = 1 Valence e− = 2

metal metal

Page 10: พันธะเคมี (Chemical Bonding

Intermolecular forces or Intermolecular interaction

1. van der Waals force

London force หรอ London dispersion force

เปนแรงดงดดระหวางโมเลกลทไมมขว เกดจากอเลกตรอนมการเคลอนทรอบนวเคลยสตลอดเวลา ท าใหอเลกตรอนเกดการกระจายตวไมสม าเสมอ ท าใหอเลกตรอนมความหนาแนนเพยงดานใดดานหนงของนวเคลยส จงเกดไดโพลชวคราว

เชน แรงดงดดระหวางโมเลกล He, Ne, Ar, O2, Cl2, N2

- ความแขงแรงของแรงลอนดอนเพมขนตามจ านวนอเลกตรอน (น าหนกโมเลกลสง)

- โมเลกลทมน าหนกโมเลกลสง มกเปนอะตอมขนาดใหญ เกดการบดเบนเปนไดโพลไดงาย10

Page 11: พันธะเคมี (Chemical Bonding

11

2. Dipole-dipole force แรงกระท าระหวางโมเลกลทมขวโมเลกลมากมายทขวไฟฟา โดยทมขวบวกอยบนโมเลกลหนงและมขวลบอยอกโมเลกล เมอมขวทแตกตางกนจงมทงแรงดงดดและแรงผลก ดงนนโมเลกลจงมแนวโนมทจดเรยงตวเองเพอใหมแรงดงดดมากกวาแรงผลก

Can homogeneous diatomic molecules such as H2, O2 and N2 have dipole-dipole forces?

Page 12: พันธะเคมี (Chemical Bonding

12

3. Dipole-induced dipole force แรงทเกดจากโมเลกลทมขวเหนยวน าใหโมเลกลอนมขวดวยจากนนอะตอมหรอโมเลกลดงกลาวกมแรงกระท าตอกนเกดขน

โมเลกลมขว

C Cl-H ‟+ Ar+ ‟

โมเลกลทถกเหนยวน าใหมขว

H

O

H

I I

iodine

‟+‟

++

Page 13: พันธะเคมี (Chemical Bonding

13

4. Hydrogen bonding พนธะระหวางไฮโดรเจนกบอะตอมทมคา electronegativity สง (A)

X−H„„„A+ −−

H-bond

X = hydrogen donor (D)A = hydrogen acceptor (A)

ไฮโดรเจนสรางพนธะอยกบอะตอมทมคาอเลคโตรเนกาตวตสง ท าใหเกดพนธะทมสภาพขวสง อะตอมทมอเลคโตรเนกาตวตสงเหลานจะดงอเลคตรอนเขาใกลตวเองมาก ท าใหอะตอมไฮโดรเจนมความเปนบวกมากและสามารถดงอเลคตรอนโดดเดยวจากอะตอมขางเคยงได

O

C

CH3

O

H

Intermolecular H-bond

Intramolecular H-bond

O

H

O

H

O

H

Page 14: พันธะเคมี (Chemical Bonding

คาตางๆทเกยวของกบการสรางพนธะและโครงสรางโมเลกล

14

1. ความยาวพนธะ (Bond length) หมายถงระยะทางระหวางจดศนยกลางนวเคลยสของอะตอมสองอะตอมทเกดพนธะกน เปนคาเฉลยของระยะทสองอะตอมอยใกลกนไดมากทสดและเสถยรทสด โดยใชเทคนค X-ray diffraction

รศมโลหะ (metallic radius) มคาเทากบครงหนงของระยะหางระหวางอะตอมโลหะทอยใกลกนมากทสด

รศมโควาเลนต (covalent radius) มคาเทากบครงหนงของระยะหางระหวางอะตอมอโลหะทอยใกลกนมากทสด

รศมไอออนก (ionic radius) เปนรศมไอออนของอะตอม

Page 15: พันธะเคมี (Chemical Bonding

15

Elements Covalent radii (pm) Crystal radii (pm)

Li 123 90

Na 154 116

K 203 152

F 71 119

Cl 99 167

Br 114 182

Covalent radii & Crystal radii

G.L. Miessler, D.A. Tarr, Inorganic Chemistry, 3rd edition

Ion Protons Electrons Radius (pm)

Ti2+ 22 20 100

Ti3+ 22 19 81

Ti4+ 22 18 75

Page 16: พันธะเคมี (Chemical Bonding

16

bond length

bond energy

Page 17: พันธะเคมี (Chemical Bonding

พลงงานพนธะ (Bond energy, kJmol-1)พลงงานพนธะ หมายถง พลงงานทใชในการท าลายพนธะระหวาง 2 อะตอมทยดกน

