K-Me Article

พันธะเคมี ตอนที่ 7 สารโคเวเลนต์ที่ไม่เป็นไปตามกฎออกเต็ต

พันธะโคเวเลนต์ที่ไม่เป็นไปตามกฎออกเตต

 

                แม้ว่าเราจะใช้กฎออกเตตในการอธิบายการสร้างพันธะเคมีในรูปแบบต่าง ๆ มาแล้ว  แต่พบว่าธาตุบางธาตุสร้างพันธะโดยไม่เป็นไปตามกฎออกเตต   แสดงว่าเราไม่สามารถใช้กฎออกเต็ตอธิบายการสร้างพันธะของธาตุทั้งหมดได้    พบว่าบางธาตุมีการสร้างพันธะทั้งที่เป็นและไม่เป็นไปตามกฎออกเตต  เช่น  ฟอสฟอรัส ( P ) เมื่อสร้างพันธะกับคลอรีนจะเกิดสารประกอบ  2  ชนิดคือ  PCl3  ชนิดนี้เป็นไปตามกฎออกเต็ต  แต่  PCl5  ไม่เป็นไปตามกฎออกเต็ต  ดังรูป

ข้อยกเว้นของสารที่ไม่เป็นไปคามกฎออกเต็ตมีดังนี้

 

                1. โมเลกุลที่มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนของทุกอะตอมรวมกันเป็นเลขคี่ เช่น   ClO2 มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนรวมทั้งหมด   =  19  เป็นดังรูป

สังเกตที่  Cl  จะพบว่ามีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพียง  7  ตัว  ยังไม่ครบ  8

                   NO  มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนรวมทั้งหมด  = 11  เป็นดังรูป

สังเกตที่  N  จะพบว่ามีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพียง  7  ตัว  ยังไม่ครบ  8

                     NO2   มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนรวมทั้งหมด  = 17  เป็นดังรูป



สังเกตที่  N  จะพบว่ามีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพียง  7  ตัว  ยังไม่ครบ  8

 

 

2.   โมเลกุลที่  Be  และ  B  เป็นอะตอมกลาง  จะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนน้อยกว่า 8  เป็นดังรูป

สังเกตที่  Be  จะพบว่ามีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพียง  4  ตัว  ยังไม่ครบ  8
                สังเกตที่  B  จะพบว่ามีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพียง  6  ตัว  ยังไม่ครบ  8


อธิบายเพิ่มเติมกรณีของ  Be 

                   การจัดอิเล็กตรอนของ  Be  ในภาวะปกติเป็นดังนี้

                   จะเห็นได้ว่าการจัดอิเล็กตรอนของ  Be  ในภาวะปกติเป็นการจัดเต็มทุกออร์บิทัล  อะตอมของ  Be จึงเสถียรเพราะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน   =  2  คล้าย ๆ  He  แต่อย่างไรก็ตามยังมีออร์บิทัล  2p  ว่างอยู่  จึงกระตุ้นให้เกิดไฮบริไดเซชัน  sp  ขึ้นมาได้  ดังรูป
                เมื่อเกิดไฮบริดออร์บิทัล  ทำให้  Be  สร้างพันธะกับอะตอมอื่น ๆ เช่น  Cl  ด้วย  σ bond  ได้  2  พันธะ  กลายเป็น  BeCl2  ดังรูป

            ผลจากสร้างพันธะของ  Be  ทำให้มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน  =  4   ยังไม่ครบ  8  แต่ก็ไม่สามารถสร้างพันธะต่อไปได้อีกแล้ว  จึงถือว่าเป็นกรณียกเว้นของกฎออกเต็ต


อธิบายเพิ่มเติมกรณีของ B

 

             กรณีของ   B  มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน  =  3  เมื่ออยู่ในภาวะปกติจะมีการจัดอิเล็กตรอนในออร์บิทัล  ดังรูป

  สังเกตที่  p  ยังมีออร์บิทัลว่างอยู่  2  ออร์บิทัล   คือ  2Py และ 2Pz  จึงกระตุ้นให้เกิดไฮบริไดเซชัน ได้ ดังรูป

