โครงสร างของสารประกอบและ...

5 โครงสรางของสารประกอบและ

การเรยกชอทางเคม

5.1 เวเลนซและเลขออกซเดชน 5.2 พนธะเคม 5.3 พนธะไอออนก 5.4 พนธะโควาเลนท 5.5 พนธะโคออดเนตโควาเลนท 5.6 โครงสรางแบบอเลกตรอนจด 5.7 การเขยนสตรเคม 5.8 ระบบการเรยกชอทางเคม

5.8.1 สารประกอบแบบไบนารชนดอโลหะค 5.8.2 สารประกอบแบบไบนารชนดอโลหะกบโลหะ 5.8.3 สารประกอบเทอรนารและมากกวา 5.8.4 กรด เบส และเกลอ 5.8.5 ชอทางการคา

บทนา สารประกอบ (compounds) คอสารบรสทธทประกอบขนดวยธาตตงแต 2

ชนดขนไป รวมกนดวยอตราสวนของจานวนอะตอมคงท สารประกอบทไดจะมสมบตตางไปจากอะตอมของธาตเดม เชน กาซคารบอนไดออกไซดทเกดจากอะตอมของคารบอน 1 อะตอม จบตวกบอะตอมของออกซเจน 2 อะตอม

CM 103 โครงสรางของสารประกอบ 95

สญลกษณของสารประกอบหรอสตรทางเคมของสารประกอบ คอ หมสญลกษณของธาตทเขยนเพอแสดงใหเหนวาสารประกอบนน ประกอบดวยธาตอะไรบาง พรอมทงระบจานวนอะตอมของธาตทเปนองคประกอบเปนตวเลขหอยไวททายสญลกษณของธาตทเปนองคประกอบนน เชน H2O เปนสตรทางเคมของนา ประกอบดวยอะตอมธาตไฮโดรเจน 2 อะตอม และอะตอมธาตออกซเจน 1 อะตอม ดงรปท 5.1 เปนตวอยางของสารประกอบของกาซไฮโดรเจน นา แอมโมเนย และมเทน

รปท 5.1 ตวอยางของสารประกอบชนดตางๆ

5.1 เวเลนซและเลขออกซเดชน เวเลนซ (Valence) หรอ valency number เปนจานวนพนธะเคมของอะตอม

ทสามารถเกดพนธะกบอะตอมอนได เมอไฮโดรเจนมเวเลนซเปนหนง เราสามารถทจะทราบเวเลนซของธาตอนทเกดเปนสารประกอบกบไฮโดรเจนได ดงเชน ไฮโดรคลอไรด (HCl) มอตราสวนของธาตไฮโดรเจนกบธาตคลอรนเปน 1:1 ดงนนเวเลนซของคลอรนจงมคาเปนหนง หรอธาตอนทเกดเปนสารประกอบกบไฮโดรเจน เชน H2O NH3

และ CH4 ดงรปขางตน คาเวเลนซของธาตอน เปน 2, 3 และ 4 ตามลาดบ

มธาตชนดทสามารถมเวเลนซไดหลายคา ตวอยางเชน ซลเฟอร (S) ปกตมคาเวเลนซเทากบ 2 แตสาหรบบางสารประกอบของซลเฟอรอาจมเวเลนซเปน 4 หรอ 6 เชน สารประกอบ SF4 และ SF6 ตามลาดบ ดงนนจากสตรโครงสรางของสารประกอบสามารถทราบคาเวเลนซของธาตทยงไมทราบคาได เชน กรณคาเวเลนซของธาตไนโตรเจน ในสารประกอบ N2O, NO, N2O3, N2O4, NO2 และ N2O5 คาเวเลนซของธาตไนโตรเจน เปน 1, 2, 3, 4 และ 5 ตามลาดบ

H2 CH4

H2O NH3

96 โครงสรางอะตอมและตารางธาต CM 103

เวเลนซอเลกตรอน (valence electrons) เปนอเลกตรอนทสามารถเกดพนธะเคมกบอะตอมอนได ซงกคออเลกตรอนทอยวงนอกสดของอะตอม ดงนนธาตหมใดจะมเวเลนซอเลกตรอนเทากบหมนน เชน ธาตหม VIIIA มเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 8

เลขออกซเดชน (Oxidation number) คอคาประจของแตละอะตอมของธาต (ถาถอวาการถายโอนอเลกตรอนเกดขนอยางสมบรณ) ในโมเลกล

ในกรณทเปนสารประกอบไอออนก เลขออกซเดชนเปนคาแสดงประจของไอออน โดยอะตอมทใหอเลกตรอนจะมเลขออกซเดชนเปนบวก อะตอมทรบอเลกตรอนจะมเลขออกซเดชนเปนลบ เชน โซเดยมคลอไรด (NaCl) ประกอบดวยโซเดยมไอออน (Na+) และคลอไรดไอออน (Cl–) เกดจากการทอะตอมของโซเดยมมการเสยอเลกตรอนไปหนงอเลกตรอน โซเดยมจงมประจเทากบ +1 และคลอรนไดรบอเลกตรอน 1 อเลกตรอน คลอรนจงมประจเปน –1 ดงนนเลขออกซเดชนของโซเดยมและคลอรนในสารประกอบโซเดยมคลอไรด จงมคาเทากบ +1 และ –1 ตามลาดบ

ในกรณสารประกอบโควาเลนทซงไมมการถายโอนอเลกตรอนกนระหวางอะตอม แตมการใชเวเลนซอเลกตรอนรวมกนระหวางอะตอมของธาตทเปนองคประกอบ เลขออกซเดชนจงเปนคาแสดงประจสมมตของอะตอมของธาต ซงสามารถกาหนดเลขออกซเดชนไดโดยพจารณาจากคาอเลกโทรเนกาตวตของอะตอมทใชอเลกตรอนรวมกน ธาตทมคาอเลกโทรเนกาตวตสงกวาจะดงดดอเลกตรอนเขาใกลนวเคลยสไดมากกวา จะแสดงอานาจขวเปนลบ

(δ–) อะตอมทมคาอเลกโทรเนกาตวตตากวาจะแสดงอานาจขวเปนบวก (δ+) เชน นา (H2O)

ออกซเจนจะแสดงอานาจขวเปนลบ (δ–) และ ไฮโดรเจน จะแสดงอานาจขวเปนบวก (δ+) ดงรป

รปท 5.2 แสดงสภาพขวของแตอะตอมในโมเลกลนา


เกณฑพจารณาเลขออกซเดชน 1. เลขออกซเดชนของธาตอสระมคาเปนศนย เชน Fe , Zn , H2 , N2 , O2 ,

P4 และ S8 ตางมเลขออกซเดชนของแตละอะตอมเทากบศนย 2. สาหรบไอออนอะตอมเดยวมคาเลขออกซเดชนเทากบประจของไอออนนน

เชน Na+ มเลขออกซเดชนเปน +1 O2- มเลขออกซเดชนเปน -2 3. โลหะอลคาไล (หม IA) มเลขออกซเดชนเปน +1 เชน อะตอมของ Li, K

และ Na ตางกมเลขออกซเดชนเปน +1 4. โลหะอลคาไลนเอรท (หม IIA) มเลขออกซเดชนเปน +2 เชน Ba มเลข

ออกซเดชนเปน +2 5. เลขออกซเดชนของไฮโดรเจน (H) เปน +1 เชน H2O ไฮโดรเจนอะตอมม

เลขออกซเดชนเปน +1 ยกเวนเมอไฮโดรเจนของสารประกอบโลหะไฮไดรดทเลขออกซเดชนเปน -1 เชน NaH, LiH, CaH2 และAlH3 เลขออกซเดชนอะตอมของไฮโดรเจนเปน -1

6. เลขออกซเดชนของออกซเจน (O) ของสารประกอบทกตวมคาเปน -2 เชน H2O และ CO2 ยกเวน สารประกอบเปอรออกไซด (peroxide) เชน H2O2, Na2O2, BaO2 อะตอมของออกซเจนจะมเลขออกซเดชนเปน -1 และสารประกอบซเปอรออกไซด (superoxide) เชน Na2O ออกซเจนอะตอมมเลขออกซเดชนเปน -1/2

7. อะตอมของธาตฮาโลเจน (หม 7A) ในสารประกอบมเลขออกซเดชนเปน -1 เชน NaCl และ CaCl2 คลอรนมเลขออกซเดชนเปน -1

8. ผลรวมของเลขออกซเดชนของสารประกอบทเปนกลางทางไฟฟามคาเปน 0 เชน NaCl อะตอมของ Na มเลขออกซเดชนเปน +1 และ อะตอมของ Cl มเลขออกซเดชนเปน -1 สาหรบ HNO3 อะตอมของ H มเลขออกซเดชนเปน +1 อะตอมของ N มเลขออกซเดชนเปน +5 และอะตอมของ O มเลขออกซเดชน เปน -2

9. สาหรบไอออนทเปนกลมของอะตอม (polyatomic ion) ผลรวมของเลขออกซเดชนเทากบประจของไอออนนน เชน SO4

2- อะตอมของ S มเลขออกซเดชนเปน +6 และอะตอมของ O มเลขออกซเดชนเปน -2 ผลรวมของเลขออกซเดชน เปน (+6) + 4(-2) = -2 สาหรบไฮดรอกไซด (OH- ) เลขออกซเดชนของอะตอมของออกซเจน เปน -2 และอะตอมของไฮโดรเจน เปน +1 ดงนน

10. เลขออกซเดชนของอลมเนยม (Al) เปน +3


จากเกณฑดงกลาวขางตน ทาใหสามารถคานวณหาคาเลขออกซเดชนของอะตอมธาตทยงไมทราบคาได

ตวอยางท 1 จงหาเลขออกซเดชนของ Mn ในสารประกอบ KMnO4 ผลรวมเลขออกซเดชนของ KMnO4 = 0

K + Mn + 4(O) = 0 (+1) + Mn + 4(–2) = 0

Mn = (+8) – 1 = +7

ตวอยางท 2 จงหาเลขออกซเดชนของ Cr ในสารประกอบ K2Cr2O7 ผลรวมเลขออกซเดชนของ K2Cr2O7 = 0

2K + 2Cr + 7(O) = 0 2(+1) + 2Cr + 7(–2) = 0

2Cr = (+14) – 2 Cr = +6

5.2 พนธะเคม (Chemical bonds) เมออะตอมรวมตวกนเกดเปนสารประกอบชนดตางๆ แตละอะตอมจะถกยด

เหนยวภายในโมเลกลดวยพนธะเคม ดงนนนยามของพนธะเคม คอ แรงยดเหนยวระหวางอะตอมตางๆ เพอใหเกดเปนโมเลกลของสารประกอบ พบวาพนธะเคมทสาคญ ไดแก

1. พนธะไอออนก (Ionic bond) 2. พนธะโควาเลนท (Covalent bond) 3. พนธะโคออรดเนตโควาเลนท (Coordinate covalent bond)

แรงยดเหนยวดงกลาว จะเกยวของกบอเลกตรอนทอยวงนอกสดของอะตอม อะตอมตางๆ เมอรวมตวเปนสารประกอบตองอยในสภาพทมความเสถยรมากกวาอยในสภาพอะตอมอสระ ลกษณะโครงสรางทเสถยรตองมการจดเรยงอเลกตรอนในอะตอมไดเชนเดยวกบกาซเฉอย ซงพบวาอเลกตรอนทอยวงนอกสดตองครบจานวนแปดอเลกตรอน หรอทเรยกวาเปนไปตาม “กฎออกเตต”


