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

หญิงยุคก่อนประวัติศาสตร์กระดูกแข็งกว่าหญิงปัจจุบัน

หญิงยุคก่อนประวัติศาสตร์กระดูกแข็งกว่าหญิงปัจจุบัน ชีวิตในยุคก่อนประวัติศาสตร์ไม่ใช่เรื่องง่าย และผลจากการใช้แรงงานหนักในสังคมเกษตรกรรมส่งผลให้บรรดาผู้หญิงในยุคนั้นมีร่างกายที่แข็งแรง หลักฐานยืนยันทฤษฎีนี้ปรากฏอยู่ในโครงกระดูก ทีมนักวิจัยที่นำโดย Alison Macintosh จากมหาวิทยาลัยแคมบริดจ์ได้ศึกษาเปรียบเทียบโครงกระดูกของผู้หญิงในยุคโบราณกับโครงกระดูกของผู้หญิงสมัยใหม่  ซึ่งรวมไปถึงนักกีฬาพายเรือ ผลการศึกษาพวกเขาพบว่าผู้หญิงที่มีชีวิตอยู่เมื่อ 5,000 ปีก่อนคริสตกาลมีช่วงแขนที่แข็งแรงกว่านักกีฬาหญิงในปัจจุบันเสียอีก นั่นเป็นเพราะว่าในยุคเกษตรกรรมผู้หญิงเหล่านี้ต้องทำงานที่ต้องใช้แรงตลอดเวลา จึงทำให้พวกเธอมีร่างกายช่วงบนที่แข็งแรง ผลการศึกษานี้ช่วยฉายภาพให้เห็นถึงวิถีชีวิตของผู้หญิงในช่วงเวลานั้น ว่าพวกเธอมีความเป็นอยู่กันอย่างไร (เชิญรับชมวิดีโอ เหตุใดผู้หญิงยุคก่อนประวัติศาสตร์จึงมีกระดูกที่แข็งแรงอย่างยิ่ง ได้ที่นี่) อ่านเพิ่มเติม เมื่อสงครามกลางเมืองจบ หมู่บ้านแห่งนี้เหลือเพียงผู้หญิงและเด็ก

หมอกควัน หรือ “หมอกพิษ” (Smog)

หมอกควัน หรือ “หมอกพิษ” (Smog) คือ หนึ่งในมลภาวะทางอากาศที่ปกคลุมมหานครทั่วโลกมาตั้งแต่ต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 เป็นการรวมตัวกันของกลุ่มควันและหมอกหนาหนักในชั้นบรรยากาศซึ่ง หมอกพิษ มีส่วนผสมขององค์ประกอบมากมายที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าจะเป็นสารเคมีจากควันโรงงานและอุตสาหกรรมต่าง ๆ ทั้งที่อยู่ในสถานะของเหลวและก๊าซ ควันจากท่อไอเสียของรถยนต์ตามท้องถนน หรือแม้แต่ฝุ่นละอองจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิงธรรมชาติ ประกอบกับการก่อตัวขึ้นภายใต้สภาพอากาศที่อุณหภูมิบริเวณภาคพื้นดินต่ำกว่าชั้นบรรยากาศด้านบนในฤดูหนาว ซึ่งทำให้ชั้นบรรยากาศเกิดแนวผกผัน (Inversion Layer) หรือ สภาวะอุณหภูมิผกผัน (Temperature Inversion) ที่ทำให้หมอกควันเหล่านี้ถูกกดทับให้ลอยตัวต่ำ โดยไม่ถูกพัดพาไปตามการเคลื่อนที่ของกระแสลมตามปกติ กลายเป็นการสะสมสารพิษในอากาศที่หนาแน่น เข้มข้น และฟุ้งกระจายอยู่เหนือมหานครทั้งหลาย นิยามและความหมาย “สม็อก” (Smog) คือ คำศัพท์ที่ได้รับการบัญญัติขึ้นใหม่ในช่วงต้น ค.ศ. 1900 ซึ่งเป็นการอธิบายถึงการผสานหรือการรวมกันของ “ควัน” (Smoke – สโมก) ซึ่งเป็นสารคอลลอยด์ (Colloid) หรืออนุภาคของสสารต่าง ๆ ที่กระจายตัวอยู่ในอากาศและ “หมอก” (Fog – ฟ็อก) ที่เกิดจากการรวมตัวกันของไอน้ำและหยดน้ำจำนวนมาก กลายเป็นกลุ่มหมอกควันที่มีส่วนผสมของทั้งเขม่า ขี้เถ้า ฝุ่นละออง ไอน้ำ และสารเคมีที่อยู่ในอากาศทั้งหลาย […]

ในเขตอบอุ่นเชื้อ โควิด-19 แพร่กระจายดีกว่าเขตร้อน

รายงานการศึกษาชิ้นหนึ่งพบว่า สถานที่ที่เกิดการระบาดอย่างรุนแรงของ โรคโควิด-19 มีสภาพอากาศที่คล้ายคลึงกัน นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่า แบบจำลองสภาพภูมิอากาศของพวกเขาสามารถคาดการณ์สถานที่ต่อไปที่เชื้อจะแพร่ระบาด นักวิทยาศาสตร์พบ “ความคล้ายคลึงกัน” เกี่ยวกับปัจจัยเรื่องอุณหภูมิและความชื้นในพื้นที่ที่มีรายงานการระบาดรุนแรงของ โรคโควิด-19 โดยพื้นที่ส่วนใหญ่มีอุณภูมิเฉลี่ย 5-11 องศาเซลเซียส และความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศร้อยละ 47-79 ประเทศส่วนใหญ่ที่เกิดการแพร่ระบาดอย่างรวดเร็วอยู่ในเขตอบอุ่นเหนือเส้นศูนย์สูตร ซึ่งรวมพื้นที่ที่เป็นจุดศูนย์กลางการแพร่ระบาดคือ เมืองอู่ฮั่น มนฑลหูเป่ย รวมไปถึงประเทศอื่นๆ ที่มีรายงานการระบาดรุนแรง ได้แก่ เกาหลีใต้ ญี่ปุ่น อิหร่าน สหรัฐอเมริกาทางตะวันตกเฉียงเหนือ และภาคเหนือของอิตาลี การศึกษาครั้งนี้ เกิดขึ้นจากความร่วมมือระหว่างนักวิจัยจากสหรัฐฯ และอิหร่าน เผยแพร่เมื่อวันที่ 9 มีนาคม ที่ผ่านมา พวกเขาอาจนำโมเดลนี้ไปใช้คาดการณ์พื้นที่หรือภูมิภาคอื่นๆ ที่มีความเสี่ยงต่อการแพร่ระบาดรุนแรงต่อไป นักวิจัยกล่าวและเสริมว่า ในการศึกษาครั้งนี้ ไม่ได้วิเคราะห์ปัจจัยเรื่องกิจกรรมของมนุษย์ เช่น กาาเดินทางและระบบสาธารณสุข และจากโมเดลนี้ นักวิจัยคาดว่า เมืองใหญ่ที่มีความเสี่ยงต่อการแพร่ระบาดรุนแรง ได้แก่ ลอนดอน ปราก ฮัมบูร์ก แวนคูเวอร์ นิวยอร์อก และเคียฟ แต่ถ้าอุณภูมิสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ความเสี่ยงในพื้นที่เหล่านี้อาจลดลง การศึกษาครั้งนี้เป็นการต่อยอดจากการศึกษาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับเชื้อโคโรนาไวรัสสายพันธุ์อื่น ๆ […]