          เมื่อเกิดไฮบริดออร์บิทัล sp2 ทำให้  B  สร้างพันธะกับอะตอมอื่น ๆ เช่น  Cl  ด้วย  σ bond  ได้ 3  พันธะ  กลายเป็น  BCl3  ดังรูป

            ผลจากสร้างพันธะของ  B  ทำให้มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน  =  6   ยังไม่ครบ  8  แต่ก็ไม่สามารถสร้างพันธะต่อไปได้อีกแล้ว  จึงถือว่าเป็นกรณียกเว้นที่ไม่เป็นไปตามกฎออกเต็ตเช่นกัน

 

3.  โมเลกุลที่อะตอมกลางมีอิเล็กตรอนมากกว่า 8  ส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นกับอะตอมกลางที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนใกล้จะ
         ครบ  8  หรือครบ  8  อยู่แล้ว  แต่มีการเกิดไฮบริไดเซชันจนทำให้มีไฮบริดออร์บิทัลมากกว่า  4  ออร์บิทัล  เช่น   
            SF4  SF6  PF5    XeF4  XeF6  ดังรูป

                การเกิดสารประกอบเหล่านี้   อธิบายได้จากการเกิดไฮบริไดเซชัน  ดังต่อไปนี้

  • กรณีของ  SF4  และ  SF6  พิจารณาที่  S  จะเห็นว่ามีเวเลนซ์อิเล็กตรอน  10  และ  12  ตามลำดับ

                     การจัดอิเล็กตรอนของ  S  ในภาวะปกติเป็นดังนี้

สังเกตที่  sudshell  3p  มีอิเล็กตรอนเดี่ยวอยู่ที่  3Py  และ  3Pz  ฉะนั้นถ้า  S จะสร้างพันธะกับอะตอมอื่น ๆ  เช่น  F  ในขณะที่อะตอมอยู่ในภาวะปกติ  ก็จะได้สาร  SF2  ซึ่งเป็นไปตามกฎออกเต็ด  ดังรูป
แต่เมื่อเกิดไฮบริไดเซชันจะเป็นดังนี้

                ผลจากการเกิดไฮบริไดเซชัน  ทำให้เกิดไฮบริดออร์บิทัลได้หลายแบบ   ถ้าเลือกเพียง  2  แบบ  คือ  sp3  และ  sp3d2 จะเป็นดังรูป


เมื่อเกิดไฮบริดออร์บิทัลชนิด  sp3  จะเกิดสารประกอบ  SF4  ดังรูป

กรณีนี้จะเห็นว่าทำให้  s  มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน  =  10

 

 

 

                เมื่อเกิดไฮบริดออร์บิทัลชนิด  sp3d2  จะเกิดสารประกอบ  SF6 ดังรูป

กรณีนี้จะเห็นว่าทำให้  s  มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน  =  12

(คลิ้ก  ชมลักษณะโมเลกุลของ  SF6)

 

 

  • กรณีของ  P  พบว่าการจัดอิเล็กตรอนของ  P  ในภาวะปกติเป็นดังนี้
เมื่อเกิดไฮบริไดเซชันจะเป็นดังนี้
                เมื่อเกิดไฮบริดออร์บิทัลชนิด  sp2  จะเกิดสารประกอบที่เป็นไปตามกฏออกเต็ต  เช่น  PCl3  ดังรูป

เมื่อเกิดไฮบริดออร์บิทัลชนิด  sp3d  จะเกิดสารประกอบที่เป็นไปตามกฏออกเต็ต  เช่น  PCl5  ดังรูป

      (คลิ้ก  ชมโครงสร้างโมเลกุลของ  PCl5)

 

  • กรณีของ  Xe  ซึ่งเป็นธาตุหมู่  8A  เมื่ออะตอมอยู่ในภาวะปกติ  จะมีการจัดอิเล็กตรอนดังนี้

