สัญลักษณ์แบบจุดของลิวอิสและกฎออกเตต
โครงสร้างแบบจุด
สูตรโครงสร้างแบบจุด เป็นการเขียนเฉพาะอิเล็กตรอนในชั้นพลังงานนอกสุดหรือเวเลนซ์อิเล็กตรอนของแต่ละธาตุ โดยใช้จุดแทนอิเล็กตรอน 1 ตัว และใช้จุด 2 จุดแทนอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะหรือเส้น (-) ก็ได้ เราอาจเรียกโครงสร้างแบบจุดนี้ว่า “โครงสร้างลิวอิส” (Lewis Structure)
สูตรโครงสร้างแบบจุด เป็นการเขียนเฉพาะอิเล็กตรอนในชั้นพลังงานนอกสุดหรือเวเลนซ์อิเล็กตรอนของแต่ละธาตุ โดยใช้จุดแทนอิเล็กตรอน 1 ตัว และใช้จุด 2 จุดแทนอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะหรือเส้น (-) ก็ได้ เราอาจเรียกโครงสร้างแบบจุดนี้ว่า “โครงสร้างลิวอิส” (Lewis Structure)
หลักการเขียนโครงสร้างแบบจุด
- ให้เขียนอะตอมทั้งหมด โดยให้อะตอมที่เกิดพันธะอยู่ใกล้กัน
- หาจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนทั้งหมด
- ใส่จุดแทนเวเลนซ์อิเล็กตรอนรอบอะตอมเป็นคู่ๆ โดยจัดให้แต่ละอะตอมมีจำนวนอิเล็กตรอนล้อมรอบครบ 8 ตัว (ยกเว้น He = 2 , Be = 4 , B = 6)
- ในกรณีที่ใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนจนหมดแล้ว แต่อะตอมมีอิเล็กตรอนไม่ครบ 8 ตัว นั้นหมายถึงว่า อาจมีพันธะคู่หรือพันธะสามเกิดขึ้น
- กรณีที่มีอะตอม 3 ตัว อะตอมที่อยู่ตรงกลาง คือ อะตอมที่มีค่าอิเล็กโทเนกาติวิตีต่ำ
ตัวอย่างโครงสร้างแบบจุดของ H2 , Cl2 , O2 , N2
อิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างพันธะ เรียกว่า Bonding Electron
อิเล็กตรอนที่ไม่เกี่ยวข้องกับการสร้างพันธะ เรียกว่า Non - Bonding Electron
อิเล็กตรอนที่ไม่เกี่ยวข้องกับการสร้างพันธะ เรียกว่า Non - Bonding Electron
สูตรโครงสร้างแบบเส้น
สูตรโครงสร้างแบบเส้น เป็นการเขียนสูตรโครงสร้างแบบใช้เส้นหรือขีด (-) แทนอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ ส่วนอิเล็กตรอนที่ไม่ใช่คู่ร่วมพันธะ จะเขียนหรือไม่เขียนก็ได้ เช่น
ตารางแสดงสูตรโครงสร้างแบบจุดและแบบเส้นของโมเลกุลโคเวเลนต์บางชนิด
สูตรโครงสร้างแบบเส้น เป็นการเขียนสูตรโครงสร้างแบบใช้เส้นหรือขีด (-) แทนอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ ส่วนอิเล็กตรอนที่ไม่ใช่คู่ร่วมพันธะ จะเขียนหรือไม่เขียนก็ได้ เช่น
ตารางแสดงสูตรโครงสร้างแบบจุดและแบบเส้นของโมเลกุลโคเวเลนต์บางชนิด
กฎออกเตต (Octet rule)
จากการศึกษาเกี่ยวกับธาตุเฉื่อยเช่น He, Ne, Ar, Kr พบว่าเป็นธาตุที่จัดอยู่ในประเภทโมเลกุลอะตอมเดียวทุกสถานะ
คือใน 1 โมเลกุลของธาตุเฉื่อยจะมีเพียง 1 อะตอมทั้งสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซในธรรมชาติเกือบจะไม่พบสารประกอบของธาตุเฉื่อยเลยแสดงว่าธาตุเฉื่อยเป็นธาตุที่เสถียรมาก
โดยการรวมตัวกันเป็นโมเลกุลหรือใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเพื่อทำให้เวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8
