เคมี อ.วศวิศว์ 23

การเขียนสูตรโมเลกุล
แบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ

1. สูตรโมเลกุล

 
 

2.สูตรแบบจุด / สูตรแบบเส้น

ฯลฯ

3.สูตรแบบย่อ

ฯลฯ

ประเภทของสารประกอบคาร์บอน

1.ใช้ลักษณะปฏิริยาเป็นเกณฑ์                            

1.1 Saturated Cpds  (อิ่มตัว -> ซิกม่า)                       

1.2 Unsaturated Cpds (ไม่อิ่มตัว -> อย่างน้อย 1Pi)     

2.ใช้โดยสร้างเป็นเกณฑ์                                            

2.1 Aliphatic Cpds โซ่เปิด (มีหัว กับ ท้าย)                  

2.1.1 Straight Chain แบบตรง                                               

2.1.2 Branched Chain แบบกิ่ง                                               

2.2 Alicyclic Cpds โซ่ปิด                                                      

3. Aromatic Cpds & Alicyclic Cpds                                        

ที่มีจำนวน อิเล็กตรอนPi = 4n + 2                                               

แล้ว n เป็นสมาชิกของ I บวก                                                        

ซึ่งเป็นกฎของ Huckle's Rule                                                           

4. Heterocyclic Cpds                                                                       

โซ่ปิดที่ไม่ได้ประกอบด้วย คาร์บอน ทั้งหมด                                      

เช่น                                                                                                        

Enantiomer - ต้องเป็นเงาก่อน


 <- รูปนี้เลยยยยย

Diastereomer (ไม่เป็นเงา)

เคมี อ.วศวิศว์ 22

การเขียนสูตรโครงสร้างสารประกอบอินทรีย์สูตรโครงสร้างของสารเป็นสูตรที่แสดงการจัดเรียงตัวของอะตอมโดยการเขียนสูตรนั้นอาจ

เขียนได้หลายแบบตัวอย่างเช่น สูตรโครงสร้างลิวอิสแบบจุด (dot structure) สูตรโครงสร้างลิวอิสdash แบบ
สูตรโครงสร้างแบบย่อ (condensed formula) และสูตรโครงสร้างแบบเส้นและมุม

(bond-line formula)

สูตรโมเลกุลและโครงสร้างสารประกอบบางชนิด

เคมี อ.วศวิศว์ 21

เคมีอินทรีย์ (Organic chemistry)
เป็นสาขาหนึ่งของวิชาเคมีว่าด้วยการศึกษา
โครงสร้าง คุณสมบัติ องค์ประกอบของธาตุ คาร์บอน ซึ่งพบในธรรมชาติ และเป็นองค์ประกอบ
ของสิ่งมีชีวิต

           ในปี ค.ศ. 1828 เฟรดริช วูห์เลอร์ (Friedrich Woehler) สามารถสังเคราะห์สารประกอบ
ยูเรีย ได้เป็นผลสำเร็จโดยบังเอิญจากการระเหย สารละลายแอมโมเนียมไซยาเนต
(ammonium cyanate) NH₄OCN

เฟรดดิช วูห์เลอร์
http://www.thaiblogonline.com/members/Goodfriend/220px-friedrich_woehler.jpg

คุณสมบัติของสารอินทรีย์           

1.สารประกอบเคมีอินทรีย์เป็นสารประกอบที่เกิดจากการดึงดูดกันระหว่างอะตอมของธาตุต่างๆด้วยพันธะโคเวเลนต์

2.สารประกอบเคมีอินทรีย์จะหลอมเหลวหรือสะลายตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 300 °C 
3.ประกอบด้วยธาตุ C เป็นหลัก และธาตุอื่นๆเช่น H , N , O , S , Cl , Br

พันธะเคมี (Chemical Bonding)               

                   ทฤษฏีพันธะ (Chemical Bonding Theory)  เป็นการศึกษาสมบัติทางกายภาพ และสมบัติทางเคมีของสารอินทรีซึ่งส่วนใหญ่จะประกอบด้วยพันธะ C ที่เกิดจากการใช้คู่อิเล็กตรอนร่วมกันเรียกว่า พันธะโคเวเลนต์ (Covalent bond) โดย C จะมีการจัดเรียงตัวของ e- ดังนี้ 1s2 2s2 2p2 ซึ่งจากการตัดเรียนตัวดังกล่าวจะพบว่า C มีอิเล็กตรอนเดี่ยว 2 ตัวก็น่าจะสร้างได้เพียง 2 พันธะ แต่ในความเป็นจริง C กลับสร้างได้ถึง 4 พันธะ ทฤษฏีที่ใช้อธิบายหลังการดังกล่าวเรียกว่า ทฤษฏีพันธะเวเลนต์ (Valent Bond Theory)
                 ทฤษฏีพันธะเวเลนต์ (Valent Bond Theory) เป็นทฤษฎีที่ใช้ในการอธิบายการเกิดพันธะที่ซ้อนเหลื่อมกัน กล่าวคือ C ได้รับพลังงานในถ่ายเถ e^- 1ตัวจากออร์บิทอล 2s ไปสู่ 2p (1s² 2s¹ 2p_x¹ 2p_y¹ 2p_z¹ ) เกิดการผสมกันของ e^- ในออร์บิทอล 2s และ 2p จะเรียกการผสมแบบนี้ว่า    ไฮบริไดเซชัน (Hydridization)