จะเห็นได้ว่ามีเวเลนซ์อิเล็กตรอน  =  8  อยู่ที่ระดับพลังงาน  n=5  เป็นไปตามกฎออกเต็ตอยู่แล้ว  ฉะนั้นในภาวะปกติจึงไม่ทำปฏิกิริยาหรือสร้างพันธะกับอะตอมอื่น  ทำให้เรียกว่าก๊าซเฉื่อย  แต่สังเกตที่  subshell  5d  ยังว่างอยู่  ฉะนั้นเมื่อถูกกระตุ้นจะเกิดไฮบริไดเซชัน  ดังรูป

จากไฮบริไดเซชันที่เกิดขึ้นนี้สามารถเกิดไฮบริดออร์บิทัลได้หลายแบบ  ถ้าเลือกแสดงเพียง  2  แบบ  คือ  sp3  และ  sp3d2  จะเป็นดังนี้

ถ้าเกิดไฮบริดออร์บิทัลแบบ  sp3  จะสร้างพันธะกับธาตุอื่น  เช่น  F  ได้  4  พันธะ ได้สารประกอบ  XeF4ดังนี้

สังเกตที่  Xe  จะเห็นได้ว่ามีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 12

ถ้าเกิดไฮบริดออร์บิทัลแบบ  sp3d2   จะสร้างพันธะกับธาตุอื่น  เช่น  F  ได้  6  พันธะ ได้สารประกอบ  XeF6ดังนี้

สังเกตที่  Xe  จะเห็นได้ว่ามีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 14

 

                สิ่งที่น่าสังเกตคือ  N  กับ  P  เป็นธาตุหมู่  5A  เช่นเดียวกัน  แต่เมื่อเกิดสารประกอบแล้วพบว่าต่างกัน  เช่น  เมื่อทำปฏิกิริยากับ  Cl  ธาตุ  N  จะเกิดสาร  NCl3  อย่างเดียว  ซึ่งเป็นไปตามกฎออกเตต  ในขณะที่  P  จะเกิดสาร  PCl3  ซึ่งเป็นไปตามกฎออกเตต  แต่ขณะเดียวกันจะเกิด  PCl5  ได้ด้วย  แต่ไม่เป็นไปตามกฎออกเตต  คือใน  PCl5  มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนของ  P = 10  ดังรูป

แบบฝึกหัด  

1.   What types of hybrid orbitals are involved in bonding of SO42-? (Ans.e) 
     (ในสาร  SO42- มีไฮบริดออร์บิทัลชนิดใด)
                a)   sp2                   b)   d2sp3               c)   sp                     d)   dsp3                e)   sp3

 

2. What types of hybrid orbitals are involved in bonding of SiF62-?  (Ans.e)
   (ในสาร  SiF62 - มีไฮบริดออร์บิทัลชนิดใด)
                a)   sp2                   b)   dsp3                c)   sp3                   d)   sp                    e)   sp3 d2

 

3.  What types of hybrid orbitals are involved in bonding of XeF2? (Ans.c)
     (ในสาร  XeF2 มีไฮบริดออร์บิทัลชนิดใด)
                a)   sp                               b)   sp3 d2              c)   sp                     d)   sp3                   e)   dsp3

 

4.  What types of hybrid orbitals are involved in bonding of XeF4? (Ans.c)
    (ในสาร  XeF4  มีไฮบริดออร์บิทัลชนิดใด)
                a)   dsp3                 b)   sp2                   c)   sp3                   d)   sp                   e)   d2sp3

 

5.  What types of hybrid orbitals are involved in bonding of BrF5? (Ans.a)
    (ในสาร  BrF5 มีไฮบริดออร์บิทัลชนิดใด)
                a)   sp3d                 b)   sp                    c)   sp2                   d)   sp3                   e)   d2sp3

 

6.  What types of hybrid orbitals are involved in bonding of BF4-?(Ans.e)
    (ในสาร  BF4- มีไฮบริดออร์บิทัลชนิดใด)
                a)   d2sp3               b)   dsp3                c)   sp                     d)   sp2                   e)   sp3

 

7.  What types of hybrid orbitals are involved in bonding of SO32-? (Ans.e)
    (ในสาร  SO32- มีไฮบริดออร์บิทัลชนิดใด)
              a)   sp2                   b)   sp                    c)   sp3                   d)   dsp3                                e)   sp3d2