ธาตทมเวเลนซอเลกตรอนไมครบ 8 ในธรรมชาตจะไมสามารถอยเปนอะตอมเดยวๆได ซงแสดงวาไมเสถยร ตองรวมกนเปนโมเลกลซงอาจจะม 2 อะตอมหรอมากกวา การทอะตอมของธาตตางๆ รวมตวกนดวยสดสวนททาใหเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 8 น นกวทยาศาสตรไดตงเปนกฎขนเรยกวา กฎออกเตต การรวมกนของอะตอมใหมเวเลนซอเลกตรอนครบ 8 อาจมไดหลายลกษณะ เชน

1. อะตอมใชเวเลนซอเลกตรอนรวมกนเปนคๆ จะเกด "พนธะโควาเลนท" 2. อะตอม ใหหรอรบอเลกตรอน จะเกดเปน " พนธะไอออนก " 3. อะตอมใชเวเลนซอเลกตรอนรวมกนทงกอน จะเกดเปน " พนธะโลหะ "

5.3 พนธะไอออนก (Ionic bonds) พนธะไอออนก เปนพนธะทเกดขนจากการทอะตอมมการใหและรบ

อเลกตรอนจากอะตอมอน สารประกอบทเกดจากพนธะลกษณะน เรยกวา สารประกอบไอออนนก เชน สารประกอบโซเดยมคลอไรด (NaCl) ดงรปท 5.3 อะตอมโซเดยมสญเสย 1 อเลกตรอนในวงนอกสด ใหกบอะตอมคลอรน ทาใหโซเดยมมอเลกตรอนวงนอกครบแปดกลายเปนโซเดยมไอออนบวกหนง และคลอรนทรบหนงอเลกตรอน

รปท 5.3 แสดงการรวมตวเกดเปนสารประกอบไอออนกโซเดยมคลอไรด

สารประกอบไอออนกทเกดจากอะตอมของธาตมารวมกนนน จะไดสารประกอบทมสมบตแตกตางไปจากเดม เชน โลหะโซเดยมทเปนของแขงรวมตวกบกาซคลอรน (กาซมพษ สเขยวออน) เกดเปนผลกของสารประกอบโซเดยมคลอไรด ทละลายนา รบประทานได จะเหนไดวาสมบตของสารประกอบไอออนกดงกลาวเปลยนไปจากเดมมาก ดงรปท 5.4


รปท 5.4 แสดงการรวมตวเกดเปนสารประกอบไอออนกโซเดยมคลอไรด

ตารางท 5.1 แสดงไอออนอะตอมของธาต

นธะชนดนมกเกดขนระหวางโลหะกบอโลหะ โดยปกตอะตอมทมโอกาสสญเสยอเลกตรอ ก)

ตางๆ

พนวงนอกสด กลายเปนแคทไอออน (ไอออนบว จะเปนอะตอมของโลหะทม

เวเลนซอเลกตรอน 1, 2 หรอ 3 สวนอะตอมทมแนวโนมในการใหอเลกตรอนวงนอกสด จน


สาหรบรปท 5.5 อะตอมลเทยม (ธาตหม 1A) เปนลเทยมแคทไอออนและอะตอมฟลออรน (ธาตหม 7A) เปนฟลออไรด แอนไอออน a)

b)

รปท 5.5 แสดงการเกดเปนไอออน a) ลเทยมแคทไอออน b) ฟลออไรดแอนไอออน

สารประกอบไอออนกบางชนดละลายนาไดดและบางชนดไมละลายนา การทสารประกอบไอออนกละลายนาไดเนองจากแรงดงดดระหวางโมเลกลของนากบไอออนมคามากกวาแรงยดเหนยวระหวางไอออนบวกกบไอออนลบ เชน เมอนาโซเดยมคลอไรดมาละลายในนา แรงดงดดระหวางโมเลกลของนากบโซเดยมไอออน และนากบคลอไรดไอออนมคาสงกวาแรงยดเหนยวระหวางไอออนทงสอง โซเดยมคลอไรดจงละลายนาได เมอไอออนเหลานหลดออกจากโครงสรางเดม แตละไอออนจะถกลอมรอบดวยโมเลกลของนาหลายๆโมเลกล โดยนาจะหนขวทมประจตรงกนขามเขาไอออนทลอมรอบ ดงรปท 5.6 และเมอละลายนาแลวสามารถทจะนาไฟฟาได


+

–

–

–

–

–

–

–

–

––

++

+

++

Na+

+

Na+

Cl–

Ion insolution Salt

crystal

Cl–+

–

–

–

–

–

–

–

–

––

++

+

++

Na+

+

Na+

Cl–

Ion insolution Salt

crystal

Cl–

รปท 5.6 แสดงการละลายในนาของสารประกอบโซเดยมคลอไรด

รปท 5.7 แสดงการรวมตวเกดเปนสารประกอบอลมเนยมออกไซด (Al2O3)

NH4+NH4+

Cl-Cl-

รปท 5.8 แสดงโครงสรางของสารประกอบแอมโมเนยมคลอไรด (NH4Cl)


5.4 พนธะโควาเลนท (Covalent bond) พนธะโควาเลนทคอพนธะทเกดจากอะตอมของธาตตางๆ มารวมกน โดยการ

ใชเวเลนซอเลกตรอนรวมกนเพอใหเปนไปตามกฎออกเตต อเลกตรอนทใชรวมกน เรยกวา อเลกตรอนครวมพนธะ สาหรบสารประกอบทเกดจากแรงยดเหนยวดวยพนธะโควาเลนท เรยกวา สารประกอบโควาเลนท พนธะโควาเลนตมกเกดขนระหวางอะตอมของอโลหะกบอโลหะ เชน Cl2 , H2 , HF แตอยางไรกตามพบวามสารประกอบโควาเลนทบางชนดเกดพนธะระหวางอะตอมโลหะกบอโลหะหรอกงโลหะบางชนด เชน BeC12 , HgCl2 , BC12 , SiO2

