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

เมฆรูปธง ปรากฏการณ์ความงามของมวลเมฆ

 เมฆรูปธง หนึ่งในกลุ่มเมฆภูเขา (Orograhic Cloud) ที่ก่อตัวขึ้นจากการเคลื่อนที่ของกระแสอากาศหรือมวลอากาศในแนวระดับที่ยกตัวสูงขึ้น เมฆรูปธง (Banner Cloud) หรือ “เมฆป้าย” คือ หนึ่งในกลุ่มเมฆภูเขา (Orograhic Cloud) ที่ก่อตัวขึ้นจากการเคลื่อนที่ของกระแสอากาศหรือมวลอากาศในแนวระดับที่ยกตัวสูงขึ้น เมื่อเคลื่อนที่ปะทะเข้ากับสิ่งกีดขวาง โดยเฉพาะเทือกเขาสูงชัน และจะคงตัวอยู่ (Stationary Cloud) ด้านหลังลมของยอดเขาก่อนจะสลายตัวไป เมฆรูปธงจึงถูกพบเห็นบ่อยครั้งตามเทือกเขาสูงที่ตั้งอยู่อย่างโดดเดี่ยว โดยเฉพาะภูเขาที่มียอดเขาแหลมคมและมีรูปทรงคล้ายพีระมิด ทำให้เมฆพิเศษชนิดนี้ เมื่อปรากฏขึ้นจึงดูคล้ายคลึงกับการมีธงหรือป้ายขนาดใหญ่โบกสะบัดอยู่เหนือยอดเขา และยังทำให้เมฆรูปธงส่วนใหญ่มักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นเพียงหิมะบนยอดเขาที่ถูกพัดลงมาตามกระแสลมเท่านั้น การก่อตัวของเมฆรูปธง เมฆรูปธงมีกลไกการก่อตัวคล้ายคลึงกับเมฆยอดเขา (Cap Cloud) ที่ได้รับอิทธิพลมาจากการยกตัวของภูมิประเทศ (Orographic Influence) ทำให้เกิดเมฆทางด้านรับลม (Windward Side) ของแนวเทือกเขาที่จะค่อย ๆ สลายตัวไป เมื่อกระแสลมเคลื่อนที่ลงไปตามด้านหลังลม (Leeward Side) ของเทือกเขาดังกล่าว แต่เมฆรูปธงมักก่อตัวขึ้นและคงตัวอยู่ทางด้านหลังลมของภูเขาเท่านั้น เมื่อกระแสลมพัดผ่านเทือกเขาโดดเดี่ยวที่มีลักษณะของปลายยอดแหลม ทำให้กระแสอากาศที่มีความร้อนสูงพัดพาเอาความชื้นจากบริเวณที่ราบหรือพื้นที่ในระดับต่ำกว่า เคลื่อนที่ขึ้นไปตามแนวเทือกเขา ก่อนเย็นตัวลงและก่อให้เกิดการกลั่นตัวของไอน้ำ กลายเป็นกลุ่มเมฆที่ก่อตัวขึ้นอย่างต่อเนื่อง ประกอบกับการแบ่งชั้นของกระแสลมเหนือยอดเขาด้านบน การยกตัวขึ้นของมวลอากาศบางส่วนหลังเทือกเขา (Leeside Upwelling) และกระแสลมรอบเทือกเขาที่ทำให้เกิดการไหลวนของกระแสอากาศบริเวณปลายยอดในด้านหลังลม ก่อตัวเป็นเมฆรูปธงจากการไหลของกระแสอากาศที่เคลื่อนที่ด้านหลังเทือกเขานั่นเอง […]

