แรงระหว่างโมเลกุล (Intermolecular forces)



ในทางเคมีการศึกษาเรื่องแรงระหว่างโมเลกุลมีประโยชน์ในการทำนายจุดเดือดและจุดหลอมเหลวของสารประกอบอินทรีย์ จัดเป็นแรงที่กระทำระหว่างโมเลกุลหรือระหว่างหมูฟังก์ชันของสารประกอบแบ่งได้เป็นสองประเภทคือ แรงแวนเดอร์วาลล์(Van der Waals forces) และพันธะโฮโดรเจน (Hydrogen bonding) พบว่าแรงระหว่างโมเลกุลมีความแข็งแรงน้อยกว่าพันธะภายในโมเลกุล เช่น พันธะไอโอนิก และพันธะโคเวเลนซ์

แรงแวนเดอวาลล์ (Van der Waals forces) จัดเป็นแรงระหว่างโมเลกุลมีความแข็งแรงน้อยกว่าพันธะไฮโดรเจน(Hydrogen bonding)ซึ่งแบ่งเป็นสามประเภทคือ แรงลอนดอน (London dispersion forces) แรงดึงดูดระหว่างขั้ว(Dipole-dipole forces)และแรงดึงดูดไอออนกับขั้ว(Ion-dipole forces)

-แรงลอนดอน (London
dispersion force) จัดเป็นแรงที่มีความแข็งแรงน้อยที่สุดในชนิดของแรงแวนเดอวาลล์ จึงต้องการพลังงานในการสลายพันธะหรือแรงระหว่างโมเลกุลน้อยมาก โมเลกุลที่ยึดจับกันด้วยแรงชนิดนี้มีจุดเดือด และจุดหลอม เหลวต่ำมาก

โดยปกติโมเลกุลที่ไม่มีขั้วจะประพฤติตัวเป็นกลางในบางครั้งอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรวมอยู่ด้านใดด้านหนึ่งของอะตอมหรือโมเลกุลทำให้เกิดสภาพขั้วชั่วคราวขึ้น โดยตำแหน่งที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรวมกันจะเกิดสภาพที่เป็นประจุลบ (d-) และตำแหน่งที่ไม่มีอิเล็กตรอนจะเกิดสภาพประจุที่เป็นบวก (d+)


โมเลกุลที่มีสภาพขั้วแบชั่วราวสามารถเหนี่ยวนำทำให้โมเลกุลในสภาวะปกติมีสภาพขั้วโดยที่ตำแหน่งที่มีอิเล็กตรอนหนาแน่นมีประจุเป็นลบจะไปผลักอิเล็กตรอนของอีกโมเลกุลให้ไปอยู่ด้านตรงข้ามทำให้เกิดอีกโมเลกุลมีสภาวะขั้วชั่วคราวอีกโมเลกุล ทำให้โมเลกุลทั้งสองมีประจุบวกและลบเรียกว่า Polarizability และเกิดแรงดึงดูดระหว่างประจุบวกและลบ ซึ่งแรงดึงดูดที่เกิดขึ้นดังลักษณะนี้เราเรียกว่า แรงลอนดอน (London dispersion force)








แรงที่เกิดขึ้นนี้เกิดจากการที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรวมอยู่ด้านใดด้านหนึ่งของโมเลกุลทำให้เกิดสภาพขั้วชั่วคราวขึ้น และไม่สามารถเกิดขึ้นแบบถาวรจึงมีความแข็งแรงจึงน้อยมาก


พบว่าเมื่อโมเลกุลหรืออะตอมมีขนาดใหญ่ขึ้นจะมีความามารถทำให้เกิดขั้ว
(Polarizability) ได้ง่าย เนื่องจากเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรวมที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งดังรูป พบว่าในกรณีโมเลกุลขนาดใหญ่จะมีความแตกต่างระหว่างขั้วมากกว่าจึงทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างขั้วที่มากกว่าเช่นกัน ดังตัวอย่าง Cl2 และBr2 พบว่าBr2 มีขนาดใหญ่กว่าจึงมีแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลมากกว่าทำให้จุดเดือดและจุดหลอมเหลวมากกว่
Cl2