ชนดของพนธะโควาเลนท แบงออกเปน 3 ประเภท คอ

1. พนธะเดยว (single bond) เกดจากอะตอมใชอเลกตรอนรวมกน 1 ค เชน พนธะระหวางอะตอม H กบธาตในหม 7 ไดแก F, Cl, Br, I, At หรอ ธาตหม 7 กบอโลหะอนๆ เชน H2 (H-H) และ HF (H-F)

รปท 5.9 โมเลกลของไฮโดรเจน (H2) เกดจากอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอม ทใชอเลกตรอนรวมกน 1 ค

รปท 5.10 โมเลกลไฮโดรเจนฟลออไรด (HF) อะตอมฟลออรนมอเลกตรอนครบแปดวงนอกสด

2. พนธะค (double bond) เกดจากการใชอเลกตรอนรวมกน 2 ค พนธะคเขยนแทนดวย = เชน O2 (O=O) หรอ CO2


รปท 5.11 โมเลกลของออกซเจน (O2) เกดจากอะตอมออกซเจน 2 อะตอม ทใชอเลกตรอนรวมกน 2 ค

3. พนธะสาม (triple bond) เกดจากการใชอเลกตรอนรวมกน 3 ค พนธะสามเขยน

แทนดวย ≡ เชน N2 (N≡N)

รปท 5.12 โมเลกลของไนโตรเจน (N2) เกดจากอะตอมไนโตรเจน 2 อะตอม ทใชอเลกตรอนรวมกน 3 ค

สมบตทวไปของสารประกอบโควาเลนท

1. เกดจากการรวมตวของอะตอมของอโลหะกบอโลหะ (ธาตทม EN สง หรอ IE สง) โดยมการใชวาเลนซรวมกน หรอ กงโลหะกบอโลหะ : BCI3 SiO2 (B, Si) หรอ โลหะ กบ อโลหะ : HgCI2 BeCI2 (Hg, Be)

2. มสถานะทงของแขง ของเหลวและกาซ สาหรบของเหลวและของแขง จะมจดเดอดและจดหลอมเหลวตา เพราะแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลมคานอย มความดนไอสง ไมนาไฟฟาทง ของแขง ของเหลว และกาซ

3. มสตรโมเลกลและมทศทางพนธะในโมเลกลแนนอน จงทาใหมรปรางโมเลกลทแนนอน

4. โมเลกลทมขว จะละลายในตวทาละลายทมขว (ตวทาละลายมขว เชน H2O) โมเลกลทไมมขว จะละลายในตวทาละลายทไมมขว (ตวทาละลายไมมขว C6H6, C3H5CH3, CCl4)


- สารประกอบโควาเลนทมขวบางชนดละลายนาแลวแตกตวเปนไอออนและนาไฟฟา : HCl, NH3

- สารประกอบโควาเลนทมขวบางชนดละลายนาแลวไมแตกตวใหไอออนและไมนาไฟฟา : C2H5OH, กลโคส

5. เกดปฏกรยาชา เนองจากพลงงานพนธะมคามาก คอมแรงยดเหนยวระหวางอะตอมในโมเลกลมาก

5.5 พนธะโคออรดเนตโควาเลนท (Coordinate covalent bonds)

พนธะโคออรดเนตโควาเลนท เปนพนธะทเกดจากอะตอม 2 อะตอม ตางชนดกนใชอเลกตรอนคหนงรวมกนโดยอะตอมหนงเปนฝายใหอเลกตรอนคนน สวนอกอะตอมหนงเปนฝายรบอเลกตรอนคนน แลวอะตอมทงสองยงคงใชอเลกตรอนคนนรวมกน เพอใหทกอะตอมในโมเลกลหรอไอออนเปนไปตามกฎออกเตต หรอเสถยรทสด ดงรปท 5.13

ออรบตลวาง อเลคตรอนค อเลคตรอนครวมกน

รปท 5.13 แสดงการเกดพนธะโคออรดเนตโควาเลนท

ดงเชน พนธะระหวาง N-H ในแอมโมเนยมไอออน (NH4+)

และ พนธะระหวาง O-H ในไฮโดรเนยมไอออน (H3O

+)


5.6 โครงสรางแบบจด (Electron-dot structure) โครงสรางแบบจด หรอ โครงสรางลวอส (Lewis structure) เปนโครงสรางท

ใชอธบายการเกดพนธะ โดยการใชจดแทนอเลกตรอนทอยวงนอกสดของอะตอม ทนาสรางพนธะ โดยการนาเอาอเลกตรอนนนมาใชรวมกน หรอการให/รบอเลกตรอนของอะตอมทงสองอะตอมใหเปนไปตามกฎออกเตต

กฎออกเตต (Octet rule) จากการศกษาเกยวกบธาตกาซเฉอย เชน He Ne Ar และ Kr พบวาเปนธาตอะตอมเดยว คอในหนงโมเลกลของกาซเฉอยมเพยง 1 อะตอม แสดงวาเปนธาตทเสถยรมาก ทาใหนกวทยาศาสตรสนใจทจะคนควาถงเหตผลททาใหธาตเฉอยมความเสถยร และจากการศกษาโครงสรางอะตอมของธาตเฉอยมการจดเรยงอเลกตรอนวงนอกสดเหมอนกน คอม 8 อเลกตรอน (ยกเวน He ม 2 อเลกตรอน) เชน

2He = 2 10Ne = 2 , 8 18Ar = 2 , 8 , 8 36Kr = 2 , 8 , 18 , 8

รปท 5.14 การจดเรยงอเลกตรอนครบแปดของ (a) อารกอน และ (b) นออน

สวนธาตหมอนมการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานชนนอกสด ไมครบ 8 เชน

1H = 1 6C = 2 , 4 7N = 2 , 5 8O = 2 , 6

การเขยนสญลกษณของอเลกตรอนโดยใชจด (•) แทนอเลกตรอนทอยในวงนอกสด จะเหมาะสาหรบธาตเรพรเซนเตตฟ (หม 1A-8A) ดงรปท 5.15


