อาหาร 5 หมู่

infographic chemical bond

 

พันธะเคมี Chemical Bonding

 พันธะเคมี คือ แรงยึดเหนี่ยวที่เกิดขึ้นระหว่างอนุภาคมูลฐานหรืออะตอมซึ่งเป็นการดึงดูดเข้าหากัน เพื่อสร้างเสถียรภาพในระดับโมเลกุล จนเกิดเป็นสสารหรือสารประกอบที่มีโครงสร้างขนาดใหญ่และมีความซับซ้อนมากขึ้น

ชนิดของพันธะเคมี

พันธะเคมีสามารถเกิดขึ้นได้ในหลายลักษณะ ส่งผลให้โมเลกุลของสสารมีคุณสมบัติแตกต่างกันออกไป โดยพันธะเคมีสามารถจำแนกออกเป็น 3 ชนิด 

1.พันธะไออนิก

2.พันธะโควาเลนต์ 

3.พันธะโลหะ 

   พันธะไอออนิก Ionic Bond

คือ พันธะที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมซึ่งมีประจุขั้วตรงข้าม จากแรงดึงดูดทางไฟฟ้าระหว่างประจุบวก (Cation) และประจุลบ (Anion) ซึ่งยึดเหนี่ยวอะตอมเข้าหากัน เป็นพันธะที่เกิดขึ้นจากการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนวงนอกสุดระหว่างอะตอม

เพื่อทำให้เวเลนต์อิเล็กตรอนของทั้งคู่มีจำนวนเต็มตามกฎออกเตต โดยส่วนใหญ่ พันธะไอออนิก มักเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของโลหะ กับอโลหะ เนื่องจากอะตอมของกลุ่มธาตุโลหะ มักมีค่าพลังงานไอออไนเซชัน หรือค่าความสามารถในการยึดเหนี่ยวอิเล็กตรอนไว้ต่ำ ดังนั้น โลหะจึงมีแนวโน้มที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนให้อะตอมกลุ่มอโลหะสูง

อย่างเช่น การเกิดของสารประกอบโซเดียมคลอไรด์ (NaCl )ซึ่งเกิดจากอะตอมของโซเดียม Na ที่สูญเสียอิเล็กตรอนวงนอกสุด 1 ตัว ให้แก่อะตอมของคลอรีน Cl ที่มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 7 ตัว ซึ่งการรวมตัวกัน ทำให้อะตอมของทั้งคู่มีจำนวนอิเล็กตรอนวงนอกสุดครบ 8 ตัว ตามกฎออกเตต 

คุณสมบัติของสารประกอบไอออนิก

อะตอมที่รวมตัวกันด้วยพันธะไอออนิก มีชื่อเรียกว่า “สารประกอบไอออนิก” เป็นสารประกอบมีขั้ว โดยมีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าได้ต่ำ เมื่ออยู่ในสถานะของแข็ง แต่จะนำไฟฟ้าได้ดี เมื่ออยู่ในรูปของสารละลาย เป็นสารประกอบที่มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง

การนำไปใช้ประโยชน์

โซเดียมคลอไรด์ NaCl ใช้ปรุงรสอาหาร ถนอมอาหาร เป็นสารตั้งต้นในการผลิตโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนต

แคลเซียมคาร์บอเนต CaCO3 ที่อยู่ในรูปแบบของmarble ใช้ประโยชน์ในการก่อสร้าง แต่ถ้าอยู่ในรูป Limestone ผสม clay แล้วให้ความร้อนจะให้ซีเมนต์

โซเดียมซัลเฟต Na2SO4 มีสมบัติเป็นยาถ่าย ใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมทำสบู่ ผงซักฟอก สีย้อม แก้ว กระดาษ

แอมโมเนียมไนเตรต NH4NO3 ส่วนใหญ่ใช้ในการเกษตรเป็นปุ๋ยไนโตรเจนสูง เป็นส่วนประกอบของสารผสมระเบิดที่ใช้ในการขุดเหมืองหินและการก่อสร้างทางแพ่ง

แคลเซียมฟลูออไรด์ CaF2 ใช้ในอุตสาหกรรมกระจกและเลนส์และเป็นแหล่งสำคัญของไฮโดรเจนฟลูออไรด์ ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมโลหะ การกลั่นน้ำมันและตัวทำความเย็น

