สภาพขั้วของพันธะโคเวเลนต์ 

                 โมเลกุลโคเวเลนต์ประกอบขึ้นด้วยพันธะโคเวเลนต์ระหว่าง อะตอมของธาตุต่าง ๆ ที่ประกอบกันขึ้นเป็นโมเลกุลของสารโคเวเลนต์นั้น ๆ    พันธะโคเวเลนต์อาจเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของธาตุเดียวกัน  หรืออะตอมของธาตุต่างชนิดกันก็ได้  โดยธาตุแต่ละธาตุจะมีค่า EN เป็นค่าเฉพาะตัวซึ่งไม่เท่ากัน    ค่า  EN  แสดงความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอนของแต่ละธาตุ  ถ้าพันธะโคเวเลนต์เกิดจากธาตุเดียวกันสร้างพันธะกัน  เช่น  H₂  F₂  Cl₂ Br₂  I₂  O₂  N₂  P₄  S₈  C₆₀  (หรืออาจเป็นธาตุต่างชนิดแต่มีค่า  EN  ต่างกันน้อยกว่า  0.4)  อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะก็จะมีโอกาสโคจรไปยังอะตอมทั้งคู่โดยเท่าเทียมกัน  จึงไม่เกิดความแตกต่างของขั้วไฟฟ้าระหว่างอะตอมทั้งคู่ที่สร้างพันธะกันนั้น   เราเรียกพันธะในลักษณะนี้ว่าพันธะไม่มีขั้ว (non-polar bond)   แต่ถ้าอะตอมที่สร้างพันธะกันมีค่า  EN  ต่างกันระหว่าง  0.4  ถึง  1.7  จะเป็นพันธะโคเวเลนต์ชนิดมีขั้ว (polar  covalemt  bond)  และถ้ามีค่า  EN  ต่างกันมากกว่า  1.7  จะเป็นพันธะไอออนิก   ค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตีของธาตุต่าง ๆ เป็นดังนี้  

ถ้าใช้ความแตกต่างของค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี (EN) ของธาตุที่สร้างพันธะกัน  เป็นเกณฑ์ในการในการจำแนกสมบัติของพันธะแล้ว  จะเป็นดังนี้

            จากตารางและข้อมูลประกอบแสดงว่า  จากความแตกต่างของค่า  EN  ของธาตุที่สร้างพันธะกัน  ทำให้จำแนกพันธะออกเป็น  3  พวก  คือ
                1.  ค่า  EN  ต่างกันน้อยกว่า  0.4  เป็นพันธะโคเวเลนต์ชนิดไม่มีขั้ว  (Non-polar covalent bond)
                2.  ค่า  EN  ต่างกันมากกว่า  0.4  แต่น้อยกว่า  1.7  เป็นพันธะโคเวเลนต์ชนิดมีขั้ว  (Polar-covalent bond)

           3.  ค่า  EN  ต่างกันมากกว่า   1.7 เป็นพันธะไอออนิก  (Ionic bond)

                นอกจากนั้นค่า  EN  ที่แตกต่างกันยังแสดงถึงความเป็นไอออนิกหรือความเป็นโคเวเลนต์ที่ไม่เท่ากันด้วย  ดูได้จาก Percent ionic   และ  Percent covalent     ซึ่งจะเห็นได้ว่าสมบัติ  2  ด้านนี้จะตรงข้ามกัน    เพื่อให้เกิดความเข้าใจที่ถูกต้องยิ่งขึ้น  จงแสดงสมบัติต่าง ๆ  ของธาตุตามที่กำหนดลงในตาราง

                                                   Percentage Ionic character

พันธะไม่มีขั้ว  (Non polar covalent bond)
                พันธะไม่มีขั้วอย่างแท้จริงต้องเกิดจากการที่ธาตุเดียวกันสร้างพันธะกัน  เพราะมีค่า  EN  เท่ากัน  ทำให้อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะมีโอกาสโคจรอยู่ระหว่างอะตอมทั้งสองเท่ากัน  จึงไม่เกิดความแตกต่างของขั้วไฟฟ้า  จึงเป็นพันะไม่มีขั้ว  ดังรูป