ใหกลายเปนอะตอมเดยวๆ

17

พลงงานพนธะเฉลย คอ คาของพลงงานทไดจากการเฉลยคาตางๆของโมเลกลหลายอะตอม บางครงเรยกวา พลงงานพนธะ

พนธะ พลงงานพนธะ

(kJ mol1)

พนธะ พลงงานพนธะเฉลย

(kJ mol1)

พนธะ พลงงานพนธะเฉลย

(kJ mol1)

HHHFHBrHIHFFF

ClClBrBr

II

436565431364297155239190149

OONNN=N

CCC=C

C≡COHNHCH

138159418348619812463389413

CFOClNClCClPClSClCOC=O

C≡O

485205210326329276335707

1,070

Page 18: พันธะเคมี (Chemical Bonding

18

การสลายพนธะเปนการเปลยนแปลงประเภทดดพลงงาน (Endothermic reaction) เปนปฏกรยาใชพลงงานในการสลายพนธะเดมมากกวาพลงงานทคายออกเมอเกดพนธะใหม

การเกดพนธะเปนการเปลยนแปลงประเภทคายพลงงาน (Exothermic reaction) เปนปฏกรยาทใชพลงงานในการสลายพนธะเดมนอยกวาพลงงานทคายออกเมอเกดพนธะใหม

พลงงานสลายพนธะ (dissociation energy; D) เปนพลงงานทใชในการท าลายพนธะระหวางโมเลกลอะตอมค สลายเปนอะตอมในสถานะแกส ในทางกลบกน ถาอะตอม 2 อะตอมมารวมกน และเกดพนธะเคมขน จะคายพลงงานออกมาเทากบพลงงานการสลายพนธะ

Page 19: พันธะเคมี (Chemical Bonding

ตวอยาง จงค านวณหาคาพลงงานทเปลยนแปลงโดยเฉลยของปฏกรยาH3CCH3 (g) + H2 (g) 2CH4 (g)

เนองจากมการท าลายพนธะระหวาง C‟C ใน H3C‟CH3 และ H‟H ใน H2 (ระบบตองการใชพลงงาน เครองหมายขางหนาจงเปนบวก) และมการสรางพนธะระหวาง C‟H ใน CH4 อกสองพนธะ (ระบบคายพลงงาน ใชเครองหมายลบ)

C

H

CH

H

H

H

H

+ H H C

H

HH

H

C

H

HH

H

+

พลงงานทเปลยนแปลงทงหมด (H) เปนดงนH = C‟C + H‟H ‟ 2(C‟H)

= 348 + 436 ‟ 2(413) = ‟42 kJ

ปฏกรยานเปนปฏกรยาคายความรอน

19

Page 20: พันธะเคมี (Chemical Bonding

ตวอยาง จงค านวณหาคาพลงงานพนธะ NN ของโมเลกล NH2NH2

หากทราบวา การเปลยนแปลงพลงงานทงหมด (H) ของปฏกรยารวมเปน ดงน

NH2NH2 (g) 2N(g) + 4H(g) H = 1,724 kJ mol-1

NH3(g) N(g) + 3H(g) H = 1,172 kJ mol-1

N

H

H N H

H

20

E(NH) = 1,172 3 = 391 kJ mol-1

ใน NH2NH2 มพลงงานพนธะเทากบ E(NN) + 4E(NH) = 1,724 kJ mol-1

ดงนน พลงงานพนธะ NN = 1,724 ‟ 4(391) kJ mol-1

= 160 kJ mol-1

Page 21: พันธะเคมี (Chemical Bonding

สภาพขวของโมเลกล (molecular polarity)โมเลกลทประกอบดวยอะตอมตางชนดกน (heterogeneous molecule) ความเปนขวขนกบคา electronegativity (EN) อะตอมทมคา EN มากกวาจะมสมบตทางไฟฟาคอนขางเปนลบมากกวา

อะตอมทมคา EN สงกวาดงดดอเลคตรอนไดมากกวา จงเขยน มประจลบ และ อะตอมทมคา EN นอยกวาดงดดอเลคตรอนไดนอยกวา จงเขยน มประจบวก

