พันธะเคมี สามารถจำแนกเป็นกี่ประเภท แต่ละประเภทมีความแตกต่างกันอย่างไร

พันธะเคมี (Chemical Bonding)

พันธะเคมี (Chemical Bonding) คือ แรงยึดเหนี่ยวที่เกิดขึ้นระหว่างอนุภาคมูลฐานหรืออะตอม (Atom) ซึ่งเป็นการดึงดูดเข้าหากัน เพื่อสร้างเสถียรภาพในระดับโมเลกุล

จนเกิดเป็นสสารหรือสารประกอบที่มีโครงสร้างขนาดใหญ่และมีความซับซ้อนมากขึ้นในธรรมชาติ ไม่ว่าจะเป็นน้ำ อากาศ พื้นดิน ก้อนหิน ต้นไม้ รวมไปถึงเนื้อเยื่อและร่างกายของสิ่งมีชีวิต ซึ่งทุกสสารในจักรวาลล้วนถูกสร้างขึ้นจากการรวมตัวกันของอนุภาคพื้นฐานขนาดเล็กเหล่านี้

พันธะเคมี เป็นแรงดึงดูดที่เกิดขึ้นจากความไม่เสถียรของอะตอมหรือธาตุต่าง ๆ ในธรรมชาติ ซึ่งกว่า 90 ธาตุที่พบในธรรมชาติ มีเพียงธาตุในหมู่ VIIIA หรือก๊าซเฉื่อย (Inert Gas) เท่านั้นที่สามารถคงอยู่ในรูปของอะตอมอิสระ  จากการมีอิเล็กตรอนวงนอกสุดเต็มตามจำนวนในแต่ละระดับชั้นของพลังงาน หรือ มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน (Valence Electron) ครบ 8 ตัว ทำให้โครงสร้างของอะตอมมีความเสถียรในตัวเองสูง

อ่านเพิ่มเติม เรื่องตารางธาตุ

พันธะเคมี, อะตอม, การสร้างพันธะเคมี, วาเลนซ์อิเล็กตรอน
โครงสร้างอะตอมของอาร์กอน

ดังนั้น อะตอมของธาตุอื่น ๆ ไม่ว่าจะเป็นคาร์บอน (C) ไนโตรเจน (N) หรือออกซิเจน (O) ต่างต้องการจับกลุ่มรวมตัวกัน เพื่อทำให้โครงสร้างของตนมีเวเลนต์อิเล็กตรอนครบ 8 ตัว ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เรียกกฎของการรวมตัวนี้ว่า กฎออกเตต” (Octet Rule) โดยมีอะตอมของธาตุไฮโดรเจน (H) เป็นข้อยกเว้นเพียงหนึ่งเดียวที่ต้องการเวเลนต์อิเล็กตรอนเพียง 2 ตัว เพื่อสร้างเสถียรภาพให้ตนเอง

ชนิดของพันธะเคมี

พันธะเคมีสามารถเกิดขึ้นได้ในหลายลักษณะ ส่งผลให้โมเลกุลของสสารมีคุณสมบัติแตกต่างกันออกไป โดยพันธะเคมีสามารถจำแนกออกเป็น 3 ชนิด ได้แก่

พันธะไอออนิก (Ionic Bond)

คือ พันธะที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมซึ่งมีประจุขั้วตรงข้าม จากแรงดึงดูดทางไฟฟ้าระหว่างประจุบวก (Cation) และประจุลบ (Anion) ซึ่งยึดเหนี่ยวอะตอมเข้าหากัน เป็นพันธะที่เกิดขึ้นจากการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนวงนอกสุดระหว่างอะตอม เพื่อทำให้เวเลนต์อิเล็กตรอนของทั้งคู่มีจำนวนเต็มตามกฎออกเตต โดยส่วนใหญ่ พันธะไอออนิก มักเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของโลหะ (Metals) กับอโลหะ (Nonmetals) เนื่องจากอะตอมของกลุ่มธาตุโลหะ มักมีค่าพลังงานไอออไนเซชัน (Ionization Energy) หรือค่าความสามารถในการยึดเหนี่ยวอิเล็กตรอนไว้ต่ำ ดังนั้น โลหะจึงมีแนวโน้มที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนให้อะตอมกลุ่มอโลหะสูง อย่างเช่น การเกิดของสารประกอบโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) หรือเกลือ ซึ่งเกิดจากอะตอมของโซเดียม (Na) ที่สูญเสียอิเล็กตรอนวงนอกสุด 1 ตัว ให้แก่อะตอมของคลอรีน (Cl) ที่มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 7 ตัว ซึ่งการรวมตัวกัน ทำให้อะตอมของทั้งคู่มีจำนวนอิเล็กตรอนวงนอกสุดครบ 8 ตัว ตามกฎออกเตตนั่นเอง