แต่อย่างไรก็ตามแม้บางครั้งจะเป็นการสร้างพันธะของธาตุต่างชนิด  แต่ค่า  EN  ใกล้เคียงกัน  ต่างกันน้อยกว่า  0.4  ก็ยังอนุโลมว่าเป็นพันธะไม่มีขั้ว  แต่ไม่แท้จริง  เพราะความจริงมีขั้วเล็กน้อยแต่ไม่แสดงความมีขั้วที่ชัดเจน  

 (คลิก  ชมลักษณะของการเกิดพันธะโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว)

พันธะมีขั้ว  (Polar covalent bond)

  (คลิ้ก  ชมลักษณะของการเกิดพันธะโคเวเลนต์มีขั้ว)  

                การเขียนแสดงขั้วของพันธะให้เขียนเครื่องหมาย    ไว้ทางด้านอะตอมที่มีค่า EN  สูงกว่า  และเขียนเครื่องหมาย เอาไว้ทางด้านอะตอมที่มีค่า  EN  ต่ำกว่า   แต่ความแรงของขั้วลบและขั้วบวกของพันธะ  ความแรงจะไม่เท่าไอออนบวกหรือไอออนลบ   เพราะขั้วของพันธะเกิดจากอะตอมที่มีค่า  EN  สูงกว่าดึงดูดอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะไปได้มากกว่าเท่านั้น  แต่ไม่ได้อิเล็กตรอนดังกล่าวไปโดยสมบูรณ์  ต่างจากกรณีของไอออนที่เกิดจากการถ่ายเทอิเล็กตรอนกัน  เป็นการให้และรับอิเล้กตรอนกันโดยสมบูรณ์  ความแรงของประจุบวก  ประจุลบจึงมากกว่า  ดังรูป

หมายเหตุ   ผลต่างของค่า  EN  ที่ใช้จำแนกว่าเป็นไอออนิกหรือโคเวเลนต์  บางแห่งใช้  1.7  บางแห่งใช้  2.0

 (คลิ้ก  ชมพันธะมีขั้ว  ไม่มีขั้ว)

ความมีขั้วหรือไม่มีขั้วของโมเลกุล 

โมเลกุลโคเวเลนต์ประกอบด้วยพันธะโคเวเลนต์อย่างน้อย  1  พันธะ อาจเป็นพันธะมีขั้วหรือพันธะไม่มีขั้วหรือทั้ง  2  แบบรวมกันอยู่ในโมเลกุลเดียวกันก็ได้    โมเลกุลโคเวเลนต์อาจเป็นโมเลกุลมีขั้วหรือโมเลกุลไม่มีขั้วก็ได้  ขึ้นอยู่กับ ความสมมาตรของโมเลกุล  โดยมีข้อสังเกตดังนี้

                1. โมเลกุลอะตอมคู่ (diatomic molecule)    ถ้าประกอบด้วยอะตอมของธาตุเดียวกันทั้ง  2  อะตอม  โมเลกุลจะไม่มีขั้ว  เช่น  H₂  F₂  Cl₂  Br₂  I₂  ดังรูป

               
                แต่ถ้าเกิดจากอะตอมของธาตุต่างชนิดกันจะกลายเป็นโมเลกุลมีขั้ว  โดยทางด้านอะตอมที่มีค่า  EN  สูงกว่าจะเป็นขั้วลบ   เช่น  HF  ขั้วลบจะอยู่ทางด้าน  F  เพราะมีค่า  EN  สูงกว่า  H  ดังรูป

                ให้สังเกตว่าขั้วลบของโมเลกุลจะอยู่ทางด้านที่อะตอมซึ่งมีค่า  EN  สูงกว่า   เพราะเป็นด้านที่อิเล็กตรอนถูกดึงดูดไปอยู่ทางนั้นมากกว่า   เช่น  CH₃Cl    CH₂Cl₂  รูปร่างโมเลกุลเป็นทรงสี่หน้า (tetrahedral)   ขั้วลบของโมเลกุลจะอยู่ทางด้าน  Cl  เพราะมีค่า  EN  สูงกว่า  H    ดังรูป

3. โมเลกุลที่ไม่สมสาตร (Asymetric)  ได้แก่โมเลกุลที่มีรูปร่างเป็นมุมงอ (bent)  เช่น   H₂O พีระมิดฐาน
    สามเหลี่ยม (trigonal pyramid) เช่น  NH₃  ม้ากระดก (see saw) เช่น  SCl₄   ตัวที  (T- shape)  เช่น  ClF₃  
    เป็นโมเลกุลมีขั้ว   โดยขั้วลบจะอยู่ทางด้านอะตอมที่มีค่า  EN  มากกว่า   ดังรูป

