PAT2 วิชาเคมี เดือนมีนาคม 2553 ข้อที่ 31

Mr.Rittichai   Sae Tia     Cell phone : +66843315969 / 0843315969     Home phone : +6624769832/ 024769832     23/14 Moo5, Soi Suksawad14,     Suksawad Rd.,Jomtong,     Bangkok - Thailand

Main Menu

# h1chepat2_31    PAT2  วิชาเคมี   เดือนมีนาคม  2553

31. ข้อใดมีสภาพขั้วเหมือนกันทั้งหมด

1. CHCl3   H2O   CS2		2. CCl4   CO2   BF3
3. PCl5   SO2   BeCl2		4. NH3   HCl   CO2

Strategy - the rule "Must have" of Mr.Zhang ® สิ่งที่โจทย์ให้ สูตรโมเลกุลทั้งที่เป็นโมเลกุลมีขั้วและไม่มีขั้ว

สิ่งที่เรารู้

อิเล็กโทรเนกาติวิตี หมายถึง ความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอนในพันธะเข้า มาหาตัวเอง, Cl อยู่หมู่ 7 มีความสามารถในการดึงอิเล็กตรอนเข้ามาหาตัวเอง มากกว่า Na ซึ่งอยู่หมู่ 1 ดังรูป NaCl

พันธะไม่มีขั้ว คือพันธะที่เกิดจากอะตอมของธาตุ ที่มี EN เท่ากันเช่น Cl-Cl
พันธะไม่มีขั้วเกิดในโมเลกุลใด โมเลกุลนั้นก็มักจะเป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว
เช่น Cl₂, O₂, P₄, S₈, แต่ O₃ มีขั้วเล็กน้อย
 
โมเลกุลไม่มีขั้ว คือโมเลกุลที่มีรูปร่างสมมาตร ผลรวมของขั้วพันธะ[μ] หักล้างกันหมด
 และหรือโมเลกุลที่ไม่มีขั้วอาจจะเกิดจากพันธะที่มีขั้วหรือพันธะที่ไม่มีขั้วก็ได้

มาดูพันธะมีขั้วแต่พอเป็นโมเลกุลแล้วไม่มีขั้ว
C-Cl เป็นพันธะมีขั้ว
โมเลกุล CCl₄ เป็นรูปสมมาตรรอบแกนใด ๆ ที่มาร่วมงานกับสองอะตอมของ C-Cl
ขั้วของพันธะ C-Cl ต่อสู้กับอีกฝั่งหนึ่ง ดังนั้นโมเลกุลคาร์บอนเตตระคลอไรเป็นแบบไม่มีขั้ว
         

CCl₄ มีโครงสร้างรูปทรง 4 หน้า. พันธะทั้งสี่ C-Cl เป็นพันธะโคเวเล้นต์มีขั้วมีทิศทางไปยังทิศทางทั้ง 4 มุม
ของรูปทรง 4 หน้า. ความเป็นขั้วทั้งหมดถูกหายไปเพราะสุทธิของพันะธะการเคลื่อนที่เป็น 0 สำหรับทั้งโมเลกุล
ดังนั้น CCl₄ เป็นโมเลกุลไม่มีขั้วโดยนัยของรูปร่างรูปทรง 4 หน้า.

CCl4 เป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว CO2 เป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว ตามรูปสมมาตรนะครับ BF3 เป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว ตามรูปสมมาตรนะครับ BCl3 เป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว ตามรูปสมมาตรนะครับ

ตัวเลือกที่ 2. CCl4 CO2 BF3 เป็นโมเลกุลมีขั้วเหมือนกันหมดครับ ข้อนี้ถูกต้องครับ

พิจารณาตัวเลือกที่ 4 NH3 HCl CO2

โมเลกุล CO2 มีรูปร่างสมมาตร ขั้วพันธะ[μ] หักล้างกันหมดซ้ายขวาครับ

โมเลกุล HCL อะตอมถูกเชื่อมกันโดยผ่านพันธะโคเวเล้นต์, ความเป็นขั้วนี้ถูก กำหนดโดยค่าอิเล็กโตรเน็กกาตีวีตี้ที่แตกต่างกันของทั้งสองตัว ความเป็นพันธะ จะเลื่อนมาทาง Cl เพราะ Cl มีค่า อิเล็กโตรเน็กกาตีวีตี้ มากกว่า H