พันธะเคมี, พันธะไอออนิก, สารประกอบไอออนิก

คุณสมบัติของสารประกอบไอออนิก

อะตอมที่รวมตัวกันด้วยพันธะไอออนิก มีชื่อเรียกว่า สารประกอบไอออนิกเป็นสารประกอบมีขั้ว โดยมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าได้ต่ำ เมื่ออยู่ในสถานะของแข็ง แต่จะนำไฟฟ้าได้ดี เมื่ออยู่ในรูปของสารละลาย เป็นสารประกอบที่มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง

พันธะโคเวเลนต์ (Covalent Bond) คือ พันธะที่เกิดขึ้นจากการใช้เวเลนต์อิเล็กตรอน 1 คู่หรือมากกว่าร่วมกันระหว่างอะตอม ซึ่งโดยส่วนใหญ่ มักเกิดขึ้นจากการรวมตัวกันของอะตอมหรือธาตุในกลุ่มอโลหะ ซึ่งมีพลังงานไอออไนเซชันหรือแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอิเล็กตรอนสูง ทำให้การจับคู่กันกลายเป็นการแบ่งปันอิเล็กตรอนร่วมกัน โดยไม่มีอะตอมตัวใดสูญเสียอิเล็กตรอนไปอย่างถาวร

พันธะโคเวเลนต์ สามารถจำแนกออกได้อีก 3 ลักษณะ ตามจำนวนคู่ของอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน คือ

  • พันธะเดี่ยว (Single Bond) เกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 1 คู่ เช่น น้ำ (H2O) แอมโมเนีย (NH3) และมีเทน (CH4) เป็นต้น
  • พันธะคู่ (Double Bond) เกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 คู่ เช่น ก๊าซออกซิเจน (O2) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และอีเทน (C2H4) เป็นต้น
  • พันธะสาม (Triple Bond) เกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 3 คู่ เช่น ก๊าซไนโตรเจน (N2) ก๊าซอะเซทิลีน (C2H2) และคาร์บอนมอนออกไซด์ (CO) เป็นต้น

ดังนั้น ในธรรมชาติ ธาตุในกลุ่มอโลหะส่วนใหญ่ จึงไม่สามารถอยู่เป็นอะตอมอิสระได้ จำเป็นต้องจับกลุ่มรวมตัวกันเพื่อสร้างโมเลกุลที่มีความเสถียรในตนเอง

พันธะโลหะ (Metallic Bond)

คือ พันธะที่เกิดขึ้นภายในอะตอมของธาตุในกลุ่มโลหะ เกิดเป็นแรงยึดเหนี่ยวที่ทำให้อะตอมของกลุ่มโลหะอยู่ร่วมกันเป็นกลุ่มก้อน จากการแบ่งปันอิเล็กตรอนวงนอกสุดร่วมกัน โดยที่อิเล็กตรอนดังกล่าว ไม่ได้ถูกรวมเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของอะตอมใดอะตอมหนึ่งโดยเฉพาะ ซึ่งทำให้ภายในสสารหรือก้อนโลหะดังกล่าวเกิดการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอยู่ตลอดเวลา

พันธะเคมี, พันธะโลหะ

ยกตัวอย่างเช่น ก้อนเหล็ก (Fe) ซึ่งประกอบขึ้นจากอะตอมของโลหะจำนวนมาก โดยที่ทุกอะตอมของโลหะจะอยู่เรียงชิดติดกันอย่างต่อเนื่อง โดยไม่มีการกำหนดตัวเลขหรือจำนวนอะตอมในหนึ่งโมเลกุล ซึ่งส่งผลให้โลหะไม่มีสูตรโมเลกุลที่แน่นอน มีเพียงสัญลักษณ์ของธาตุหรือสูตรอย่างง่ายที่ใช้แทนโมเลกุลของสารดังกล่าว

