3.3 พันธะโคเวเลนต์

3.3.1 การเกิดพันธะโคเวเลนต์

พันธะโคเวเลนต์ เกิดจากการใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่วมกัน ซึ่งอาจจะใช้ร่วมกันเพียง 1 คู่ หรือมากกว่า 1 คู่ก็ได้

        -   อิเล็กตรอนคู่ที่อะตอมทั้งสองใช้ร่วมกันเรียกว่า “อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ”

        -   อะตอมที่ใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเรียกว่าอะตอมคู่ร่วมพันธะ

* ถ้าอะตอมคู่ร่วมพันธะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 1 คู่จะเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เรียกว่าพันธะเดี่ยวเช่น ในโมเลกุลของไฮโดรเจน 

* ถ้าอะตอมคู่ร่วมพันธะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 คู่จะเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เรียกว่าพันธะคู่เช่น ในโมเลกุลของออกซิเจน  

* ถ้าอะตอมคู่ร่วมพันธะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 3 คู่จะเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เรียกว่าพันธะสามเช่น ในโมเลกุลของไนโตรเจน   

จากการศึกษาสารโคเวเลนต์จะพบว่า ธาตุที่จะสร้างพันธะโคเวเลนต์ส่วนมากเป็นธาตุอโลหะกับอโลหะ ทั้งนี้เนื่องจากโลหะมีพลังงานไอออไนเซชันค่อนข้างสูง จึงเสียอิเล็กตรอนได้ยาก เมื่ออโลหะรวมกันเป็นโมเลกุลจึงไม่มีอะตอมใดเสียอิเล็กตรอน มีแต่ใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ อย่างไรก็ตามโลหะบางชนิดก็สามารถเกิดพันธะโคเวเลนต์กับอโลหะได้ เช่น Be เกิดเป็นสารโคเวเลนต์คือ BeCl₂เป็นต้น

 

3.3.2 สูตรโมเลกุลและชื่อของสารโคเวเลนต์

การเรียกชื่อสารโคดวดลนต์ มีหลักการดังนี้

1. ถ้าประกอบด้วยธาตุชนิดเดียว เรียกชื่อตามธาตุนั้นโดยระบุสถานะด้วย ซึ่งส่วนใหญ่มีสถานะเป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้อง 
2. ถ้าประกอบด้วยธาตุ 2 ชนิด เรียกตามลำดับที่ปรากฏในสูตรโมเลกุลโดยเปลี่ยนพยางค์หลังเป็นเสียง ไ-ด์ (-ide) และระบุจำนวนอะตอมธาตุองค์ประกอบในโมเลกุลด้วยคำในภาษากรีกตามตาราง

3.3.3 ความยาวพันธะและพลังงานพันธะของสารโคเวเลนต์ 

ตารางแสดงความยาวพันธะบางพันธะ

กราฟแสดงการเปลี่ยนแปลงพลังงานในการเกิดโมเลกุล

3.3.4 รูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์ 

มี 5 ลักษณะดังนี้ 

3.3.5 สภาพขั้วของโมเลกุลโคเวเลนต์

ถ้ามีการกระจายของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะระหว่างอตอมทั้งสองเท่ากัน เรียกว่า พันธะโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว ส่วนสารโคดวดลนต์ที่เกิดจากอะตอมต่างชนิดกันและมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีต่างกันจะมีการกระจายตัวของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะระหว่างอะตอมไม่เท่ากัน  เรียกว่า พันธะโคเวเลนต์มีขั้ว 

δ+ แทนประจุไฟฟ้าค่อนข้างบวกในอะตอม δ- แทนประจุไฟฟ้าค่อนข้างลบในอะตอม

ขั้วของพันธะทำให้โมเลกุลอะตอมคู่ที่ประกอบด้วยธาตุชนิดเดียวกันเป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว ส่วนถ้าประกอบด้วยธาตุต่างชนิดกันเป็นโมเลกุลมีขั้ว 

ตัวอย่างแสดงรูปร่างโมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว

3.3.6 แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลและสมบัติของสารโคเวเลนต์

ที่อุณหภูมิห้อง สารโคเวเลนต์แต่ละชนิดอาจอยู่ในสถานะที่ แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลหรือแรงแวนเดอร์วาลส์ 

แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลเกี่ยวข้องกับขนาดโมเลกุลและสภาพขั้วของโมเลกุล ซึ่งจะกล่าวถึง  3 ชนิด ได้แก่ 

1. แรงแผ่กระจายลอนดอน เป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลไม่มีขั้วหรืออะตอมแก๊สโมเลกุลเป็นแรงอ่อนๆ โดยแรงจะเพิ่มขึ้นตามขนาดของโมเลกุล 
2. แรงระหว่างขั้ว เกิดจากสภาพขั้วโมเลกุลโดยโมเลกุลที่อยู่ใกล้กันจะหันส่วนของโมเลกุลที่มีขั้วตรงข้ามกันเข้าหากันเกิดเป็นแรงดึงดูดทางไฟฟ้าจากสภาพขั้ว โดยทั่วไปแรงนี้จะเพิ่มขึ้นตามสภาพขั้วของโมเลกุลที่มีขนาดใกล้เคียงกัน 
3. พันธะไฮโดรเจน 

3.3.7 สารโคเวเลนต์โครงร่างตาข่าย

สารที่มีพันธะโคเวเลนต์เชื่อมต่อกันเป็นโครงร่างตาข่ายเรียกว่า สารโคเวเลนต์โครงร่างข่าย ทำให้สารบางชนิดเป็นอัญรูป

ตัวอย่างโครงสร้างผลึก