(คลิ้ก  ชมสมบัติของโมเลกุลมีขั้ว-ไม่มีขั้วเมื่ออยู่ในสนามไฟฟ้า และอธิบายการเกิดโมเลกุลมีขั้ว-ไม่มีขั้ว)

ความมีขั้วของโมเลกุลกับการละลายของสาร 

                การละลายของสารโคเวเลนต์ต่างจากการละลายของสารไอออนิก คือการละลายของสารโคเวเลนต์จะไม่แตกตัวเป็นไอออน  (ยกเว้นสารโคเวเลนต์จำพวกกรดต่าง ๆ )  สารละลายจึงไม่นำไฟฟ้า (non-electrolyte)  ในขณะที่การละลายของสารไอออนิกจะแตกตัวเป็นไอออน  ทำให้สารละลายนำไฟฟ้าได้ (electrolyte) 

                ขั้วของโมเลกุลและขั้วของตัวทำละลายมีผลต่อการละลายของสารต่าง ๆ  คือสารโมเลกุลมีขั้วจะละลายได้ในตัวทำละลายที่โมเลกุลมีขั้ว (polar solvent)  สารโมเลกุลไม่มีขั้วจะละลายได้ในตัวทำละลายที่โมเลกุลไม่มีขั้ว (non polar solvent)  แต่สำหรับสารไอออนิกแล้ว  จะละลายในทำละลายโมเลกุลมีขั้วเท่านั้น 

                                                       (คลิ้ก  ชมการละลายของ C₆H₁₂O₆)  
                                     (คลิ้ก  ชมการละลายของ NaCl)  (คลิ้ก  ชมการละลายของกรด)

**  สารโมเลกุลมีขั้วกับสารโมเลกุลไม่มีขั้วจะไม่ละลายซึ่งกันและกัน  เมื่อผสมกันจะแยกชั้นกัน  ไม่รวมตัวเป็นเนื้อเดียว เช่น  น้ำกับสารไฮโดรคาร์บอน   หรือมักจะกล่าวว่าน้ำกับน้ำมัน  น้ำเป็นสารโมเลกุลมีขั้ว  สารไฮโดรคาร์บอนได้แก่น้ำมันต่าง ๆ เป็นสารโมเลกุลไม่มีขั้ว   เมื่อผสมกันจะแยกชั้นกัน  สารที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าจะอยู่ชั้นบน
 
                                                                                                                   (คลิ้ก  ชมการผสมระหว่างสารไม่มีขั้วกับตัวทำละลายมีขั้ว)

**  สมบัติของสารที่เกิดจากขั้วของโมเลกุลที่มีผลต่อการละลายของสารในตัวทำละลายประเภทต่าง ๆ ดังกล่าวมานี้  ใช้ประโยชน์ในการสกัดสารโดยใช้ตัวทำละลาย  ถ้าเราทราบชนิดของสารที่ต้องการสกัด  เราจะเลือกตัวทำละลายให้เหมาะสมกับสารที่เราต้องการสกัดได้  เช่น  ต้องการสกัดน้ำมันจากรำข้าว  เราทราบว่าน้ำมันเป็นสารโมเลกุลไม่มีขั้ว  ฉะนั้นเราต้องเลือกใช้ตัวทำละลายชนิดโมเลกุลไม่มีขั้ว  เช่น  เฮกเซน (C₆H₁₄) ถ้าใช้น้ำจะสกัดไม่ได้เพราะน้ำเป็นตัวทำละลายมีขั้ว  แต่ถ้าต้องการสกัดสารที่โมเลกุลมีขั้ว  เราต้องใช้ตัวทำละลายชนิดโมเลกุลมีขั้ว  เช่น  ต้องการสกัดวิตามีนซีจากผลไม้  วิตามินซีเป็นสารโมเลกุลมีขั้ว  ควรใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย  ถ้าใช้เฮกเซนจะสกัดไม่ได้เพราะเฮกเซนเป็นตัวทำละลายไม่มีขั้ว  เป็นต้น 