รปท 5.15 การเขยนสญลกษณแทนอเลกตรอนวงนอกสด

หลกการเขยนสตรโครงสรางแบบจด 1. ใหเขยนอะตอมทงหมดใหอะตอมทเกดพนธะกนอยใกลกน 2. หาจานวนวาเลนซอเลกตรอนทงหมด คอ ผลรวมของวาเลนซอเลกตรอนของทกอะตอมและใหพจารณาไอออนบวก ซงตองนาจานวนประจไปลบออก ไอออนลบ ซงตองนาจานวนประจไปเพม 3. ใสจดแทนวาเลนซอเลกตรอน รอบอะตอมเปนค ๆ โดยจดใหแตละอะตอม มจานวนอเลกตรอนลอมรอบครบ 8 ตว (ยกเวน H = 2 Be = 4 B = 6 ) 4. ในกรณทใชวาเลนซอเลกตรอนจนหมดแลว แตอะตอมยงไมครบ 8 ตว อาจหมายความไดวาตองมพนธะค หรอพนธะสามเกดขนในโมเลกล เชน ในกรณของคารบอนไดออกไซด ทอะตอมคารบอนและออกซเจน ยวมอเลคตรอนรอบอะตอมไมครบแปด แตเมอเกดเปนพนธะค กจะมอเลกตรอนครบแปด

5. กรณทมอะตอม 3 ตว อะตอมทจะตองอยตาแหนงกลาง คอ อะตอมทมาอเลกโตรเนกะตวตตา


เพอความสะดวกจงเขยนพนธะทแทนดวยจด 2 จด หรอหนงเสน ( )

เชน การเขยนโมเลกลของไฮโดรเจน (H2)

โมเลกลของนา (H2O) มสตรโครงสรางแบบจดเปน

และ โมเลกลของไนโตรเจน (N2)

และ โมเลกลของกาซมเทน (Methane, CH4)

หรอ

5.7 การเขยนสตรเคม (Writing Chemical Formulas) อะตอมของธาตตางๆ มสญลกษณเขยนแทนธาต การทอะตอมมารวมกนกลายเปนโมเลกล กยอมจะมสญลกษณเขยนแทนโมเลกลเชนกนเรยกวา สตรเคม ทประกอบดวยกลมของธาตทบอกใหทราบวาโมเลกลหนงประกอบดวยธาตอะไรบาง

สตรเคม แบงไดออกเปน 3 ชนดดวยกนคอ

1) สตรโมเลกล (molecular formulas) เปนสตรเคมทแสดงวาโมเลกลหนงของสารประกอบ ซงประกอบดวยอะตอมของธาตใดบาง อยางละกอะตอม ใชสาหรบสารททราบแนนอนวา 1 โมเลกลมธาตตางๆ เทาใด ไดแก สารประกอบโควาเลนท เชน


H2O นา (H 2 อะตอม และ O 1 อะตอม) H2O2 ไฮโดรเจนเปอรออกไซด (H 2 อะตอม และ O 2 อะตอม ) C6H12O6 นาตาลเฮกโซส (C 6 อะตอม H 12 อะตอม และ O 6 อะตอม)

2) สตรเอมพรคล (empirical formulas) เปนสตรเคมทแสดงถงอตราสวนอยางตาทสดของอะตอมทเปนองคประกอบของโมเลกลหนง ๆ เปนสตรเคมทแสดงถงอตราสวนอยางตาทสดของอะตอมทเปนองคประกอบของโมเลกลหนงๆ เชน H2O เปนสตรเอมพรคลของนา

HO เปนสตรเอมพรคลของไฮโดรเจนเปอรออกไซด CH2O เปนสตรเอมพรคลของนาตาลกลโคส

สตรเอมพรคลใชสาหรบสารทไมทราบแนชดวา 1 โมเลกลมขอบเขตตรงไหนไดแก สารประกอบไอออน

3) สตรโครงสราง (structural formulas) เปนสตรเคมทแสดงถงการเกดพนธะในโมเลกลหนง ๆ วาประกอบดวยพนธะอะไรบาง อะตอมใดเกดพนธะกบอะตอมใดการเขยนสตรโครงสรางจะม 2 ลกษณะคอ การเขยนสตรโครงสรางเปนระนาบ 2 มต (โครงสรางแบบจดและแบบเสน) และการเขยนสตรโครงสรางในปรภม 3 มต

รปท 5.16 การเขยนสตรโมเลกลและสตรโครงสรางของสารประกอบ : ไฮโดรเจน นา แอมโมเนย มเทน

สาหรบสารประกอบไอออนก (ionic compounds) ประกอบดวยแคทไอออน (ประจบวก) และแอนไอออน (ประจลบ) โดยทผลรวมของประจของแคทไอออนและแอนไอออน


รปท 5.17 สารประกอบอลมเนยมออกไซด (Al2O3)

แคทไอออน ปกตมกจะเปนโลหะไอออน มกมชอเรยกตามชอธาตนน ดงตารางท 5.2 สวนแอนไอออน มกอยหลายชนด อาจเปนอโลหะหรอโมเลกล ดงตารางท 5.3

ตารางท 5.2 แคทไอออน พรอมสตรแคทไอออนและชอ

Common Name Formula Historic Name Aluminum Al3+ Ammonium NH4+ Barium Ba2+ Beryllium Be2+ Caesium Cs+ Calcium Ca2+ Chromium(II) Cr2+ Chromous Chromium(III) Cr3+ Chromic Chromium(VI) Cr6+ Chromyl Cobalt(II) Co2+ Cobaltous Cobalt(III) Co3+ Cobaltic Copper(I) Cu+ Cuprous Copper(II) Cu2+ Cupric Helium He2+ (Alpha particle) Hydrogen H+ (Proton) Hydronium H3O+ Iron(II) Fe2+ Ferrous Iron(III) Fe3+ Ferric Lead(II) Pb2+ Plumbous Lead(IV) Pb4+ Plumbic Lithium Li+ Magnesium Mg2+ Manganese(II) Mn2+ Manganous Manganese(III) Mn3+ Manganic