 สมบัติของโลหะ

โลหะนำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดี มีจุดหลอมเหลวสูงและสามารถตีแผ่เป็นแผ่นหรือถูกยืดขยายได้ง่ายโดยไม่แตกหัก เนื่องจากมีกลุ่มเวเลนต์อิเล็กตรอน ทำหน้าที่ยึดอนุภาคให้เรียงร้อยต่อกันอย่างเหนี่ยวแน่น นอกจากนี้ โลหะยังมีผิวเป็นมันวาว จากการเคลื่อนที่โดยอิสระของกลุ่มอิเล็กตรอนที่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาต่อแสงไฟที่สะท้อนกลับมา

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย – http://www.curadio.chula.ac.th/Images/Class-Onair/ch/2018/2018-11-23-2521-d193790.pdf

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) – https://www.scimath.org/lesson-chemistry/item/7097-2017-06-04-03-08-02

ทรูปลูกปัญญา – https://www.trueplookpanya.com/knowledge/content/66296/-sciche-sci-

มหาวิทยาลัยมหิดล – https://il.mahidol.ac.th/e-media/ap-chemistry1/chemical_bonding/ionic.htm


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ: ความเป็นกรดและเบสของสารละลาย

เรื่องแนะนำ

บทสัมภาษณ์เกี่ยวกับโครงการ THEOS-2

โครงการ THEOS – 2 เป็นโครงสร้างพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขนาดใหญ่ เพื่อให้ประเทศไทยได้มีระบบวางแผน ระบบการตัดสินใจ ระบบการติดตาม ระบบการวิเคราะห์ และระบบการรายงานข้อมูลสถานการณ์เชิงพื้นที่ของประเทศอย่างละเอียด ทันต่อเหตุการณ์ ซึ่งจะทำให้การบริหารจัดการในทุกพื้นที่ของประเทศมีประสิทธิภาพและเท่าเทียมกัน โครงการ THEOS – 2 THEOS-2 จะสานต่อภารกิจจากดาวเทียมไทยโชตที่กำลังจะหมดอายุการใช้งานในเร็วๆ นี้ รวมทั้งส่งเสริมให้เกิดการพัฒนา และใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีอวกาศและภูมิสารสนเทศ เพื่อการพัฒนาประเทศอย่างต่อเนื่องในทุกด้าน หรือกล่าวได้ว่าข้อมูลจากดาวเทียมและภูมิสารสนเทศของระบบ THEOS-2 จะช่วยให้หน่วยงานต่าง ๆ สามารถวางนโยบายในการพัฒนาประเทศได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ THEOS-2 ยังมีองค์ประกอบที่สำคัญในการขับเคลื่อนการพัฒนาประเทศอย่างยั่งยืน ได้แก่ 1. ระบบผลิต บริการภาพถ่าย และภูมิสารสนเทศจากภาพถ่ายดาวเทียมกว่า 30 ดวง 2. ระบบประยุกต์ใช้งานแผนที่และภูมิสารสนเทศจากภาพถ่ายดาวเทียมตามภารกิจของหน่วยปฏิบัติต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง 3. โครงสร้างพื้นฐานด้านเทคโนโลยีสารสนเทศเพื่อเชื่อมโยงกับหน่วยงานที่เกี่ยวข้องกับการผลิตและการใช้งานภูมิสารสนเทศจากดาวเทียม 4. การพัฒนาขีดความสามารถในการสร้างดาวเทียมและอุตสาหกรรมอวกาศของประเทศ รวมถึงการพัฒนาดาวเทียมเล็กที่วิศวกรดาวเทียมไทยร่วมพัฒนา และถือเป็นนวัตกรรมอวกาศสัญชาติไทย เพื่อส่งเสริมขีดความสามารถและพื้นฐานของอุตสาหกรรมอวกาศของประเทศให้เป็นที่ประจักษ์ในอาเซียน Q : ความเป็นมาของโครงการ A : ดร.ปกรณ์ อาภาพันธุ์ […]

สิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรม (GMOs)