                มีการจำแนกวิตามินออกเป็น  2  ประเภท  คือ  วิตามิน  เอ  ดี  อี  เค  เป็นวิตามินที่ละลายในน้ำมัน  ในขณะที่วิตามิน  บี  ซี  เป็นวิตามินที่ละลายในน้ำ  น้ำมันเป็นสารโมเลกุลไม่มีขั้ว  แสดงว่าวิตามิน  เอ  ดี  อี  เค  เป็นสารโมเลกุลไม่มีขั้ว  แต่วิตามิน  บี  ซี  เป็นสารโมเลกุลมีขั้ว  จึงละลายในน้ำซึ่งเป็นสารโมเลกุลมีขั้ว

                การทำโครงงานวิทยาศาสตร์หรือการวิจัยเกี่ยวกับการสกัดสารเพื่อนำมาทดสอบสมบัติในด้านต่าง ๆ  ถ้าไม่ทราบว่าสิ่งที่นำมาสกัดมีสารอะไรอยู่บ้าง  ควรใช้ตัวทำละลายทั้ง  2  แบบ  เพื่อให้สกัดสารได้สารทั้ง  2  ประเภท  คือทั้งชนิดโมเลกุลมีขั้วและชนิดโมเลกุลไม่มีขั้ว  เช่น  ทดลองสกัดสารจากสมุนไพรชนิดหนึ่งเพื่อนำไปทดสอบสมบัติด้านใดด้านหนึ่งตามที่สนใจ  ควรแบ่งกลุ่มทดลองเป็น  2  กลุ่ม  คือกลุ่มที่ทดสอบสมบัติของสารที่สกัดได้จากตัวทำละลายมีขั้ว  เช่น  สกัดโดยเอทานอล  และกลุ่มที่ทดสอบสมบัติของสารที่สกัดได้จากตัวทำละลายไม่มีขั้ว  เช่น  สกัดโดยเฮกเซน

                สารซักล้างต่าง ๆ (detergent)  เช่น  ผงซักฟอก  น้ำยาล้างจาน  สบู่  แชมพู....  เป็นสารที่มีโมเลกุลใหญ่ มีทั้งส่วน

มีขั้วและไม่มีขั้วอยู่ในโมเลกุลเดียวกัน  ด้านหนึ่งของโมเลกุลจะมีขั้ว  ขณะที่อีกด้านหนึ่งไม่มีขั้ว   ดังรูป

                การที่โมเลกุลของสารซักล้างมีทั้งส่วนมีขั้วและไม่มีขั้วอยู่ในโมเลกุลเดียวกัน   ทำให้ล้างคราบไขมันหรือน้ำมันได้ดี  เพราะขณะซักล้างส่วนของโมเลกุลที่ไม่มีขั้วคือส่วนหางจะรวมตัวกับไขมันหรือน้ำมัน   ในขณะที่ส่วนมีขั้วของโมเลกุลคือส่วนหัวจะหันออกด้านน้อ  เมื่อล้างน้ำส่วนหัวจะรวมตัวกับน้ำขณะที่ส่วนหางติดอยู่กับน้ำมัน  น้ำกับน้ำมันจึงไปด้วยกันทำให้ผสมกันได้กลายเป็นคอลลอยด์อีมัลชัน  (emulsion)  โดยสารซักล้างเป็นอีมัลซิฟายเออร์ (emulsifier) ดังรูป

แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล  (Intermolecular  force , IMF)

เมื่อโมเลกุลโคเวเลนต์อยู่รวมกัน ไม่ว่าจะเป็นโมเลกุลของสารเดียวกันหรือโมเลกุลของสารต่างชนิดกัน  โมเลกุลเหล่านั้นก็จะมีแรงยึดเหนี่ยวซึ่งกันและกันทำให้อยู่รวมกันได้  แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลเกิดขึ้นได้หลายแบบ  แต่ละแบบมีค่าไม่เท่ากัน  แรงดังกล่าวมีผลต่อสมบัติทางกายภาพของสาร  ที่เห็นได้ชัดก็คือมีผลต่อการเปลี่ยนสถานะของสาร สังเกตได้จากสารแต่ละชนิดมีจุดหลอมเหลว(จุดเยือกแข็ง)และจุดเดือดแตกต่างกัน    สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมากจะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง  ตรงข้ามกับสารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลน้อย  จะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำกว่า  เช่น  น้ำ  มีจุดหลอมเหลว  0  ^oC   มีจุดเดือด  100  ^oC   ในขณะที่เอทานอล  มีจุดหลอมเหลว -114 ^oC  มีจุดเดือด  78.37  ^oC   แสดงว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำมีมากกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของเอทานอล  ตำแหน่งของแรงยึดเหนี่ยวเป็นดังรูป