ไฮบริไดเซชันของ C แบ่งออกเป็น 3 รูปแบบ ได้แก่                                        

1. ไฮบริไดเซชันแบบ sp3 เกิดจากการผสม e^- ใน 2s จำนวน 1 ออร์บิทอล กับ 2p^x 2p^y 2p^z จำนวน 3 ออร์บิทอล ได้เป็น 4 ออร์บิทอลใหม่ มีลังษณะโครงสร้างเป็นทรงสี่หน้า (Tetrahedral) โดยออร์บิทอลทั้ง 4 นี้จะสร้างพันธะเดี่ยวที่เรียกว่า พันธะซิกมา

http://www.thaiblogonline.com/members/Goodfriend/fig1_24.gif

http://www.thaiblogonline.com/members/Goodfriend/sp3.gif


2. ไฮบริไดเซชันแบบ sp2 เกิดจากการผสม e^- ใน 2s จำนวน 1 ออร์บิทอล กับ 2p_x 2p_y  จำนวน 2 ออร์บิทอล ได้เป็น  3 ออร์บิทอลใหม่ มีลังษณะโครงสร้างเป็น ทรงสามเหลี่ยมแบนราบ (Trigonal Planar) และคงมี e- เหลื่ออยู่ใน 2p_zซึ่งมีพลังงานสูงกว่า อีก 1 ออร์บริทอร์และสร้าง พันธะไพ (¶-bond)

                                      http://www.thaiblogonline.com/members/Goodfriend/fig1_25.gif


3.ไฮบริไดเซชันแบบ sp1 เกิดจากการผสม e^- ใน 2s จำนวน 1 ออร์บิทอล กับ 2p_x  จำนวน 1 ออร์บิทอล ได้เป็น  2 ออร์บิทอลใหม่ มีลังษณะโครงสร้างเป็นเส้นตรง (Linear) และคงมี e^- เหลื่ออยู่ใน 2p_zซึ่งมีพลังงานสูงกว่า อีก 2 ออร์บริทอร์และสร้าง พันธะไพ (¶-bond) ส่วนออร์บิทอลลูกผสมจะสร้าง
พันธะซิกมา

                   http://www.thaiblogonline.com/members/Goodfriend/fig1_26.gif

http://www.youtube.com/watch?v=JqldtDVrM4E

เคมี อ.วศวิศว์ 20

สารละลายบัฟเฟอร์
สารละลายบัฟเฟอร์  หมายถึง  สารละลายที่ได้จากการผสมของกรดอ่อนกับคู่เบส         ของกรดนั้น  หรือเบสอ่อนกับคู่กรดของเบสนั้น   จะได้สารละลายที่มีไอออนร่วม   

สารละลายบัฟเฟอร์มี 2 ประเภท
1)  สารละลายของกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อน  (Acid buffer solution)        สารละลายบัฟเฟอร์แบบนี้มี pH < 7  เป็นกรด  เช่น
                                              กรดอ่อน  +  เกลือของกรดอ่อนนั้น
                                              CH3COOH  +  CH3COONa
                                              HCN  +  KCN
                                              H2S  +  Na2S 
                                              H2CO3  +  NaHCO3
 2)  สารละลายของเบสอ่อนกับเกลือของเบสอ่อน  (Basic buffer solution) 
สารละลายบัฟเฟอร์แบบนี้ มี pH  >  7  เป็นเบส  เช่น
                                                เบสอ่อน  +  เกลือของเบสอ่อนนั้น
                                                NH3  +  NH4Cl
                                                NH3  +  NH4NO3
                                         Fe(OH)2  +  FeCl2
                                         Fe(OH)3  +  FeCl3

วิธีการดูสารว่าเป็น Buffer หรือไม่ ????
 1.ถ้าไม่ทำปฏิกิริยากัน(คู่เหมือน)ตัดแก่ออกจะต้องมี H⁺ ต่าง 1ตัว
 2.ถ้าทำปฏิกิริยากันอ่อนต้องเหลือ
 
วิธีดูค่า PH ของสารละลาย Buffer
 1.บัฟเฟอร์ที่เกิดจากกรดอ่อนคู่กับเกลือของกรดอ่อน มี pH <7
 2.บัฟเฟอร์ที่เกิดจากเบสอ่อนคู่กับเกลือของเบสอ่อน มี pH >7

pHของ Buffer ใช้สูตร pH = -logKa + log [เกลือ]/[กรด]

pOHของ Buffer ใช้สูตร pOH = -logKb + log [เกลือ]/[เบส]


สารละลายบัฟเฟอร์จะมีประสิทธิภาพดีที่สุดเมื่อ [HA] = [A^-]ซึ่งจะทำให้ [H⁺]จะเท่ากับ Ka ด้วยเหตุนี้จึงเลือกใช้บัฟเฟอร์ที่มีค่า pKaใกล้เคียงกับ pH ที่ต้องการเตรียม