เครองหมาย แสดงขวของพนธะโดยหวลกศรชไปทางทอเลคตรอนถกดงไปยงอะตอมทม EN สงกวา

21

Page 22: พันธะเคมี (Chemical Bonding

22

มมพนธะ (Bond angle)มมระหวางพนธะของโมเลกลโคเวเลนต ขนอยกบจ านวนอเลกตรอนคโดดเดยวรอบอะตอม

กลางเปนเกณฑ ถาอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวไมเทากน โมเลกลใดอะตอมกลางมอเลกตรอนคโดดเดยวมาก จะผลกกนมากท าใหมมระหวางพนธะแคบ

Page 23: พันธะเคมี (Chemical Bonding

23

โมเลกลโคเวเลนตใดๆ ถาอะตอมกลางไมมอเลกตรอน โมเลกลใดมจ านวนพนธะมาก มมจะแคบกวาโมเลกลทมจ านวนพนธะนอย

สารประกอบ รปราง จ านวนพนธะ มมพนธะ

BeCl2 Linear 2 180º

BCl3 Trigonal planar 3 120º

CCl4 Tetrahedral 4 109.5º

SF6 Octahedral 6 90º

Page 24: พันธะเคมี (Chemical Bonding

เรโซแนนซ (Resonance) เรโซแนนซ คอปรากฎการณทสารชนดหนงมโครงสรางลวอสไดหลายรปแบบ ทกแบบไมเปนโครงสรางทแทจรงของสารนน เชน

24

N

O

O

O

N

O

O

O

N

O

O

O

N

OO

N

OO

NO OO

-1

-1

+1

0

NO O

-1 00

Page 25: พันธะเคมี (Chemical Bonding

25

ทฤษฎทใชอธบายพนธะโควาเลนต

1. Lewis electron dot structure

Octet rule: อะตอมใดๆมแนวโนมทจะสรางพนธะจ านวนหนงเพอใหอะตอมมเวเลนซอเลคตรอนครบ 8

G. N. Lewis (1875 ‟ 1946)

สญลกษณพนธะ „ แทน 1 อเลคตรอน− แทน 2 อเลคตรอน (1 พนธะ)

Octet rule ใชไดดกบธาตในคาบท 2 (Li Ne) ของตารางธาตเทานน

7F 1s2 2s2 2p5

Page 26: พันธะเคมี (Chemical Bonding

26

สญลกษณพนธะ „ แทน 1 อเลคตรอน − แทน 2 อเลคตรอน (1 พนธะ)7F 1s2 2s2 2p5

กฎทวไปของ Lewis structure1. พนธะเกดจากอเลคตรอนหนงค2. อะตอมใดๆมแนวโนมทจะสรางพนธะจ านวนหนงเพอใหอะตอมมเวเลนซอเลคตรอนครบ 83. โมเลกลพยายามอยในสภาพทท าใหพลงงานต าทสดทท าใหเกดพนธะมากทสด พนธะแขงแรงทสด เสถยรทสด การจดเรยงตวของอะตอมท าใหเกดแรงผลกนอยทสด

สารประกอบโควาเลนตมลกษณะเปนโมเลกล จากสตรโมเลกลน ามาเขยนเปนสตรลวอส

อเลกตรอนคโดดเดยว (lone pair electron )

ในสตรโครงสรางมกไมเขยน อเลกตรอนคโดดเดยว ของอะตอมทไมใชอะตอมกลาง

26

Page 27: พันธะเคมี (Chemical Bonding

หลกการเขยนสตรลวอสหรอสตรจดอเลกตรอน

-ธาตแรกในสตรมกเปนอะตอมกลางซงมสภาพไฟฟาลบนอยทสด

-ยกเวน HClO4 (Cl เปนอะตอมกลาง) SCN- (C เปนอะตอมกลาง)

1. บวกจ านวนเวเลนซอเลกตรอนของแตละอะตอม ถาสารเปนไอออนบวกใหลบดวยประจบวก แตสารเปนไอออนลบใหบวกดวยประจลบ

2. เตมอเลกตรอนหนงคระหวางอะตอมทใกลกน

3. เตมอเลกตรอนใหกบอะตอมทไมใชอะตอมกลางใหครบแปดกอน

4. ถามอเลกตรอนเหลออย ใหเตมทอะตอมกลางเปนคๆ จนหมด

5. เมอใชอเลกตรอนหมดแลว แตอะตอมกลางมอเลกตรอนไมครบแปด แสดงวาไอออนนนตองมพนธะคหรอพนธะสาม