เทคโนโลยีไลดาร์ ช่วยให้ภาพที่ดีกว่าเดิม

เทคโนโลยีไลดาร์ ช่วยให้ภาพที่ดีกว่าเดิม เทคโนโลยีไลดาร์ (LIDAR) ซึ่งย่อมาจาก light detection and ranging กำลังเป็นเครื่องมือทรงประสิทธิภาพที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์, นักวางผังเมือง, นักโบราณคดี ตลอดจนศาสตร์สาขาอื่นๆ ได้ข้อมูลที่ละเอียดมากขึ้น การทำงานของไลดาร์นั้น เครื่องบิน เฮลิคอปเตอร์ หรือโดรนจะยิงลำแสงเลเซอร์ลงไปยังพื้นผิวเบื้องล่างที่ต้องการเก็บข้อมูล หลักการก็คือการวัดระยะเวลาในการเดินทางของลำแสงเลเซอร์จากจุดเริ่มต้นไปยังวัตถุเป้าหมายและระยะเวลาที่ลำแสงเลเซอร์สะท้อนกลับมายังเซ็นเซอร์เริ่มต้น ซึ่งจะช่วยให้ทีมนักวิจัยสามารถสร้างภาพสามมิติจากข้อมูลที่พวกเขาเก็บได้ รวมทั้งยังได้ภาพของพื้นผิวที่มีรายละเอียดมากกว่าภาพถ่ายดาวเทียมอีกด้วย ปัจจุบันด้วยเทคโนโลยีไลดาร์ ช่วยให้นักโบราณคดีค้นพบร่องรอยของอารยธรรมเขมรและมายาซึ่งซ่อนตัวอยู่ใต้ผืนป่า และเศษซากของความยิ่งใหญ่เหล่านี้ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า   อ่านเพิ่มเติม ค้นพบอาณาจักรมายาซ่อนตัวใต้ผืนป่ากัวเตมาลา

นักวิทยาศาสตร์พบแล้วว่าดวงตาของปลาดาวมีไว้ทำอะไร

นักวิทยาศาสตร์พบแล้วว่าดวงตาของปลาดาวมีไว้ทำอะไร ปลาดาวหรือดาวทะเลมีดวงตาอยู่ที่ปลายสุดของแขนข้างละหนึ่งดวง แต่มีไว้ใช้สำหรับทำอะไรนั้น ยังคงเป็นปริศนา พวกมันถูกมองว่าเป็นสัตว์ที่มีโครงสร้างเรียบง่าย ไม่ซับซ้อน และด้วยดาวทะเลนั้นไม่มีสมอง จึงยากที่จะคาดเดาได้ว่าพวกมันเห็นภาพอะไรผ่านดวงตา ในปี 2014 นักวิจัยชี้ว่าดวงตาของดาวทะเลในภูมิภาคเขตร้อน สามารถมองเห็นภาพแบบหยาบๆ ได้ ซึ่งช่วยให้มันไม่เดินเตร็ดเตร่ไกลออกจากบ้านมากเกินไป “ผลการศึกษานี้ช่วยให้เราเข้าใจว่าบรรดาดาวทะเลมองเห็นโลกอย่างไร” Christopher Mah นักวิจัยจากพิพิธภัณฑ์ธรรมชาติวิทยา Smithsonian ในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. กล่าวผ่านอีเมล์ และตอนนี้ผลการศึกษาใหม่ยังแสดงให้เห็นว่า แม้แต่ดาวทะเลจากทะเลลึกในอาร์กติกเองก็ใช้ภาพที่มันมองเห็นเพื่อนำทางเช่นกัน จากการศึกษาดาวทะเลทั้งหมด 13 สายพันธุ์ ในจำนวนนี้มีสองสายพันธุ์ที่เรืองแสงได้ด้วย นั่นหมายความว่าพวกมันใช้แสงสว่างในการสื่อสารกับดาวทะเลด้วยกัน ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาดาวทะเลสายพันธุ์หนึ่งโดยเฉพาะ ที่อาศัยอยู่ในมหาสมุทรอินเดียและแปซิฟิก พวกมันมีชื่อว่าดาวทะเลสีน้ำเงิน (Linckia laevigata) ผลการศึกษาวิจัยถูกเผยแพร่ผ่านทางออนไลน์ลงในวารสาร  Proceedings of the Royal Society B เมื่อวันที่ 7 มกราคมปี 2014 ก่อนที่ผลการศึกษาใหม่กว่าจะถูกเผยแพร่ลงในวารสารเดิมเมื่อวันที่ 7 กุมภาพันธ์ที่ผ่านมา   ไม่เคยคาดคิดว่าจะมีความซับซ้อน จากประวัติศาสตร์ที่ผ่านๆ มา ดาวทะเลถูกพิจารณาว่าเป็นสัตว์เรียบง่าย ปราศจากโครงสร้างหรือพฤติกรรมอันซับซ้อน นักวิทยาศาสตร์รู้จักดาวทะเลมานานกว่า […]