โมเลกุล HCl มีรูปร่างไม่สมมาตร ขั้วพันธะ[μ] หักล้างกันไม่หมด[ซ้าย-ขวา] ครับ HCl เป็นโมเลกุลมีขั้ว

สามารถพิจารณาตัวเลือกที่ 4.       NH3   HCl   CO2 ได้แล้วว่าสภาพขั้วไม่เหมือนกันทั้งหมดครับ ตัวเลือกข้อ 4 ผิดครับ

NH3 แอมโมเนีย

1. เขียนโครงสร้างแบบจุดของ ลิวอิส(Lewis).    N ถูกเชื่อมด้วยกันกับไฮโดรเจน(H) 3 อะตอม, และมี 1 คู่ โดดเดี่ยวหลงเหลือที่ไม่ได้แชร์ของไนโตรเจน(N). 2. ใช้ ทฤษฎี VSEPR ในการตัดสินรูปร่างของ NH3. รูปทรงเรขาคณิตคือรูปร่างโมเลกุล เป็นพีระมิดฐาน 3 เหลี่ยม [TRIGONAL PYRAMIDAL].

N ไนโตรเจนอะตอมกลางมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวหลงเหลือ 1 คู่ ถึงแม้อะตอมที่จับล้อมรอบคือไฮโดรเจนเหมือนกัน แต่เนื่องจากจับ กับอิเล็กตรอนของ N ไนโตรเจนไม่หมด รูปร่างของโมเลกุล ไม่สมมาตร NH3 จึงเป็นโมเลกุลมีขั้ว

พิจารณา 1. CHCl3    H2O    CS2 พิจารณา  H2O

สภาพขั้วของน้ำไม่สามารถที่อะตอมกลางคือ ออกซิเจน สามารถหักล้างสภาพขั้วออกไปได้ อิเล็กตรอนจะทำให้โมเลกุลมีขั้ว ระหว่างไฮโดรเจนและออกซิเจน. ออกซิเจนมีอิเล็กโตรเนกกาตีวีตี้สูงก็จะดึง e- หรือประจุลบเข้ามาใกล้ตัว, ทำให้ดินแดนรอบออกซิเจนมีอิทธิพลลบมากกว่าพื้นล้อมรอบไฮโดรเจน. โมเลกุลของน้ำจึงมีขั้ว

พิจารณา Carbon Disulfide  -----> CS2

ซัลเฟอร์ (S) อยู่หมู่ 6 คาร์บอนด์อยู่หมู่ 4 รูปร่างโมเลกุลเป็นเส้นตรง เราสามารถตัดสินใจด้วย โครงสร้างลิวอิส ที่ว่าเป็นรูปโมเลกุลเส้นตรง. อะตอมทั้งหมดอยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกัน และมุมระหว่าพันธะคือ 180 องศาและมันก็เป็นรูปสมมาตรด้วย, จำนวนอิเล็กตรอนที่จัดเรียงของ Sulfur ทั้งซ้ายและขวาเหมือนกัน ลักษณะอย่างนี้หมายความถึงการไม่มีขั้ว. ฉนั้น CS2 เป็นโมเลกุลไม่มีขั้ว

โจทย์ถามว่าข้อใดมีสภาพขั้วเหมือนกันทั้งหมด ฉนั้นตัวเลือกที่ 1 สามารถตอบได้แล้วว่า ไม่ถูกต้อง เพราะโมเลกุลทั้งหมดมีสภาพขั้ว ไม่เหมือนกันทั้งหมดครับ