6. เมอเขยนเสรจแลวใหนบจ านวนอเลกตรอนในสตรทงหมดอกครง ใหเทากบทนบไวในขอ 127

Page 28: พันธะเคมี (Chemical Bonding

ขอยกเวนของกฎออกเทต

1. อะตอม H มอเลกตรอนลอมรอบ 2 อเลกตรอน

2. Be และ B เปนอะตอมทมอเลกตรอนไมครบแปด

Be หม IIA มอเลกตรอนลอมรอบเพยง 4 และเกดเปนสารประกอบโควาเลนต

B หม IIIA มอเลกตรอนลอมรอบเพยง 6

http://dec.fq.edu.uy/catedra_inorganica/general1/geometria/bcl3.html

ClBeCl

3. สารทอะตอมกลางมเวเลนซอเลกตรอนมากกวาแปด ไดแก อโลหะหม 5, 6 คาบ 3 เชน P, S ไดแก สารประกอบ PCl5, SF6

http://www.chem.purdue.edu/gchelp/vsepr/rule2ex2.html28

Page 29: พันธะเคมี (Chemical Bonding

29

2. Valence Shell Electron Pair Repulsion Theory, VSEPRทฤษฎการผลกคอเลกตรอนในวงเวเลนซ เปนทฤษฎทใชท านายรปรางของโมเลกลโดยอาศย

การผลกกนทางไฟฟา (electrostatic repulsion) ของอเลกตรอนค และมการใช Lewis electron-dot structure รวมดวย เปนวธททใชท านายรปรางอยางคราวๆ โดยเปรยบเทยบกบการทดลอง อเลกตรอนมการผลกกนเพราะมประจลบ แตละคกเกดแรงผลกกบอเลกตรอนคอนๆ ได

โมเลกลจงมการดดแปลงโครงสราง (geometry) เพอใหต าแหนงของคอเลกตรอนวงนอกสด (valence electron) อยหางจากกนเทาทจะเปนไปได โดยแรงผลกระหวางอเลกตรอนคโดดเดยวมคามากทสด รองลงมาคอแรงผลกระหวางอเลกตรอนคโดดเดยวและอเลกตรอนทใชในการเกดพนธะ แรงผลกทนอยทสดคอแรงผลกระหวางอเลกตรอนคทใชในการเกดพนธะ

Page 30: พันธะเคมี (Chemical Bonding

30

Page 31: พันธะเคมี (Chemical Bonding

31

distorted tetrahedral

AB4E

การท านายรปทรงเรขาคณตของโมเลกล1. วาดโครงสรางลวอสของโมเลกล2. นบจ านวนอเลกตรอนคโดดเดยวทอะตอมกลางและจ านวนของอะตอมทสราง

พนธะกบอะตอมกลาง3. ใช VSEPR ท านายรปรางของโมเลกล

Page 32: พันธะเคมี (Chemical Bonding

32

Coordination number

VSERPmodel

Molecular shape Example

2 AB2AB2EAB2E2AB2E3

LinearBent (V-shape)Bent (V-shape)Linear

CO2, BeCl2SO2, SnCl2H2O, SCl2XeF2

3 AB3AB3EAB3E2

Trigonal planarTrigonal pyramidalT-shape

BF3NH3ClF3, BrF3

4 AB4AB4EAB4E2

TetrahedralDistorted tetrahedral (see saw)Square planar

CH4, SiCl4SF4XeF4

5 AB5AB5E

Trigonal bipyramidalSquare pyramidal

PF5, PCl5, SbF5IF5, BrF5, ClF5

6 AB6 Octahedral SF6

Molecular shape by VSEPR model

Page 33: พันธะเคมี (Chemical Bonding

33

http://liakatas.org/chemblog/?p=356

Page 34: พันธะเคมี (Chemical Bonding

34

3. Valence Bond Theory (VBT) and Hybridization

เปนการผสมระหวางออรบทลตางชนดกน เชน s orbital และ p orbital ไดออรบทลใหม เรยก hybrid orbitalกระบวนการสราง hybrid orbital เรยก hybridization

Page 35: พันธะเคมี (Chemical Bonding

35

2p2sground state

excited state

2p2shybrid state

2p2s+ 4 e จากไฮโดรเจน 4 อะตอม

sp3 ไฮบรดออรบทล

sp3 hybridization ไดแก CH4

CH

H

H

H

sp3 orbital ()

Page 36: พันธะเคมี (Chemical Bonding

36

sp2 hybridization ไดแก BF3

sp2 (1+1)

Page 37: พันธะเคมี (Chemical Bonding

37

sp hybridization ไดแก BeH2

2+

sp (1+2)