(คลิ้ก ชมการเปลี่ยนสถานะของสารกับพลังงาน)

(คลิ้ก  ชมการเปลี่ยนสถานะของสาร)

สารแต่ละชนิดทั้งของแข็งและของเหลวรวมกันอยู่ได้ดัวยแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค  การหลอมเหลวและการเดือดหรือการกลายเป็นไอของสารใด ๆ  เกิดขึ้นเพราะมีความร้อนไปทำลายแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคของสาร  ถ้าสารมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคอยู่มาก  ก็จะต้องใช้ความร้อนมาก  จึงมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง   พิจารณาจุดเดือดของสารบางชนิด    ดังกราฟต่อไปนี้  

ให้สังเกตว่าในกราฟแบ่งสารออกเป็น  4  ชุด  คือ  A  B  C  และ  D
                -  ชุด  A  เป็นสารประกอบของธาตุหมู่  4A  กับ  H  เป็นสารโมเลกุลไม่มีขั้ว
                -  ชุด  B  เป็นสารประกอบของธาตุหมู่  5A  กับ  H  เป็นสารโมเลกุลมีขั้ว
                -  ชุด  C  เป็นสารประกอบของธาตุหมู่  7A  กับ  H  เป็นสารโมเลกุลมีขั้ว
                -  ชุด  D  เป็นสารประกอบของธาตุหมู่  6A  กับ  H  เป็นสารโมเลกุลมีขั้ว

                จุดเดือดของสารชุด  A จะต่ำกว่าสารชุดอื่น ๆ  แต่มีแนวโน้มว่าเพิ่มขึ้นเมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้น

จุดเดือดของสารชุด  B   C  และ  D  ซึ่งเป็นสารโมเลกุลมีขั้วมีจุดเดือดสูงกว่าสารชุด  A  ทุกชนิด  แสดงว่าวสารโมเลกุลมีขั้ว (ชุดนี้)  มีแรงยึดเหนียวระหว่างโมเลกุลมากกว่าสารโมเลกุลไม่มีขั้ว  และมีแนวโน้มว่าจุดเดือดจะเพิ่มขึ้นเมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้นเช่นกัน 
                แต่ให้สังเกตว่า  NH₃  HF  และ H₂O  เป็นสารชนิดแรกของชุด  A  B  และ  C  ซึ่งมีมวลโมเลกุลน้อยที่สุดในแต่ละชุด  แต่มีจุดเดือดสูงที่สุดของสารทั้งชุด  แสดงว่ามีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลมากเป็นพิเศษ

 แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลจำแนกเป็น  2  ประเภท  คือ

1.  แรงอย่างอ่อน  เรียกว่าแรงวันเดอร์วาล  (van der vaal force  or  van der vaals interaction)   มี  3 ชนิด
                   ย่อย ๆ คือ

                                1.1  แรงลอนดอน  (London Dispersion Force)  ผู้ค้นพบแรงชนิดนี้คือ  Fritz Wolfgang London (March 7, 1900–March 30, 1954  , พ.ศ.  2443-2497) เป็นแรงที่เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลไม่มีขั้ว  หรือเกิดขึ้นกับอะตอมเดี่ยว ๆ ก็ได้   เกิดจากการที่อิเล็กตรอนของแต่ละโมเลกุล  หรือของอะตอมเดี่ยวมีการถ่ายเทไปทางด้านใดด้านหนึ่งของโมเลกุลหรือของอะตอมมากกว่าอีกด้านหนึ่งมากกว่าอีกด้านหนึ่ง    แต่ไม่ถาวรมีการเปลี่ยนที่ไปยังด้านใดด้านหนึ่งของโมเลกุลหรืออะตอมอยู่ตลอดเวลา    ทำให้โมเลกุลหรืออะตอมทางด้านที่อิเล็กตรอนถ่ายเทไปมากเกิดขั้วไฟฟ้าลบขึ้นมาเล็กน้อยเพียงชั่วคราว   แต่ก็เกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลาในแต่ละด้านของโมเลกุลหรืออะตอม    ทำให้เกิดแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลหรืออะตอมขึ้นมาได้  แรงชนิดนี้มีค่าน้อยแต่จะเพิ่มขึ้นเมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้น  หรือเมื่อโมเลกุลมีขนาดใหญ่ขึ้น   เป็นเพราะมีพื้นที่ผิวของโมเลกุลมากขึ้นและจำนวนอิเล็กตรอนมีมากขึ้นด้วย   ทำให้โอกาสที่อิเล็กตรอนจะถ่ายเทไปทางด้านหนึ่งมากกว่าอีกด้านหนึ่งมีมากขึ้น  ฉะนั้นในบรรดาสารที่โมเลกุลไม่มีขั้วชนิดต่าง ๆ   สารที่มีมวลโมเลกุลมากก็จะมีแรงลอนดอนมากด้วย   จึงมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูงกว่าชนิดที่มีมวลโมเลกุลน้อย พิจารณาจากกราฟ   สาร  CH₄ (มวลโมเลกุล 16)  SiH₄ (มวลโมเลกุล 32)   GeH₄ (มวลโมเลกุล 77)   SnH₄(มวลโมเลกุล 123)  จะเห็นได้ว่ามีจุดเดือดเพิ่มขึ้นตามลำดับ  