8.  What types of hybrid orbitals are involved in bonding of ClO3-?(Ans.e)
   (ในสาร  ClO3-  มีไฮบริดออร์บิทัลชนิดใด)
                a)   sp2                   b)   sp                    c)   sp3                   d)   dsp3                                e)   sp3d2

 

9.  Draw Lewis Structures for the following molecules:   
     (จงเขียนโครงสร้างลิวอิสของโมเลกุลต่าง ๆ  ดังที่กำหนดให้ต่อไปนี้)
                a.  BeCl2                                                b.  BF3                                                   c.  PF5

 

                d.  PCl5                                                  e.  SF6                                                    f. TeF6

 

10.  Indicate the hybridization of the central atom.  Also indicate the total number of sigma () and pi (π)
       bonds in the following molecules.
      ( จงพิจารณาว่าอะตอมกลางของแต่ละโมเลกุลต่อไปนี้  มีไฮบริไดเซชันแบบใด  พร้อมระบุด้วยว่ามี bonds  และ    
         π bonds  อย่างละเท่าไร)

 

Formula

Hybridization of central atom

number of sigma () bonds

number of pi (π) bonds

CO2

 

 

sp

 

 

BeCl2

 

 

sp

 

 

BF3

 

 

sp2

 

 

CCl4

 

 

 

sp3

 

 

NO3-

 

 

 

sp2

 

 

SO3

 

 

 

sp2

 

 

SO32-

 

 

 

sp3

 

 

O3

 

 

 

sp2

 

 

CO32-

S

 

 

p2

 

 

 

11.  Phosphorus and nitrogen are both in Group V. PCl3 and PCl5 both exist.  NCl3 exists, but NCl5 is an
       unstable compound. Why?  ( P และ N  ต่างก็เป็นธาตุหมู่  5A  เช่นเดียวกัน  แต่ปรากฏว่า  P  เกิดสารประกอบ 
       PCl3  และ  PCl5  ได้ทั้ง  2 ชนิด  แต่  N  เกิดได้เฉพาะ  NCl3  อย่างเดียว  อยากทราบว่าเป็นเพราะเหตุใด)

 

12.  Draw Lewis structures for the following compounds. If they exhibit  resonance, draw all of the resonance
       structures.  (จงเขียนโครงสร้างลิวอิสของสารที่กำหนดให้ต่อไปนี้  ถ้ามีเรโซแนนให้เขียนแสดงเรโซแนนซ์ด้วย)
       a.  XeO2F2                                      b.  SCl6                                                  c.  KrF2

 

13. Draw the simplified Lewis structure for each of the following molecules.
      (จงเขียนโครงสร้างลิวอิสของสารที่กำหนดให้ต่อไปนี้)

      (a) ICl5                                              (b) RnCl2

 

14. Draw the simplified Lewis structure for each of the following.
      (จงเขียนโครงสร้างลิวอิสของสารที่กำหนดให้ต่อไปนี้)

     (a) ClF3                                             (b) NO+                                                  (c) ICl4-

 

15.  Draw the Lewis structure of the molecule with molecular formula ICl3.
      (จงเขียนโครงสร้างลิวอิสของ  ICl3)

 

16.  Draw Lewis Dot structures for:  (จงเขียนโครงสร้างลิวอิสของสารต่อไปนี้)

a.  ICl4-                                                                    b.  XeO3                                

 

c.  ClF3                                                                   d. RnCl2




Content's Picture

Size : 2.79 KBs
Upload : 2012-11-16 21:07:06
Comment(s)
Current Page(s) 1/0
<<
1
>>

Vote this Content ?
0
Vote(s)
Create by :

K-Me
Detail Share
Status : ผู้ใช้ทั่วไป
วิทยาศาสตร์
โรงเรียนนวมินทราชินูทิศ สตรีวิทยา พุทธมณฑล
70 หมู่ 2 แขวงทวีวัฒนา เขตทวีวัฒนา กรุงเทพฯ 10170
โทรศัพท์ 0 2441 3593 E-Mail:satriwit3@gmail.com


Generated 0.823495 sec.