Page 38: พันธะเคมี (Chemical Bonding

38

27Co electron configuration = [Ar] 4s2 3d7

Co3+ = [Ar] 3d6

d2sp3 and sp3d2 hybridization of [Co(NH3)6]3+

__ __ __ __ __ __ __ __ __

__ __ __ __ __ __ __ __ __

3d 4s 4p

__ __ __ __ __ __ __ __ __

3d 4s 4p

3d6 4s0 4p0

6NH3

d2sp3 (octahedral)

excited state

ground state

d2sp3

Page 39: พันธะเคมี (Chemical Bonding

39

28Ni electron configuration = [Ar] 4s2 3d8

Ni2+ = [Ar] 3d8

dsp2 and sp2d hybridization of [Ni(CN)4]2

__ __ __ __ __ __ __ __ __

__ __ __ __ __ __ __ __ __

3d 4s 4p

__ __ __ __ __ __ __ __ __

3d 4s 4p

3d8 4s0 4p0

4CN

dsp2 (square planar)

excited state

ground state

4p

dsp2

Page 40: พันธะเคมี (Chemical Bonding

40

Some hybridization schemesCoordination number Arrangement Composition

2 LinearAngular

sp, pd, sdsd

3 Trigonal planarTrigonal pyramidal

sp2, p2dpd2

4 TetrahedralSquare planar

sp3, sd3

p2d2, sp2d

5 Trigonal bipyramidalTetragonal pyramidal

sp3d, spd3

sp2d2, sd4, pd4, p3d2

6 OctahedralTrigonal prismatic

sp3d2

spd4, pd6

Page 41: พันธะเคมี (Chemical Bonding

41

Molecular Orbital Theory (MOT)เปนการรวม atomic orbital (AO) เปนแบบ Linear combination of atomic orbital (LCAO) จ านวน molecular orbital (MO) ทเกดขน เทากบ จ านวน atomic orbital (AO) ทงหมดรวมกน

http://www.meta-synthesis.com/webbook/39_diatomics/diatomics.html

Page 42: พันธะเคมี (Chemical Bonding

42

การรวมของ s orbital- constructive (s) bonding

- destructive (s*) antibonding

การเกด bond

http://www.meta-synthesis.com/webbook/39_diatomics/diatomics.html#H

Page 43: พันธะเคมี (Chemical Bonding

43

การรวมของ p orbital

*

*

2p 2p

2px 2py

*2px *2py

*2pz

2pz

Page 44: พันธะเคมี (Chemical Bonding

44

Li2 to N2O2 and F2

พลงงานของ z สงกวา x และ y ใน molecular orbital ของ N2 (และโมเลกลทเบากวา) เพราะ 2s และ 2p อยใกลกนมาก อเลคตรอนจงผลกกนมาก ท าให z ถกผลกใหมระดบพลงงานสงกวา x และ y แตใน O2 และ F2 ทง 2s และ 2p อยหางกนจงไมมผล ท าให z ถกผลกขนไปอยเหนอ x และ y

Page 45: พันธะเคมี (Chemical Bonding

45

C = 1s2 2s2 2p2 C = 1s2 2s2 2p2

Page 46: พันธะเคมี (Chemical Bonding

46

O = 1s2 2s2 2p4 O = 1s2 2s2 2p4

Page 47: พันธะเคมี (Chemical Bonding

47

Bond order = number of electrons in bonding MOnumber of electrons in antibonding MO2

Bond order of C2 = 6-2 = 2 2

Bond order of O2 = 8-4 = 2 2

Page 48: พันธะเคมี (Chemical Bonding

48

Exercise

1. วาดโครงสราง Lewis: O, Al, Na, I, Xe ธาตตวใดมความเสถยรและบอกจ านวน valence electron2. ระบโมเลกลตอไปนเปน ionic หรอ covalent: a) CO2, b) NaCl, c) FeCl2, d) CCl4, e) Al2SO3

3. ระบวาโมเลกลตอไปนเปน ionic, covalent หรอ polar covalent: H2, CH4, LiF, H2O. และเรยงคา boiling points จากมากไปหานอย.

5. จงวาด Molecular orbital diagram ของ CO และหาจ านวน bond order

4. สารประกอบ AB4 โดยทธาต A เปนธาตหม 8 คาบท 5 และ ธาต B เปนธาตหม 7 คาบท 2 จงเขยนสตรโครงสรางโดยใช VSEPR theory โดยระบจ านวน coordination number ของธาต A และจ านวน lone pair electron ของสารประกอบน