                ถ้าย้อนกลับไปพิจารณาเรื่องสมบัติของธาตุจากตารางธาตุกันอีกครั้งหนึ่ง  ดูที่ธาตุหมู่  7A  และ  8A  พบว่าจุดธาตุคาบล่างมีหลอมเหลวและจุดเดือดสูงกว่าธาตุคาบบน  ที่เป็นดังนี้เป็นเพราะธาตุคาบล่างมีมวลอะตอมหรือมวลโมเลกุลมากกว่า  จึงเกิดแรงลอนดอนได้มากกว่า  ทำให้มีแรงดึงดูดระหว่างอะตอมหรือโมเลกุลมากกว่า  จุดหลอมเหลวและจุดเดือดจึงสูงกว่า 

                แรงลอนดอนเป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลที่เป็นแรงขั้นพื้นฐานของทุกโมเลกุล  แต่ถ้ามีแรงชนิดอื่นที่มีค่ามากกว่าก็จะไม่กล่าวถึงแรงลอนดอน

 (คลิ้ก  ชมการเกิดแรงลอนดอน)    (คลิ้ก  ชมการเกิดแรงลอนดอน)

(คลิ้ก  ชมลักษณะของแรงระหว่างขั้ว)

                1.3  แรงระหว่างขั้วเหนี่ยวนำ               (induce dipole force  ,  temporary dipole)  เป็นแรงที่เกิดขึ้นระหว่าง  ไอออน  หรือโมเลกุลมีขั้ว  กับอะตอมหรือโมเลกุลไม่มีขั้ว   อธิบายได้ว่าอะตอมอิสระของธาตุต่าง ๆ จะมีรูปร่างเป็นทรงกลมเมื่ออยู่ในภาวะปกติจะไม่มีขั้ว  แต่เมื่ออยู่ใกล้กับไอออนหรือโมเลกุลมีขั้ว  ก็จะถูกไอออนหรือโมเลกุลมีขั้วเหนี่ยวนำให้มีขั้วขึ้นมาได้เล็กน้อย  แล้วเกิดแรงยึดเหนี่ยวซึ่งกันและกัน

2. พันธะไฮโดรเจน (Hydrogen  Bonds , H-Bond)  โดยรูปแบบแล้วมีลักษณะเดียวกับแรงระหว่างขั้ว  (ข้อ 1.2)   แต่มีความแข็งแรงมากกว่าแรงระหว่างขั้วแบบบธรรมดา  เนื่องจากเป็นขั้วที่เกิดจากอะตอมมีความแตกต่างของค่า  EN  กันมาก   ได้แก่ขั้วที่เกิดจากพันธะระหว่าง  H-N   H-O   และ  H-F   ดังแสดงในตารางต่อไปนี้

เมื่อพิจารณาจากผลต่างของค่า   EN  ระหว่าง   H-N   H-O   และ  H-F   จะเห็นได้ว่าต่างกันมากแต่ไม่เท่ากัน  ยิ่งต่างกันมากความแรงของขั้วก็จะยิ่งมากขึ้น  ฉะนั้นความแรงของพันธะไฮโดรเจนจะมีลำดับดังนี้   H-F >  H-O  >  H-N    แต่เมื่อเปรียบเทียบจุดเดือดระหว่าง  HF  H₂O  และ  NH₃  (กราฟหน้า 160 ) กลับพบว่าจุดเดือดของ  H₂O > HF >NH₃  อธิบายได้ว่า

