วันศุกร์, 30 ตุลาคม 2558 05:14 by chem02

4. รัศมีโคเวเลนต์

ขนาดที่แท้จริงของอะตอมเป็นสิ่งที่ทราบได้ยากมาก นอกจากจะไม่ทราบว่าอิเล็กตรอนนอกสุดอยู่ที่ใดแล้ว อะตอมยังอยู่ใกล้ๆ กันในสภาพของการเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลหรือส่วนหนึ่งของสารประกอบอีกด้วย การวัดขนาดของอะตอมในทางปฏิบัติสามารถใช้รังสีหรือคลื่นต่างๆ เช่น รังสีเอกซ์, รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า, คลื่นไมโครเวฟ และรังสีนิวตรอน เป็นต้น

เพื่อความสะดวกจะถือว่าอะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม สำหรับธาตุที่เป็นของแข็งเป็นผลึก เช่น โลหะ ถ้าสามาระวัดระยะระหว่างนิวเคลียสของสองอะตอมที่อยู่ติดกันได้ เมื่อเอาค่านี้หารด้วยสองก็จะเป็นค่ารัศมีหรือขนาดของอะตอม เรียกค่านี้ว่า รัศมีอะตอม (atomic radius)

แต่ถ้าธาตุเป็นโลหะและโมเลกุลอยู่ได้ด้วยพันธะโคเวเลนต์ อะตอมจะไม่เพียงแต่อยู่ชิดกันแต่จะซ้อนเหลื่อมกันส่วนหนึ่ง ถ้าสามารถวัดระยะระหว่างนิวเคลียสของสองอะตอมที่รวมกันเป็นโมเลกุลนั้นได้แล้วหารด้วยสอง ค่าที่ได้นี้เรียกว่ารัศมีโคเวเลนต์

ถ้าโมเลกุลของธาตุที่เป็นอโลหะสองโมเลกุลทั้งสองจะไม่ซ้อนเหลื่อมกันเพราะไม่ได้สร้างพันธะโคเวเลนต์ต่อกัน แต่ดึงดูดกันด้วยแรงแวนเดอร์วาลส์ ถ้าวัดระยะระหว่างนิวเคลียสของสองอะตอมในแต่ละโมเลกุลแล้วหารด้วยสองค่าที่ได้นี้เรียกว่า รัศมีแวนเดอร์วาลส์ซึ่งค่านี้จะมีค่ามากกว่ารัศมีโคเวเลนต์ ดังรูปที่ 3.1

รูปที่ 3.1 แสดงรัศมีโคเวเลนต์และรัศมีแวนเดอร์วาลส์

ธาตุพวกแก๊สเฉื่อยซึ่งโมเลกุลมีเพียงอะตอมเดียวจะไม่มีรัศมีโคเวเลนต์  มีแต่รัศมีแวนเดอร์วาลส์

ตารางที่ 3.2 รัศมีโคเวเลนต์และรัศมีแวนเดอร์วาลส์ของธาตุบางชนิด

ธาตุ

รัศมีโคเวเลนต์ (A0)

รัศมีแวนเดอร์วาลส์ (A0)

H

O

N

C

P

Si

0.37

0.73

0.75

0.77

1.10

1.18

1.10

1.50

1.55

1.56-1.70

1.85

2.10

5. เรโซแนนซ์

ในการอธิบายว่าโมเลกุลมีธาตุอะไรเป็นองค์ประกอบและอย่างละกี่อะตอมนั้น ในทางเคมีจะใช้สูตรโมเลกุลแทนคำอธิบายได้อย่างกะทัดรัด เช่น ถ้าเขียนสูตร H2O ก็หมายถึงว่า น้ำหนึ่งโมเลกุลประกอบด้วยไฮโดรเจนสองอะตอมและออกซิเจน 1 อะตอมหรืออัตราส่วนโดยจำนวนโมลอะตอมของ H:O เท่ากับ 2:1 แต่สูตรนี้ใช้อธิบายไม่ได้ว่าอะตอมของธาตุเหล่านี้จัดเรียงตัวกันอยู่อย่างไร อะตอมไหนอยู่ที่ใด ซึ่งสูตรที่แสดงได้คือสูตรโครงสร้าง โดยแสดงได้ดังนี้

จากสูตรนี้จะทราบได้ว่าอะตอมไหนอยู่ที่ใด โดยใช้เส้นตรงหนึ่งเส้นหรือขีดหนึ่งขีดแทนที่พันธะโคเวเลนต์ที่ใช้อิเล็ตรอนร่วมกันหนึ่งคู่ มีโมเลกุลของสารบางชนิดไม่อาจจะแสดงโดยการเขียนสูตรโครงสร้างแบบใดแบบหนึ่งได้โดยให้มีสมบัติตามที่เป็นจริง ตัวอย่าง เช่น BF3 , NO-3 และ SO2 เป็นต้น ถ้าจะลองเขียนสูตรโครงสร้างแบบเส้น โดยให้มีอิเล็กตรอนเป็นไปตามกฎแปดจะได้ดังนี้