ส่วนไฮโดรเจนจะพยายามปรับตัวให้มีเวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2 เหมือนธาตุ He
ซึ่งจะทำให้สารประกอบนั้นอยู่ในสภาพที่เสถียรเช่น H2O, PCl3, NH3, CO2 แต่อย่างไรก็ตามเมื่อมีการศึกษาให้กว้างขวางออกไป
ก็พบว่าสารประกอบบางชนิดมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนไม่เป็นไปตามกฎออกเตต บางชนิดมีเวเลนต์อิเล็กตรอนน้อยกว่า 8
และบางชนิดมีเวเลนต์อิเล็กตรอนมากกว่า 8 ซึ่งสารต่างๆ เหล่านี้แม้ว่าจะไม่เป็นไปตามกฎออกเตต แต่ก็อยู่ในภาวะที่ไม่เสถึยร
จัดว่าเป็นข้อยกเว้นสำหรับกฎออกเตต ซึ่งสรุปได้ดังนี้
นับเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมกลางของธาตุนั้นๆ
นับจำนวนแขนที่เกิดกับอะตอมกลาง
นับประจุลบของไอออนนั้นๆ
ดังนั้นธาตุต่างๆ ที่มีเวเลนต์อิเล็กตรอนน้อยกว่า 8 จึงพยายามปรับตัวให้มีโครงสร้างแบบธาตุเฉื่อยเช่น
2He = 2
10Ne = 2 , 8
18Ar = 2 , 8 , 8
36Kr = 2 , 8 , 18 , 8
ส่วนธาตุหมู่อื่นมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานชั้นนอกสุด ไม่ครบ 8 เช่น
1H = 1
6C = 2 , 4
7N = 2 , 5
8 O = 2 , 6
การที่อะตอมของธาตุต่างๆ รวมตัวกันด้วยสัดส่วนที่ทำให้มีเวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 8 นี้นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งเป็นกฎเรียกว่ากฎออกเตต
ข้อยกเว้นสำหรับกฎออกเตต
ดังที่ได้กล่าวมาแล้วว่าอะตอมของธาตุต่าง ๆ มักจะรวมตัวกันเป็นสารประกอบเพื่อให้เป็นไปตามกฎออกเตต
1.พวกที่ไม่ครบออกเตต
ได้แก่สารประกอบของธาตุในคาบที่ 2 ของตารางธาตุ ที่มีเวเลนต์อิเล็กตรอนน้อยกว่า 4 เช่น 4Be และ 5B
4Be = 2 , 2 เวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 2
5B = 2 , 3 เวเลนต์อิเล็กตรอนเท่ากับ 3
ธาตุ Be และ B เมื่อเกิดเป็นสารประกอบโคเวเลนต์ทั่ว ๆ ไปจะไม่ครบออกเตต
2.พวกที่เกินกฎออกเตต
ตามทฤษฎีสารประกอบของธาตุที่อยู่ในคาบที่ 3 ของตารางธาตุเป็นต้นไป สารมารถสร้างพันธะแล้วทำให้อิเล็กตรอนเกิน 8 ได้ (ตามกฎการจัดอิเล็กตรอน 2n2 ในคาบที่ 3 สามารถมีอิเล็กตรอนได้เต็มที่ถึง 18 อิเล็กตรอน) นอกจากสารประกอบที่ไม่เป็นไปตามกฎออกเตตดังที่ได้กล่าวมาแล้ว ยังมีสารประกอบอื่น ๆ อีกบางชนิดซึ่งไม่เป็นไปตามกฎออกเตต เช่น ออกไซด์บางตัวของธาตุไนโตรเจน ( NO และ NO2 )และออกไซด์ของคลอรีน (ClO2) เป็นต้น ธาตุเหล่านี้ (N และ Cl) สามารถมีอิเล็กตรอนที่ไม่ได้จับคู่ หรืออิเล็กตรอนเดี่ยว (Unpaired electron) ซึ่งทำให้แสดงสมบัติเป็น paramagnetic ได้
สารประกอบอื่นๆ สามารถตรวจสอบว่าเป็นไปตามกฎออกเตตหรือไม่ ทำได้โดยนับอิเล็กตรอนจากอะตอมกลางดังนี้
ที่มา : enchemcom1c.wordpressและneutron.rmutphysics.com
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น