พิจารณา Trichloromethane,Chloroform, Methyl trichloride หรือ Methane trichloride  (CHCl3) ค่าตาราง Electronegativity; C - 2.5,  H - 2.2,  Cl - 3.2 ตามรูป, ลูกศรแสดงพลังงานที่ไหลไปแต่ละพันธะ, ลูกศรเคลื่อนที่จากค่าที่ต่ำกว่า ไปหาค่าที่สูงกว่า. ดังนั้นลูกศรเคลื่อนจาก H (2.2) ไป C (2.5) และจาก C (2.5) ไป Cl (3.2) ถ้าลูกศรแสดงทิศทางการไหลของ e- หักล้างซึ่งกันและกัน, แล้วโมเลกุลจะเป็นแบบไม่มีขั้ว, ถ้าไม่ใช่แล้วโมเลกุลจะเป็น แบบมีขั้ว. ลูกศรทั้งหมดไม่ได้หักล้างซึ่งกันและกัน, สำหรับ Cl มีค่าประจุลบมากกว่า C และ H. ดังนั้น Methyl trichloride หรือ Methane trichloride,Trichloromethane,Chloroform เป็นโมเลกุลมีขั้ว ข้างหนึ่งมีค่าประจุ(Cl) มากกว่า (H). และเป็นรูปทรงสี่หน้า(Tetrahedral) อย่าลืมนะครับโมเลกุลตรงกลางคือ C ไม่มี e- หลงเหลือก็จริงแต่พึงสังเกตุโมเลกุล ล้อมรอบมีทั้ง H และ Cl ขั้วของพันธะจึงหักล้างกันไม่หมดจึงเป็นโมเลกุลมีขั้วครับ CHCl3  Methyl trichloride หรือ Methane trichloride,Trichloromethane,Chloroform เป็นโมเลกุลมีขั้วครับ

เราลองมาสังเกตุ CH4 อันนี้เป็นโมเลกุลไม่มีขั้วเพราะความเป็นขั้วของพันธะมันหักล้าง กันหมดครับขอให้ดูรูปร่าง CH4 ประกอบด้วยนะครับ รูปร่างก็สมมาตรด้วยครับ

พิจารณาตัวเลือกที่ 3. PCl5 SO2 BeCl2

พิจารณา Phosphorus Pentachloride (PCl5) P อยู่กลุ่ม 5,   Cl อยู่กลุ่ม 7 อิเล็กโตรเน็กกาตีวีตีของ Cl มากกว่า P พันธะมีขั้ว ข้อสังเกตุ โมเลกุลจึงเป็นแบบไม่มีขั้ว (1) P ซึ่งอยู่ตรงกลางไม่มีอิเล็กตรอนคู่หลงเหลือตรงกลาง (2) อิเล็กตรอนที่ล้อมรอบทั้งหมดคือตัวเดียวกันคือ Cl (3) รูปร่างโมเลกุลสมมาตร และเป็นแบบพีระมิดคู่ฐานสามเหลี่ยม Trigonal Bipyramidal โมเลกุลจึงเป็นแบบไม่มีขั้ว

พิจารณา Sulfer Dioxide (SO2) สูตรโมเลกุลทั่วไปจะเป็น AX2E รูปร่างโมเลกุลเป็นรูปตัว V ดังนั้นความเป็นขั้วไม่ได้ถูกหักล้าง เป็นโมเลกุลมีขั้วครับ

โครงสร้างเรโซแนนซ์ เป็นโครงสร้างที่เขียนแทนโครงสร้างของสาร ที่สามารถเขียนโครงสร้างได้หลายแบบ

มาถึงตรงนี้ เราสามารถตอบได้แล้วครับ พิจารณาตัวเลือกที่ 3. PCl5 ,  SO2 ,  BeCl2 เป็นตัวเลือกที่ผิดครับเพราะโมเลกุลสภาพขั้วไม่เหมือนกันทั้งหมดครับ

พิจารณา BeCl2     BeCl2 Be อยู่หมู่ 2 และ Cl อยู่หมู่ 7 มีรูปร่างเป็นเส้นตรง โมเลกุลสมมาตรมุมระหว่างพันธันธะคือ 180o ขั้วพันธะซ้ายขวาหักล้างกันหมดเป็นโมเลกุลไม่มีขั้วครับ