เส้นตรงหนึ่งเส้นแทนพันธะเดี่ยวระหว่าง A กับ B และเส้นตรงสองเส้นหรือเส้นคู่แทนพันธะคู่ระหว่าง A กับ B แต่จากากรทดลองพบว่าความยาวพันธะระหว่าง A กับ B เท่ากันทุกพันธะ และมุมพันธะระหว่าง B-A-B ดังนั้นสูตรโครงสร้างที่แท้จริงจึงไม่ใช่สูตรหนึ่งแต่จะเป็นโครงสร้างผสมระหว่างทั้งสามแบบ ดังนี้

แบบ 1                  แบบ 2                 แบบ 3

เรียกปรากฏการนี้ว่า เรโซแนนซ์ สูตรโครงสร้างที่แท้จริงจะเป็นแบบผสมระหว่างสามแบบนี้เรียกว่า เรโซแนนซ์ไฮบริด (resonance hybrid) แต่ไม่สามารถจะรวมเขียนสูตรโครงสร้างเพียงสูตรเดียวได้ แต่ละแบบเรียกว่า เรโซแนนซ์ฟอร์ม (resonance form)

ดังในโมเลกุลของ SO2 S มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 6 O ก็มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 6 ดังนั้นจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนรวมทั้งหมดเป็น 18 ถ้าเป็นไปตามกฎคู่แปด โครงสร้างของ   ก็จะเขียนได้ตามแบบ 1 หรือ แบบ 2 คือมีพันธะเดี่ยว (พันธะยาว) 1 พันธะและพันธะคู่ (พันธะสั้น) 1 พันธะ แต่จากการทดลองพบว่าพันธะระหว่างอะตอมของ S และ O เป็นพันธะที่มีความยาวเท่ากัน

การเขียนโครงสร้างตามแบบ 1 และ แบบ 2 จึงไม่สอดคล้องกับผลจากการทอลอง ถ้าจะเขียนตามแบบ 3 ก็ไม่ได้อีกเพราะเป็นแบบที่มีอิเล็กตรอนเดี่ยว โมเลกุลที่มีอิเล็กตรอนเดี่ยวมีคุณสมบัติแม่เหล็กดูดได้ (paramagnetic) แต่ผลจากการทดลองพบว่าสารนี้แม่เหล็กดูดไม่ได้ ดังนั้น โมเลกุลของ SO2 น่าจะมีโครงสร้างตามแบบ 1 และ แบบ 2 ผสมกัน คือ พันธะระหว่าง  S จะเป็นพันธะเดี่ยวรวมกับพันธะคู่ หรือเป็นพันธะที่มีสมบัติเป็นได้ทั้งพันธะเดี่ยวและพันธะคู่ ดังนี้

เรโซแนนซ์ฟอร์ม                                                                  เรโซแนนซ์ไฮบริด

3.5.1 วิธีเขียนโซแนนซ์ฟอร์ม

ในการเขียนเรโซแนนซ์ฟอร์ม มีสิ่งที่ต้องคำนึงถึงดังนี้

1. ตำแหน่งของอะตอมทุกอะตอมไม่มีการเปลี่ยนแปลง ส่วนที่มีการเปลี่ยนแปลงคือตำแหน่งของอิเล็กตรอน เช่น เรโซแนนซ์ฟอร์มของ SO2 จะเขียนเป็นแบบ 3 ดังต่อไปนี้ไม่ได้

แบบ 3

2. จำนวนคู่ของอิเล็กตรอนของทุกเรโซแนนซ์ฟอร์มจะต้องเท่าเดิม ดังนั้นจะเขียนเรโซแนนซ์ฟอร์มของ SO2 เป็นดังต่อไปนี้ไม่ได้

ตัวอย่างที่ 3.1 จงเขียนเรโซแนนซ์ฟอร์มของ CO3=

วิธีทำ

วันศุกร์, 30 ตุลาคม 2558 04:49 by chem02
วันอาทิตย์, 25 ตุลาคม 2558 17:54 by chem02

link วิทยาศาสตร์

รวม link ที่น่าสนใจทั้งในและต่างประเทศ เพื่อค้นคว้าหาข้อมูลที่ต้องการทางด้านวิทยาศาสตร์

ดูลิงค์ทั้งหมด

link คณิตศาสตร์

รวม link ที่น่าสนใจทั้งในและต่างประเทศ เพื่อค้นคว้าหาข้อมูลที่ต้องการทางด้านคณิตศาสตร์

ดูลิงค์ทั้งหมด
UNESCO Bangkok

ICT in Education newsletter

SEAMEO Congress

Programme with Presentations

Black Ribbon