Common Name Formula Historic Name

Manganese(IV) Mn4+ Manganyl Manganese(VII) Mn7+ Mercury(I) Hg22+ Mercurous Mercury(II) Hg2+ Mercuric Nickel(II) Ni2+ Nickelous Nickel(III) Ni3+ Nickelic Nitronium NO2+ Potassium K+ Silver Ag+ Sodium Na+ Strontium Sr2+ Tin(II) Sn2+ Stannous Tin(IV) Sn4+ Stannic Zinc Zn2+

ตารางท 5.3 แอนไอออน พรอมสตรแอนไอออนและชอ

Formal Name Formula Alt. Name

แอนไอออนจากอโลหะ (Electron) e− Arsenide As3− Bromide Br− Chloride Cl− Fluoride F− Hydride H− Iodide I− Nitride N3− Oxide O2− Phosphide P3− Sulfide S2− Peroxide O22−

ออกโซแอนไอออน Arsenate AsO43− Arsenite AsO33− Borate BO33− Bromate BrO3− Hypobromite BrO−


Carbonate CO32− Hydrogen Carbonate HCO3−

Bicarbonate

Chlorate ClO3− Perchlorate ClO4− Chlorite ClO2− Hypochlorite ClO− Chromate CrO42− Dichromate Cr2O72− Iodate IO3− Nitrate NO3− Nitrite NO2− Phosphate PO43− Hydrogen Phosphate HPO42−

Dihydrogen Phosphate H2PO4−

Phosphite PO33− Sulfate SO42− Thiosulfate S2O32− Hydrogen Sulfate HSO4− Bisulfate Sulfite SO32− Hydrogen Sulfite HSO3− Bisulfite

แอนไอออนจากกรดอนทรย Acetate C2H3O2− Formate HCO2− Oxalate C2O42− Hydrogen Oxalate HC2O4− Bioxalate

แอนไอออนอนๆ Hydrogen Sulfide HS− Bisulfide Telluride Te2− Amide NH2− Cyanate OCN− Thiocyanate SCN− Cyanide CN− Hydroxide OH− ermanganate MnO4−


สรปการเรยกชอของแอนไอออนและออกซแอนไอออน

5.8 ระบบเรยกชอทางเคม (Chemical Nomenclature) เนองจากสารเคมทมอยบนโลกมหลายชนด มหลายสาขาในวทยาศาสตรทตางกจาเปนตองใชสารเคม ดงนนการเรยกชอสารเคมจงจาเปนตองทาใหมความเขาใจทสอดคลองกนในสงเดยวกนใหเหมอนกน วาประกอบดวยสวนประกอบใดบาง แตเดมการตงชอสารประกอบมกเปนการตงชอสามญ (common name) ซงตงขนตามความเหมาะสมของการพบสารนน เชน Na2SO4 เรยกวา Glauber's salt ใหเกยรตแก J. F. Glauber ซงเปนผคนพบ NH4Cl เรยกวา sal ammoniac มรากศพทมาจากภาษาลาตน C6H4(HO)COOCH3 (methyl salicylate) เรยกวา oil of wintergreen SbCl3 เรยกวา butter of antimony ตามลกษณะทางกายภาพทพบ

ตอมา สตอก (Alfred Stock) ชาวเยอรมนไดกาหนดระบบการตงชอขนมาเรยกวา ระบบชอของสตอก (Stock System) ปจจบนมการตงชอสารระบบใหมซงกาหนดขนโดยคณะกรรมการสหภาพ เคมบรสทธและเคมประยกตสากล เรยกวา ระบบ IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) หรอ IUPAC names นอกจากนยงมการกาหนดชอดรรชน (Index names) ทบนทกโดย Chemical Abstracts Service (CAS)

แอนไอออนลงทายดวย -ide

ถาแอนไอออนของธาตนน เกดได 2 ออกซแอนไอออน ลงทายดวย –ite และ -ate

ถาแอนไอออนของธาตนน เกดไดมากกวา 2 ออกซแอนไอออน


ระบบ IUPAC ในทางเคมแลว จะแบงการเรยกชอสารประกอบตามประเภทของสารประกอบ คอ สารประกอบอนทรยและสารประกอบอนนทรย ในบทนขอกลาวเฉพาะการเรยกชอสาหรบสารประกอบอนนทรยกอน โดยแบงออกเปน

1. สารประกอบไบนาร ประกอบดวยอะตอมของธาตสองชนด 2. สารประกอบเทอรนาร ประกอบดวยอะตอมของธาตสามชนด 3. สารประกอบโพลอะตอมมก ประกอบดวยอะตอมของธาตหลายธาต 4. สารประกอบพวกกรด เบส และเกลอ

5.8.1 สารประกอบไบนารชนดอโลหะค

สารประกอบทเกดจากอโลหะรวมกบอโลหะ เปนสารประกอบโควาเลนท พบวาอโลหะทเขยนไวขางหนามความเปนโลหะมากกวา แสดงคาเลขออกซเดชนเปนบวกและมหลายคา สามารถเกดเปนสารประกอบไดหลายอยาง ดงนนการตงชอสารประเภทนจะตองระบจานวนอะตอมของธาตดวยจานวนนบภาษากรกไวขางหนา คอ

โมโน (mono) - 1 เฮกซะ (hexa) - 6 ได (di) - 2 เฮปตะ (hepta) - 7 ไตร (tri) - 3 ออกตะ (octa) - 8 เตตระ (tetra) - 4 โนนะ (nona) - 9 เพนตะ (penta) - 5 เดกคะ (deca) - 10