-             แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของทุกชนิด จะประกอบด้วยแรงอย่างน้อย  2  ชนิดร่วมกัน  ได้แก่แรงลอนดอนร่วมกับแรงชนิดอื่น  แรงลอนดอนจะเกิดขึ้นกับทุกโมเลกุลไม่ว่าจะเป็นโมเลกุลมีขั้วหรือไม่มีขั้ว  แรงชนิดนี้จะมากขึ้นตามมวลโมเลกุลของสาร    HF  H₂O  และ  NH₃  มีมวลโมเลกุล  20  18   และ  17  ตามลำดับ  ฉะนั้นแรงลอนดอนของ  HF  > H₂O  >  NH₃  

-          คราวนี้มาดูจำนวนพันธะไฮโดรเจนกันบ้าง  H – F  มีพันธะไฮโดรเจน  1  ตำแหน่ง (EN = 1.78)
                                                            H₂O     มีพันธะไฮโดรเจน  2 ตำแหน่ง (EN = 1.24 x 2 = 2.48)
                                                            NH₃     มีพันธะไฮโดรเจน  3  ตำแหน่ง (EN = 0.84 x 3 = 2.52)

-     นำทั้ง 2 กรณีมาพิจารณาร่วมกัน  ทำให้แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของ H₂O จะมากกว่า HF  จึงมีผลให้  H₂O  มีจุดเดือดสูงกว่า HF

ด้านซ้ายเป็นโมเลกุลที่มีโครงสร้างแบบโซ่ตรง (Straigth Chain)  มีพื้นที่ผิวของโมเลกุลมากกว่าโครงสร้างโมเลกุลค้านขวาที่เป็นแบบโซ่กิ่ง (Branch chain)

               ถ้าใช้หลักการนี้กับ  H₂O  กับ  NH₃  บ้างก็ต้องเปรียบเทียบกันที่รูปร่างโมเลกุล  H₂O  เป็นแบบมุมงอ  NH₃  เป็นแบบพีระมิดฐานสามเหลี่ยม  โมเลกุลของ  H₂O  จะมีพื้นที่ผิวที่จะเกิดแรงยึดเหนี่ยวกับ  H₂O  โมเลกุลอื่นมากกว่า  NH₃  ฉะนั้นถึงแม้จะมีผลต่างของค่า  EN  ต่ำกว่าแต่ก็มีจุดเดือดสูงกว่า

พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นได้  2  แบบคือ

1  เป็นแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่ต่างก็มีพันธะ  H-N   H-O   และ  H-F    ชนิดใดชนิดหนึ่งอยู่ในโมเลกุลทั้งคู่  เช่น 

(คลิ้ก  ชมลักษณะของไฮโดรเจนบอนด์)

                2  เป็นแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่โมเลกุลหนึ่งมีพันธะ H-N   H-O  หรือ  H-F   อย่างใดอย่างหนึ่ง กับ  O หรือ N  ของอีกโมเลกุลหนึ่ง ที่อยู่ในรูป – C =O  หรือ –C=N  ดังรูป

                                  (คลิ้ก  อ่านข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุล) 

สมบัติทางกายภาพที่มีผลมาจากพันธะไฮโดรเจนที่เห็นได้ชัดคือ  สารที่มีพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลจะมีจุดเดือดสูงกว่าสารอื่น ๆ ที่มีมวลโมเลกุลใกล้เคียงกัน  แต่ไม่มีแรงดึงดูดชนิดนี้ระหว่างโมเลกุล 

                ถ้าเปรียบเทียบความแข็งแรงกันระหว่างแรงยึดเหนี่ยวชนิดต่าง ๆ  จะเป็นดังนี้

Size : 18.69 KBs Upload : 2013-01-28 05:34:08

ติชม กำลังแสดงหน้า 1/0 << 1 >>

ต้องการให้คะแนนบทความนี้่ ? 0 คะแนนโหวด สร้างโดย : K-Me สถานะ : ผู้ใช้ทั่วไป วิทยาศาสตร์