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

 การนำไปใช้ประโยชน์

แอมโมเนีย NH3 ใช้ผลิตปุ๋ย วัตถุระเบิด พอลิเมอร์

คาร์บอนมอนอกไซด์ CO  เป็นสารตั้งต้นในการผลิตผลิตภัณฑ์อย่างอื่นนานาชนิด เช่น รถ บุหรี่

ออกซิเจน O2 เป็นก๊าซที่ช่วยในการดำรงชีวิตของพืช สัตว์ และมนุษย์

มีเทน CH4 ถูกใช้ประโยชน์เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตกระแสไฟฟ้า ผลิตสารที่สำคัญเพื่อเป็นประโยชน์ต่อโรงงานอุตสาหกรรม เช่นผลิตกาว ปุ๋ยยูเรีย แอมโมเนีย เป็นต้น

 พันธะโลหะ (Metallic Bond)

คือ พันธะที่เกิดขึ้นภายในอะตอมของธาตุในกลุ่มโลหะ เกิดเป็นแรงยึดเหนี่ยวที่ทำให้อะตอมของกลุ่มโลหะอยู่ร่วมกันเป็นกลุ่มก้อน จากการแบ่งปันอิเล็กตรอนวงนอกสุดร่วมกัน โดยที่อิเล็กตรอนดังกล่าว ไม่ได้ถูกรวมเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของอะตอมใดอะตอมหนึ่งโดยเฉพาะ ซึ่งทำให้ภายในสสารหรือก้อนโลหะดังกล่าวเกิดการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอยู่ตลอดเวลา เรียกว่า ทะเลอิเล็กตรอน

ตัวอย่างเช่น ก้อนเหล็ก (Fe) ซึ่งประกอบขึ้นจากอะตอมของโลหะจำนวนมาก โดยที่ทุกอะตอมของโลหะจะอยู่เรียงชิดติดกันอย่างต่อเนื่อง โดยไม่มีการกำหนดตัวเลขหรือจำนวนอะตอมในหนึ่งโมเลกุล ซึ่งส่งผลให้โลหะไม่มีสูตรโมเลกุลที่แน่นอน มีเพียงสัญลักษณ์ของธาตุหรือสูตรอย่างง่ายที่ใช้แทนโมเลกุลของสารดังกล่าว

สมบัติของโลหะ

โลหะนำไฟฟ้าและนำความร้อนได้ดี มีจุดหลอมเหลวสูงและสามารถตีแผ่เป็นแผ่นหรือถูกยืดขยายได้ง่ายโดยไม่แตกหัก เนื่องจากมีกลุ่มเวเลนต์อิเล็กตรอน ทำหน้าที่ยึดอนุภาคให้เรียงร้อยต่อกันอย่างเหนี่ยวแน่น นอกจากนี้ โลหะยังมีผิวเป็นมันวาว จากการเคลื่อนที่โดยอิสระของกลุ่มอิเล็กตรอนที่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาต่อแสงไฟที่สะท้อนกลับมา

การนำไปใช้ประโยชน์

เหล็ก Fe ใช้เป็นโครงสร้างในการก่อสร้าง อุตสาหกรรมยานยนต์ เครื่องจักร ช่วยป้องกันและรักษาภาวะโลหิตจางจากการขาดธาตุเหล็ก

ซิงค์ Zinc เสริมสร้างภูมิต้านทานโรคให้ร่างกาย บรรเทาอาการหวัด ทั้งยังช่วยให้แผลหายเร็วขึ้น กระตุ้นการเจริญเติบโต

โซเดียม Na เป็นตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchange medium) เป็นตัวหล่อเย็นในปฏิกรณ์นิวเคลียร์ใช้เตรียมสารเคมีของโซเดียม

คอปเปอร์ Cu เป็นโลหะที่มีความสำคัญในการผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้า และอิเล็กโทรนิก รวมถึงเครื่องเรือนต่างๆ

ทองคำ Au ใช้เป็นวัสดุที่ทำหน้าที่สัมผัสในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เช่น โทรทัศน์ ใช้เป็นชุดนักบินอวกาศและแคปซูล