รู้จัก สิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรม (GMOs) รวมถึงความเสี่ยงและความไม่แน่นอน สิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรม หรือจีเอ็มโอ (Genetically Modified Organisms: GMOs) คือ สิ่งมีชีวิตที่ได้รับการดัดแปรพันธุกรรม จากการใช้เทคโนโลยีพันธุวิศวกรรม (Genetic Engineering) หรือ เทคนิคการตัดต่อยีนที่สามารถคัดเลือกสารพันธุกรรมหรือยีน (Genes) ที่จำเพาะเจาะจงจากสิ่งมีชีวิตต่างชนิด ก่อนนำมาตัดแต่งเข้ากับสิ่งมีชีวิตเป้าหมาย เพื่อให้เกิดการผสมข้ามสายพันธุ์และก่อกำเนิดสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ที่มีคุณสมบัติหรือลักษณะพิเศษตามความต้องการของมนุษย์ อย่างเช่น การนำยีนที่แสดงคุณสมบัติทนทานต่อความหนาวเย็นจากปลาขั้วโลก มาผสมผสานและตัดแต่งเข้ากับยีนของมะเขือเทศ เพื่อสร้างมะเขือเทศชนิดใหม่ที่สามารถเพาะปลูกได้ในพื้นที่ซึ่งมีอากาศหนาวเย็น เป็นต้น การใช้ประโยชน์จาก สิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรม ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการดัดแปรพันธุกรรมได้รับการพัฒนาขึ้น โดยมีจุดประสงค์หลักในการยกระดับคุณภาพอาหาร ยา และเทคโนโลยีทางการแพทย์ เพื่อรองรับจำนวนประชากรโลกที่เพิ่มมากขึ้นในทุก ๆ วัน โดยสิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรมถูกนำมาประโยชน์มากที่สุดในภาคอุตสาหกรรมการเกษตร โดยเฉพาะพืชผลหลักในอุตสาหกรรมอาหาร ไม่ว่าจะเป็นถั่วเหลือง ข้าวโพด มันฝรั่ง มะเขือเทศ และมะละกอ ซึ่งผ่านการดัดแปรพันธุกรรม เพื่อให้มีคุณสมบัติทนทานต่อสภาพแวดล้อม ทนต่อศัตรูพืช ทนทานต่อยาฆ่าแมลง หรือแม้แต่มีความสามารถในการเจริญเติบโตรวดเร็วขึ้น นอกจากนี้ การปรับปรุงสายพันธุ์ในพืชบางชนิดยังสามารถเพิ่มคุณสมบัติทางโภชนาการอาหาร หรือเปลี่ยนแปลงรูปร่าง ขนาด และสีสันของพืชให้แตกต่างจากสายพันธุ์ดั้งเดิมในธรรมชาติได้อีกด้วย ในอุตสาหกรรมยายังมีการใช้สิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรมในการผลิตวัคซีนหรือยาหลากหลายชนิด อย่างเช่น อินซูลิน (Insulin) […]

เราได้อะไรบ้างจากภารกิจสำรวจดาวเสาร์โดยกัสซีนี

เมื่อยานสำรววจกัสซีนีเดินทางขึ้นสู่ห้วงอวกาศเมื่อปี 1997 ในตอนนั้นเรารู้จักดวงจันทร์ของดาวเสาร์แค่เพียง 18 ดวงเท่านั้น แต่ด้วยภารกิจการสำรวจ ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบดวงจันทร์ใหม่ๆ เพิ่มขึ้นอีกรวมเป็น 53 ดวง ที่ยืนยันแล้วและมีอีก 9 ดวงที่รอการยืนยัน ดวงจันทร์ของดาวเสาร์บางดวง มีสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อสิ่งมีชีวิต เช่นดวงจันทร์เอนเซลาดัส จากการสำรวจพบว่าภายในดวงจันทร์มีปล่องน้ำร้อนที่ก้นมหาสมุทร ทำให้เชื่อกันว่ามีความเป็นไปได้ที่อาจพบสิ่งมีชีวิตในบริเวณนั้น อย่างไรก็ตามหนึ่งในข้อมูลสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์ได้รับหลังเสร็จสิ้นภารกิจการสำรวจอันยาวนาน 20 ปี ของยานกัสซีนีก็คือข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับดาวเสาร์ ที่จะช่วยให้เรารู้จักดาวดวงนี้ได้ดียิ่งขึ้น…หลับให้สบายนะเจ้ายานน้อย ถึงเวลาได้พักผ่อนแล้ว   อ่านเพิ่มเติม : บอกลายานกัสซีนี,  ระบบสุริยะจักรวาลกว้างใหญ่แค่ไหน? ชายคนนี้จะมาจำลองให้ดู