แตกรณ 1 อะตอม มกจะเรยกชอธาตนนโดยไมตองมคาวา mono นาหนา (ยกเวนถาตองการ จะเนนจงจะใส mono นาหนา) การเรยกชอสารใหระบจานวนอะตอมแรกตามดวยชออะตอมแรก ตามดวยจานวนอะตอมทสองและชออะตอมทสอง ลงทายดวยเสยง ไอด-ide เชน

เรยกวา nitrogen dioxide NO2

เรยกวา dinitrogen tetroxide N2O4

เรยกวา phosphorus trichloride PCl3

เรยกวา phosphorus pentachloride PCl5

เรยกวา carbon monoxide (เพราะตองการเนนวาม O 1 อะตอม) CO


C2O เรยกวา carbon dioxide (เพราะตองการเนนวาม O 1 อะตอม)

เรยกวา dichlorine heptoxide Cl2O7

5.8.2 สารประกอบไบนารชนดอโลหะกบโลหะ

สารประกอบ ไบนารของอโลหะรวมกบโลหะ พบวาใหเรยกชอโลหะกอน แลวตามดวยอโลหะ ถาโลหะทมเลขออกซเดชนคาเดยว จะใหสารประกอบเพยงสารเดยว การเรยกชอสารใหเรยกชอธาตแรกตามดวยชอของอโลหะลงทายดวย “ไอด, -ide” เชน

NaF เรยกวา sodium fluoride NaCl เรยกวา sodium chloride LiF เรยกวา lithium fluoride CaO เรยกวา calcium oxide KN3 เรยกวา sodium azide K2S เรยกวา potassium sulfide CaF2 เรยกวา calcium fluoride CaTe เรยกวา calcium telluride

ธาตทเปนโลหะมเลขออกซเดชนหลายคา จะเกดสารประกอบไดหลายชนด การเรยกชอสารใหเรยกชอโลหะตามดวย (เลขออกซเดชนทโลหะนนแสดง) และตามดวยชอธาตทสอง ซงลงทายดวยเสยง - ide เชน

Cu2O เรยกวา copper (I) oxide CuO เรยกวา copper (II) oxide

FeCl2 เรยกวา iron (II) chloride FeCl3 เรยกวา iron (III) chloride

ตวอยางของโลหะทมเลขออกซเดชนหลายคา มกมชอเรยกตามภาษาลาตน

โลหะไอออน ชอสามญ ชอในระบบ Fe+2 ferrous ion iron (II) ion Fe+3 ferric ion iron (III) ion Cu+1 cuprous ion copper (I) ion Cu+2 cupric ion copper (II) ion Pb+2 plumbous ion lead (II) ion Pb+4 plumbic ion lead (IV) ion Sn+2 stannous ion tin (II) ion Sn+2 stannic ion tin (IV) ion


5.8.3 สารประกอบเทอรนารและโพลอะตอมมก

สารอนนทรยทประกอบดวยธาตตางๆ มากกวาสองชนด การเรยกชอใชหลกการเดยวกบสารประกอบชนดไบนาร มกประกอบดวยแอนไอออนและแคทไอออน การเรยกชอใหขนตนดวยแคทไอออนแลวตามดวยแอนไอออน ดงตารางท 5.1 และ 5.2 เชน

KNO3 เรยกวา potassium nitrate (NH4)2Cr2O7 เรยกวา ammonium dichromate CuCO3 เรยกวา copper (II) carbonate หรอ cupric carbonate Al2(SO4)3 เรยกวา aluminum sulfate Fe(OH)2 เรยกวา iron (II) hydroxide หรอ ferrous hydroxide NaHCO3 เรยกวา sodium hydrogen carbonate Fe(ClO4)3 เรยกวา iron(III) perchlorate

5.8.4 กรด เบส และเกลอ (Acids Bases and Salts)

กรด เปนสารทใหไอออนของไฮโดรเจน (H+) หรอโปรตอน เมอละลายใน

นา เชน HCl ละลายนาจะแตกตวใหไอออน H+ และ Cl- สาหรบกรดอนนทรย โดยทวไปแบงออกได 2 ประเภท คอ

1. กรดไฮโดร (hydro acid) เปนสารประกอบธาตคทประกอบดวยไฮโดรเจนกบอโลหะอกชนดหนง (ยกเวน HCN ทประกอบดวยธาต 3 ธาต) เราเรยกอโลหะหรอหมอโลหะนวา อนมลกรด การเรยกชอขนตนดวยคาวา hydro- ตามดวยชออโลหะ (ทเปนอนมลกรด) เปลยนเสยงทายเปน -ic แลวตามดวยคาวา acid เชน

HCl เรยกวา hydrochloric acid H2S เรยกวา hydrosulphuric acid HF เรยกวา hydrofluoric acid HCN เรยกวา hydrocyanic acid HBr เรยกวา hydrobromic acid HI เรยกวา hydroiodic acid

2. กรดออกโซ (oxo acid) คอ กรดทมออกซเจนเปนองคประกอบ ดงนนจงประกอบดวยไฮโดรเจนกบธาตอกชนดหนงเปนอะตอมศนยกลาง (central atom) และออกซเจน เชน HNO3 HIO4 เปนตน การเรยกชอกรดชนดนใหพจารณาจากคาลงทายของแอนไอออน


- ถาคาลงทายของแอนไอออนเปน –ate เปลยนเสยงทายเปน -ic แลวตามดวยคาวา acid เชน

แอนไอออน : chlorate (ClO3-) กรด : chloric acid (HClO3)

แอนไอออน : sulfate (SO42-) กรด : sulfuric acid (H2SO4)

แอนไอออน : nitrate (NO3-) กรด : nitric acid (HNO3)

- ถาคาลงทายของแอนไอออนเปน –ite เปลยนเสยงทายเปน -ous แลวตามดวยคาวา acid เชน

แอนไอออน : phosphite (PO33-) กรด : Phosphorous acid (H3PO3)

แอนไอออน : chlorite (ClO2-) กรด : Chlorous acid (HClO2)

แอนไอออน : hypochlorite (ClO-) กรด : Hypochlorous acid (HClO)