เคมี อ.วศวิศว์ 19

ค่า PH แอนด์ POH

ค่า pH

เป็นตัวย่อที่มาจากภาษาละตินของคำว่า pondus hydrogenii (podus = pressure, hydrogenium = hydrogen แต่บางตำราคำว่า p หมายถึง power) ดังนั้นจึงเป็นการวัดการทำงานของโฮโดรเจนอิออนในสสารนั่นเอง ค่า pH ของสารละลายใด ๆ กำหนดได้จากลอกการิทึมลบ (ฐาน 10) ของความเข้มข้นไฮโดรเนียม ไอออน นั่นคือ

pH = -log[H⁺]   สมการที่ 1

หากสารละลายมีค่า pH มากกว่า จะมีค่า H₃O⁺ (หรือ H⁺) ในสารละลายมากกว่านั่น

 pH+pOH = 14

ค่า pOH

เป็นการกำหนดความเป็นกรดด่างในรูปของ pOH scale ซึ่งกำหนดได้จากลอกการิทึมลบของความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์อิออน นั่นคือ

                                                             pOH = - log [OH^-] สมการที่ 2

จาก 1+2 ;      pH+pOH = - log [OH^-]+-log[H⁺]  

                      pH+pOH = - log [OH^-][H⁺]

                      pH+pOH = - log Kw

                      pH+pOH = - log 1.0 x 10 ¹⁴

เคมี อ.วศวิศว์ 18

อินดิเคเตอร์ คือ สารที่ใช้ทดสอบความเป็นกรด เบสของสารต่าง ๆ และสีของสารนี้จะเปลี่ยนไปเมื่อค่าความเป็นกรด - เบสเปลี่ยนไป

อินดิเคเตอร์ที่ใช้ในการทดสอบความเป็นกรด เบสของดินได้แก่

1. ยูนิเวอร์แซลอินดิเคเตอร์ เป็นตลับ ภายในมีกระดาษยูนิเวอร์แซลอินดิเคเตอร์ และบนตลับจะมีแผ่นเทียบสีค่า pH ตั้งแต่ 1 ถึง 14
ดินเป็นกรด จะเปลี่ยนสีกระดาษยูนิเวอร์แซลอินดิเคเตอร์จากสีน้ำตาลเป็นสีแดงดินเป็นเบส จะเปลี่ยนสีกระดาษยูนิเวอร์แซลอินดิเคเตอร์ จากสีน้ำตาบเป็นสีเขียวน้ำเงินดินเป็นกลาง จะไม่เปลี่ยนสีกระดาษยูนิเวอร์แซลดิเคเตอร์

• ถ้าติเตรตกรดแก่ เบสแก่ ใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH = 7 (เลือกใช้ประมาณ 7 เพราะ จะได้เกลือกลาง)
• ถ้าติเตรตกรดแก่ เบสอ่อน ใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH < 7 (จะเกิดเกลือกรด)
• ถ้าติเตรตกรดอ่อน เบสแก่ ใช้อินดิเคเตอร์ที่มีช่วง pH > 7 (จะเกิดเกลือเบส)

เคมี อ.วศวิศว์ 17

การแตกตัวของกรดแก่ -เบสแก่กรดแก่และเบสแก่เป็นสารละลายที่แตกตัวในน้ำจนหมด สมดุลจะไปทางเดียว แต่ในขนาดที่
กรดอ่อน-เบสอ่อนจะแตกตัวได้ไม่หมด จะเกิดเป็นสภาวะสมดุลย้อนกลับได้

การแตกตัวของน้ำ น้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนมาก จึงทำให้แตกตัวได้น้อยมาก ดังนั้นการนำไฟฟ้าของน้ำจะน้อย จนไม่สามารถตรวจสอบได้ด้วยการนำไฟฟ้าผ่านหลอดไฟ แต่ตรวจได้ด้วยเครื่องวัดกระแส (แอมมิเตอร์) ด้วยเหตุนี้จึงมีการอนุโลมให้น้ำบริสุทธิ์เป็นสารนอนอิเล็กโทรไลต์           ตามทฤษฎีของเบรินสเตต - ลาวรี กล่าวว่า น้ำ ทำหน้าที่เป็นทั้งกรดและเบส ไอออนที่เกิดขึ้นจากการแตกตัวของน้ำนั้นจะมีการถ่ายเทโปรตอนกันเอง เรียกว่า ออโตไอออนไนเซชัน

โมเลกุลของน้ำที่เสีย H⁺ จะเปลี่ยนเป็น OH^- ซึ่งมีประจุลบ และโมเลกุลของน้ำที่ได้รับ H⁺ จะเปลี่ยนเป็น H₃O⁺ ซึ่งมีประจุบวก

เนื่องจากระบบนี้อยู่ในภาวะสมดุล เราจึงสามารถเขียนสมการค่าคงที่สมดุลของ H₂O ได้ ดังนี้