เคมี สรุปเรื่องพันธะโลหะ

พันธะโลหะ(Metallic bonding)

เป็นพันธะภายใน โลหะ ซึ่งเกี่ยวข้องกับ การเคลื่อนย้าย อิเล็กตรอน อิสระระหว่างแลตทิซของอะตอมโลหะ ดังนั้นพันธะโลหะจึงอาจเปรียบได้กับเกลือที่หลอมเหลว อะตอม ของ โลหะ มี อิเล็กตรอน พิเศษเฉพาะใน วงโคจร ชั้นนอกของมันเทียบกับคาบ (period) หรือ ระดับพลังงานของพวกมัน อิเล็กตรอนที่เคลื่อนย้ายเหล่านี้เปรียบได้กับทะเลอิเล็กตรอน (Sea of Electrons) ล้อมรอบแลตทิชขนาดใหญ่ของไอออน บวกพันธะโลหะเทียบได้กับ พันธะโควาเลนต์ ที่เป็น นอน-โพลาร์ ที่จะไม่มีในธาตุโลหะบริสุทธ์ หรือมีน้อยมากใน โลหะผสม ความแตกต่าง อิเล็กโตรเนกาทิวิตี ระหว่าง อะตอม ซึ่งมีส่วนในปฏิกิริยาพันธะ และอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องในปฏิกิริยาจะเคลื่อนย้ายข้ามระหว่างโครงสร้างผลึกของโลหะพันธะโลหะจะมีความสำคัญต่อคุณสมบัติทางฟิสิกส์หลายอย่างของโลหะเช่นความแข็งแรงตีแผ่เป็นแผ่นได้(malleability)ดึงเป็นเส้นได้ (ductility)นำความร้อนไดดีนำไฟฟ้าได้ดีเนื้อเป็นเงา (luster)พันธะโควาเลนต์ (อังกฤษ:Covalent bond) คือพันธะเคมี (chemical bond) ภายในโมเลกุลชนิดหนึ่ง พันธะโควาเลนต์เกิดจากอะตอมสองอะตอมใช้วาเลนซ์อิเล็กตรอนหนึ่งคู่หรือมากกว่าร่วมกัน ทำให้เกิดแรงดึงดูดที่รวมอะตอมเป็นโมเลกุลขึ้น อะตอมมักสร้างพันธะโควาเลนต์เพื่อเติมวงโคจรอิเล็กตรอนรอบนอกสุดของตัวเองให้เต็ม ดังนั้นอะตอมที่สร้างพันธะโควาเลนต์จึงมักมีวาเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่มาก เช่น ธาตุหมู่ VI และหมู่ VII เป็นต้น พันธะโควาเลนต์แข็งแรงกว่าพันธะไฮโดรเจนและมีความแข็งแรงพอๆ กับพันธะไอออนิกพันธะโควาเลนต์มักเกิดขึ้นระหว่างอะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาทิวิตีใกล้เคียงกัน ธาตุอโลหะมีแนวโน้มที่จะสร้างพันธะโควาเลนต์มากกว่าธาตุโลหะซึ่งมักสร้างพันธะโลหะ เนื่องจากอิเล็กตรอนของธาตุโลหะสามารถเคลื่อนอย่างอิสระ ในทางกลับกัน อิเล็กตรอนของธาตุอโลหะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระนัก การใช้อิเล็กตรอนร่วมกันจึงเป็นทางเลือกเดียวในการสร้างพันธะกับธาตุที่มีสมบัติคล้ายๆ กัน อย่างไรก็ดี พันธะโควาเลนต์ที่มีโลหะนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในการเร่งปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น พันธะโควาเลนต์ระหว่างสารอินทรีย์กับโลหะเป็นเครื่องมือสำคัญของกระบวนการสร้างพอลิเมอร์หลายๆ กระบวนการ เป็นต้นพันธะไอออนิค (พันธะไอออน) (ionic bond) เกิดจากอะตอมตั้งแต่ 2 อะตอมขึ้นไป ให้อิเล็กตรอนแก่กัน ทำให้กลายเป็นไอออน พันธะชนิดนี้มักเกิดขึ้นระหว่างโลหะกับอโลหะ อะตอมที่ให้อิเล็กตรอนมักเป็นโลหะ ทำให้โลหะนั้นมีประจุบวก และอะตอมที่รับอิเล็กตรอนมักเป็นอโลหะ จึงมีประจุลบ ไอออนที่มีประจุตรงกันข้ามกันจะดึงดูดกัน ทำให้เกิดพันธะไอออน พันธะไอออนมีความแข็งแรงมากกว่าพันธะไฮโดรเจน แต่แข็งแรงพอ ๆ กับพันธะโคเวเลนต์พันธะระหว่างโมเลกุลที่มีอิทธิพลต่อแรงยึดเหนี่ยวของสารคือ พันธะไฮโดรเจนพันธะไฮโดรเจน คือ พันธะที่เกิดขึ้นอันเนื่องมาจากแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลสองโมเลกุล ซึ่งแต่ละโมเลกุลนั้นประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนสร้างพันธะโคเวเลนต์กับอะตอมของธาตุที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี (en) สูงมากๆ เช่น F, O และ N ซึ่งมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีประมาณ 3.98, 3.44 และ 3.04 ตามลำดับนอกจากพันธะไฮโดรเจน ยังมีแรงแวนเดอวาลส์แรงแวนเดอร์วาลส์ คือ แรงดึงดูดแบบอ่อนๆที่ช่วยยึดโมเลกุลเข้าด้วยกัน เช่น ก๊าซไฮโดรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และในก๊าซเฉื่อย เช่น ฮีเลียม (He), นีออน (Ne), อาร์กอน (Ar) และ คริบตอน (Kr) เป็นต้นแรงแวนเดอร์วาลส์ มี 3 ชนิด คือ 1. แรง dipole-dipole 2. แรง dipole-induced dipole 3. แรง London (dispersion)1. แรง dipole-dipole เป็นแรงที่เกิดจากการกระทำระหว่างโมเลกุลแบบมีขั้วแรงไดโพลมีบทบาทสำคัญในการจัดเรียงตัวที่เป็นระเบียบของโมเลกุลในผลึก สำหรับโมเลกุลในสถานะแก๊สและของเหลว โมเลกุลมีการจัดเรียงตัวอย่างไม่เป็นระเบียบ เพราะมีการเคลื่อนไหวมากจึงเป็นผลให้แรงไดโพลมีทั้งแบบผลักและดึงดูด ซึ่งทำให้แรงลัพธ์ออกมา เป็นแรงดึงดูดอย่างอ่อนๆ2. แรง dipole-induced dipole คือ แรงที่เกิดจากโมเลกุลที่มีขั้วเหนี่ยวนำให้โมเลกุล หรืออะตอมตัวอื่นมีขั้วด้วย จากนั้นอะตอมหรือโมเลกุลดังกล่าวก็มีแรงกระทำต่อกันเกิดขึ้น ซึ่งแรงนี้จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความสามารถในการเกิดมีขั้ว (polarizability) ของโมเลกุลที่ถูกเหนี่ยวนำ โดยทั่วไปอะตอมหรือโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ จะมีความสามารถในการเกิดมีขั้วสูงกว่า อะตอมหรือโมเลกุลที่มีขนาดเล็ก 3. แรง London (dispersion) คือ แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่ไม่มีขั้วด้วยกัน เช่น O2, Ne2 เป็นต้น เนื่องจากอิเล็กตรอนเคลื่อนที่แบบไร้ทิศทางทำให้บางครั้ง อิเล็กตรอนมากระจุกกันอยู่บริเวณเดียวกันทำให้เกิดประจุลบบางส่วน(ประจุลบชั่วคราวที่มีค่าประจุน้อยมาก)เกิดขึ้น และทำให้บริเวณที่ไม่มีอิเล็กตรอนอยู่เกิดประจุบวกบางส่วน(ประจุบวกชั่วคราวที่มีค่าประจุน้อยมาก)