เบส เปนสารทใหไฮดรอกไซดไอออน (-OH) ในนา การเรยกชอเบสใหใช

คาวา “ไฮดรอกไซด (hydroxide)” ตามหลงชอของโลหะ NaOH เรยกวา Sodium hydroxide AgOH เรยกวา Silver hydroxide Mg(OH)2 เรยกวา Magnesium hydroxide Cu(OH)2 เรยกวา Copper (II) hydroxide Al(OH)3 เรยกวา Aluminum hydroxide Ca(OH)2 เรยกวา Calcium hydroxide Fe(OH)2 เรยกวา Iron (II) hydroxide KOH เรยกวา Potassium hydroxide

เกลอ เปนสารประกอบทมทงแอนไอออนและแคทไอออนในสารประกอบ

เชนเดยวกบสารประกอบไอออนกทวไป มประจสทธเปนศนย เกลอเปนสารประกอบทอาจประกอบดวยไอออนสารอนนทรย (เชน Cl- ) หรอไอออนสารอนทรย (เชน CH3COO- ) ทงทเปนโมโนไอออน (F- )และโพลอะตอมมกไอออน (SO4

2- ) เกลอละลายนาไดด เกลอมหลาย

ชนด (เกลอกรด∗ เกลอเบส ) สามารถเตรยมไดจาก ; 1. เกลอทเกดจากการทาปฏกรยาของกรดและเบส เชน เกลอโซเดยม

คลอไรด ทเกดจากกรดไฮโดรคลอรกกบโซเดยมไฮดรอกไซด

∗ เกลอทมไฮโดรเจนไอออนตงแต 1 อะตอม ขนไปเกาะตดกบแอนไอออน เชน NaH2PO4

เกลอทมไฮดรอกไซดไอออน ตงแต 1 อะตอมเกาะตดกบแคทไอออน เชน Ca(OH)Cl


2. เกลอทเกดจากการทาปฏกรยาโดยตรงของโลหะกบอโลหะ เชน โลหะแมกนเซยมถกเผาไหมในกาซคลอรน ได เกลอแมกนเซยมคลอไรด

3. เกลอทเกดจากการทาปฏกรยาของโลหะออกไซดกบกรด เชน แคลเซยมออกไซดทาปฏกรยากรดไนตรก ไดเกลอแคลเซยมไนเตรต

การเรยกชอเกลอ ขนตนดวยแคทไอออนแลวตามดวยแอนไอออน

สตรเคม ชอของเกลอ NH4Cl ammonium chloride NaHCO3 sodium bicarbonate NaCl sodium chloride CaCl2 calcium chloride AgBr silver bromide KNO3 potassium nitrate NaNO3 sodium nitrate

เกลอมกถกเรยกเฉพาะชอของแคทไอออนหรอแอนไอออน ตามรปทเปนอย ดงเชน

เกลอทอยในรปแคทไอออน เกลอทอยในรปแอนไอออน

ammonium; NH4+

calcium; Ca2+ iron; Fe2+ and Fe 3+ magnesium; Mg2+ potassium; K+ pyridinium; C5H5NH+ quaternary ammonium; NR4

+ sodium; Na+

acetate; CH3COO− (acetic acid) carbonate; CO3

2− (carbonic acid) chloride; Cl− (hydrochloric acid) citrate; HOC(COO−)(CH2COO−)2 (citric acid) cyanide; C≡N− (hydrogen cyanide) hydroxide; OH− (water) nitrate; NO3

− (nitric acid) nitrite; NO2

− (nitrous acid) oxide; O2− (water) phosphate; PO4

3− (phosphoric acid) sulfate; SO4

2− (sulfuric acid)


5.8.5 ชอทางการคา (Trade Name)

ชอทางการคา เปนชอเรยกของสารเคม ซงสามารถจาไดงายกวาชอทางเคม มกใชกนอยางคนเคย ดงตวอยางในตารางท 5.4

ตารางท 5.4 ชอสามญ ชอทางเคม และสตรเคม Common Name Chemical Name Formula baking soda sodium hydrogen carbonate or

sodium bicarbonate NaHCO3

bleach (liquid) sodium hypochlorite or hydrogen peroxide

NaClO H2O2

bleach (solid) sodium perborate NaBO3 Borax sodium tetraborate decahydrate Na2B4O7.10 H2O brimstone sulfur S cream of tartar potassium hydrogen tartrate KHC4H4O6 Epsom salt magnesium sulfate heptahydrate MgSO4.7 H2O Freon dichlorodifluoromethane CF2Cl2 galena lead (II) sulfide PbS grain alcohol ethanol C2H5OH graphite carbon C gypsum calcium sulfate dihydrate CaSO4.2 H2O hypo sodium thiosulfate Na2S2O3 laughing gas dinitrogen oxide N2O lime calcium oxide CaO limestone calcium carbonate CaCO3 lye sodium hydroxide NaOH marble calcium carbonate CaCO3 MEK ethyl methyl ketone CH3COC2H5 milk of magnesia magnesium hydroxide Mg(OH)2 muriatic acid hydrochloric acid HCl oil of vitriol sulfuric acid H2SO4 plaster of paris calcium sulfate ½ hydrate CaSO4.½ H2O potash potassium carbonate K2CO3 iron pyrite (fool’s gold) iron disulfide FeS2 quartz silicon dioxide SiO2 quicksilver mercury Hg rubbing alcohol isopropyl alcohol (CH3)2CHOH sal ammoniac ammonium chloride NH4Cl salt sodium chloride NaCl salt substitute potassium chloride KCl saltpeter potassium nitrate KNO3 slaked lime calcium hydroxide Ca(OH)2 sugar sucrose C12H22O11 TSP trisodium phosphate

sodium phosphate Na3PO4

washing soda sodium carbonate decahydrate Na2CO3.10 H2O wood alcohol methyl alcohol CH3OH


โครงสร างของสารประกอบและ...

Documents