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

ดอกไม้สวย ร้อนหรือหนาวก็ยังสวย

ดอกไม้สวย ร้อนหรือหนาวก็ยังสวย คลิปวิดีโอนี้คือสิ่งยืนยันได้ดีว่าดอกไม้สวย แม้ไปอยู่ที่ใดก็ยังคงความสวยงาม วิดีโออาร์ทชิ้นนี้เป็นผลงานของ Thomas Blanchard นักทำภาพยนตร์อิสระที่ใช้เทคนิคไทม์แลปส์ถ่ายภาพของดอกไม้ท่ามกลางไฟ, น้ำแข็ง และหมอกควันหลากสีสัน ผลงานที่ออกมานั้นสร้างความตื่นตาตื่นใจยิ่งนัก โดยตัวเขากล่าวว่าต้องการสื่อความหมายถึงฤดูกาลที่ผันเปลี่ยนไปตามการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ จะเป็นอย่างไรลองไปชมกัน   อ่านเพิ่มเติม ดอกไม้เรืองแสง

อุกกาบาตที่ตกเมื่อปี 2014 อาจเป็นวัตถุที่มาจากนอกระบบสุริยะ

อุกกาบาต ที่พุ่งเข้าชนชั้นบรรยากาศของโลกในปี 2014 อาจเป็นวัตถุชิ้นที่สองที่มนุษย์ค้นพบ ว่ามีจุดกำเนิดมาจากนอกระบบสุริยะอันไกลโพ้น อุกกาบาต ลึกลับ เมื่อวันที่ 9 มกราคม 2014 เวลาประมาณตีสาม มีผู้คนพบเห็นวัตถุคล้ายลูกบอลไฟกำลังเผาไหม้อยู่บนท้องฟ้านอกชายฝั่งตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศปาปัวนิวกีนี เป็นอุกกาบาตที่แตกสลายเป็นชิ้นส่วนเล็กๆ ด้วยชั้นบรรยากาศของโลก เช่นเดียวกับอุกกาบาตอื่นๆ จำนวนมาก แต่การวิจัยครั้งใหม่พบว่า วัตถุดังกล่าวไม่ได้เป็นเพียงแค่หินอวกาศเก่าๆ หากแต่เป็นวัถตุที่มาจากนอกระบบสุริยะ หากมีข้อมูลที่มากกว่านี้เพื่อจะมายืนยันข้อสันนิษฐานข้างต้น อุกกาบาต ลูกนี้จะเป็นวัตถุชิ้นที่สองที่มาจากนอกระบบสุริยะที่มนุษย์เห็น โดยชิ้นแรกคือหินอวกาศที่มีรูปร่างประหลาดที่ตอนนี้มีชื่อเรียกว่า “โอมูอามูอา” (‘Oumuanua) ที่เดินทางผ่านระบบสุริยะจักรวาลของเราเมื่อปี 2017 และขณะนี้มันกำลังกลับไปยังถิ่นกำเนิดของมัน โดยอุกกาบาตในปี 2014 นั้นมีเส้นทางโคจรที่แตกต่างกันออกไป โดยสิ้นสุดการเดินทางอันแสนยาวไกลของมันที่นี่ (โลก) ทำให้กลายเป็นหินก้อนแรกจากนอกระบบสุริยะที่เรารู้จัก “มันเป็นเรื่องน่าประหลาดใจมาก ผมไม่ได้คาดหวังเลยว่าจะค้นพบอะไรแบบนี้” อาวี โลบ จากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด-สมิธโซเนียน อธิบายถึงการค้นพบในการศึกษาครั้งนี้ในวารสาร Astrophysical Journal Letters “แต่ก็เหมือนเช่นทุกครั้งที่มีการค้นพบอะไรเช่นนี้ มองมองย้อนกลับไปก็รู้สึกประมาณ “ทุกอย่างก็อยู่ตรงหน้าตั้งแต่แรกอยู่แล้ว ทำไมมองไม่เห็น” วัตถุแปลกประหลาด โลปและ อามีร์ ศิราช ทั้งคู่เป็นเพียงนักศึกษาระดับปริญญาตรีของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด เห็นอุกกาบาตลูกนี้ใน catalog […]

หุ่นยนต์แบบใหม่ช่วยจับสัตว์ทะเลอย่างนุ่มนวล

หุ่นยนต์แบบใหม่ช่วยจับสัตว์ทะเลอย่างนุ่มนวล คุณจะเก็บตัวอย่างของสัตว์ทะเลลึกที่บอบบางได้อย่างไร โดยไม่ทำร้ายมัน? หุ่นยนต์ที่ได้แรงบันดาลใจจากการพับกระดาษโอริงามิแบบญี่ปุ่นคือคำตอบ นักวิทยาศาสตร์ร่วมกันสร้างหุ่นยนต์ใต้น้ำตัวนี้ขึ้นมา เพื่อใช้มันสำหรับการเก็บตัวอย่างสัตว์ทะเลในงานวิจัยโดยเฉพาะ เมื่อตัวอย่างว่ายเข้ามาใกล้ บานพับทั้ง 12 ชิ้นของหุ่นจะค่อยๆ พับปิดเข้าหากันจนขังมันไว้ จากนั้นจึงเปิดออกอีกครั้ง โดยที่มันไม่ได้รับบาดเจ็บ หรือเป็นอันตรายแต่อย่างใด มาชมวิดีโอทดสอบการทำงานอันแสนนุ่มนวลของหุ่นยนต์รุ่นใหม่นี้กัน ซึ่งขณะนี้ยังคงอยู่ในขั้นทดลองอยู่ แต่ในอนาคตทีมวิจัยคาดหวังว่าจะพัฒนาให้มันสามารถเก็บตัวอย่างดีเอ็นเอของสัตว์ รวมถึงบันทึกภสพวิดีโออีกด้วย   อ่านเพิ่มเติม หุ่นยนต์ทารกป้องกันการตั้งครรภ์ในวัยรุ่น

ดอกไม้เรืองแสง

แสงอัลตราไวโอเลตเผยให้เห็นสีสันและประกายเปล่งปลั่งซึ่งซ่อนอยู่ภายในดอกไม้ ราวกับว่าพืชธรรมดาๆ เหล่านี้หลุดออกมาจากป่าในเทพนิยาย