-พื้นที่ผิวของโมเลกุ: โมเลกุลที่มีพื้นที่ผิวมากจะทำให้ขนาดของประจุมีขนาดใหญ่ตาม เมื่อเปรียบเทียบสถานะของ Neopentaneและ n-Pentaneพบว่าที่อุณหภูมิห้อง
Neopentane มีสมบัติเป็นก๊าซ แต่ n-Pentaneเป็นของเหลว แสดงว่า n-Pentane มีแรงระหว่าโมเลกุลมากกว่า Neopentaneทั้งนี้เป็นเพราะn-Pentaneมีพื้นที่ผิวมากกว่าทำให้ประจุที่เกิดขึ้นมีขนาดใหญ่ แรงระหว่างพันธะจึงมากตามไปด้วย




-แรงดึงดูดระหว่างขั้ว (Dipole -dipole forces) จัดเป็นแรงที่เกิดจากขั้วถาวรดึงดูดกันเองระหว่างขั้วบวกและขั้วลบซึ่งดึงดูดได้สองแบบดังตัวอย่างของอะซิโตน






เมื่อนำมาเปรียบเทียบระหว่างแรงดึงดูดระหว่างขั้ว(Dipole -dipole forces) กับ แรงลอนดอน (London
dispersion forces)

โดยที่โมเลกุลมีขนาดพอๆกัน พบว่าแรงดึงดูดระหว่างขั้วมีความแข็งแรงมากกว่าดังตัวอย่างของ อะซิโตน มีจุดเดือดเท่ากับ 56
oC กับ Butaneมีจุดเดือดเท่ากับ -0.6 oC (พิจารณาจากสารประกอบที่มีจุดเดือดสูงกว่าต้องมีแรงระหว่างโมเลกุลมากกว่า)


- แรงดึงดูดระหว่างไอออนกับขั้ว(Ion-dipole
forces)
เป็นแรงที่เกิดจากไอออนกับสารประกอบที่มีขั้วจัดเป็นแรงที่มีความแข็งแรงมากกว่าแรงระหว่างขั้ว(Dipole-dipole forces)เช่นการละลายของ NaCl ใน น้ำ Na+ที่มีประจุเป็นบวกจะเกิดแรงดึงดูดกับอกซิเจนซ์ของน้ำ และ Cl- จะเกิดแรงดึงดูดกับ H ของน้ำเช่นกัน ดังตัวอย่าง




-พันธะโฮโดรเจน(Hydrogen bonding) จัดเป็นพันธะที่แข็งแรงมากที่สุดในพันธะระหว่างโมเลกุลเกิดระหว่างอะตอมของ H และ อะตอมที่มีค่า EN สูง F, O, N




พันธะโฮโดรเจน(Hydrogen bonding) มีบทบาทสำคัญกับขบวนการที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าเป็นการจับกันระหว่างโมเลกุลของโปรตีน และการจับเข้าคู่กับของ DNAและRNA












Create Date : 13 กรกฎาคม 2554
Last Update : 13 กรกฎาคม 2554 23:08:15 น.
Counter : 36021 Pageviews.

6 comments
  
^^ มีประโยชน์มากเลย ครับ
โดย: Jessada IP: 202.28.45.11 วันที่: 11 กันยายน 2554 เวลา:0:32:04 น.
  
อธิบายได้กระจ่างมากค่ะ
โดย: ตัวกลมๆผมม้า IP: 223.204.129.97 วันที่: 20 ธันวาคม 2554 เวลา:17:35:07 น.
  
ยากมากเลย. เรียนแล้วจำยากมาก.
โดย: Cff IP: 202.28.249.95 วันที่: 26 ธันวาคม 2555 เวลา:18:32:59 น.
  
พเอ
โดย: กีี IP: 171.7.26.134 วันที่: 14 กันยายน 2556 เวลา:18:07:23 น.
  
อธิบายเข้าใจง่าย และมีภาพประกอบ
โดย: R IP: 14.207.234.135 วันที่: 4 กรกฎาคม 2558 เวลา:12:44:26 น.
  
ขอบคุณมากครับ
โดย: คนกำลังสอบ IP: 49.229.160.233 วันที่: 28 กันยายน 2561 เวลา:15:10:19 น.
ชื่อ :
Comment :
 *ใช้ code html ตกแต่งข้อความได้เฉพาะสมาชิก
 

Organic_D
Location :
Hsinchu  Taiwan

[ดู Profile ทั้งหมด]
 ฝากข้อความหลังไมค์
 Rss Feed
 Smember
 ผู้ติดตามบล็อก : 2 คน [?]



Basic Chemistry,Organic Chemistry