English narration · English + 中文 subtitles burned in · การบรรยายภาษาอังกฤษ · คำบรรยายภาษาอังกฤษ + 中文 ลอยตัวบนภาพ
3.1
Electronegativity · อิเล็กตรอนเนกาติวิตี
Syllabus · หลักสูตร
English
define electronegativity as the power of an atom to attract electrons to itself
explain the factors influencing the electronegativities of the elements in terms of nuclear charge, atomic radius and shielding by inner shells and sub-shells
state and explain the trends in electronegativity across a period and down a group of the Periodic Table
use the differences in Pauling electronegativity values to predict the formation of ionic and covalent bonds (the presence of covalent character in some ionic compounds will not be assessed) (Pauling electronegativity values will be given where necessary)
ไทย
นิยาม electronegativity sebagai kekuatanของอะตอมในการดึงดูดอิเล็กตรอนเข้าหาตัวเอง
อธิบายปัจจัยที่ส่งผลต่อ electronegativities ของธาตุใน terms of nuclear charge, atomic radius และ shielding by inner shells and sub-shells
บอกลักษณะแนวโน้ม electronegativity Across a period และ down a group ของ Periodic Table
Source: Cambridge International syllabus · แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
English
Electronegativity 电负性 is the power of an atom to attract the electrons 电子 in a bond towards itself.
Three factors decide how electronegative an atom is:
nuclear charge 核电荷: more protons pull the bonding electrons more strongly.
atomic radius 原子半径: the closer the bond is to the nucleus, the stronger the pull.
shielding 屏蔽 by inner shells and sub-shells: more inner electrons weaken the pull on the bonding electrons.
So electronegativity rises across a period (more nuclear charge, smaller radius) and falls down a group (larger radius, more shielding). Fluorine is the most electronegative element.
You can use the difference in Pauling electronegativity 鲍林电负性 values to predict the bond type. A large difference gives an ionic bond; a small difference gives a covalent bond.
Source: Cambridge International syllabus · แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
English
Ionic bonding: electron transfer
Ionic bonding 离子键 is the electrostatic attraction 静电引力 between oppositely charged ions 离子 — positive cations 阳离子 and negative anions 阴离子.
It forms when a metal gives electrons to a non-metal. Good examples are sodium chloride ($\text{NaCl}$), magnesium oxide ($\text{MgO}$) and calcium fluoride ($\text{CaF}_2$). The ions pack into a regular giant lattice 晶格, held together by the attraction in every direction.
Forming an ionic bond (NaCl) · การสร้างพันธะไอออนิก (NaCl)
Step through it. A metal hands its outer electron to a non-metal; the oppositely charged ions then attract in a giant lattice. · ขั้นตอนการสร้าง: โลหะมอบอิเล็กตรอนวงนอกให้กับไม่โลหะ; ไอออนที่มีประจุตรงข้ามกันจึง attractedกันในโครงสร้างผลึกขนาดใหญ่
Inside a metal — and why it behaves that way · ภายในโลหะ — และเหตุผลที่มันมีพฤติกรรมเช่นนั้น
Step through it. Positive ions sit in a shared sea of delocalised electrons. That one picture explains conduction, malleability, and strength. · ขั้นตอนการสร้าง: ไอออนบวกนั่งอยู่ในทะเลของอิเล็กตรอนที่ delocalised ร่วมกัน ภาพเดียวนี้อธิบายการนำความร้อน การเปราะบาง และความแข็งแรง
Covalent and coordinate bonding · พันธะโคเวเลนต์และพันธะโคออร์ดิเนต
Syllabus · หลักสูตร
English
define covalent bonding as electrostatic attraction between the nuclei of two atoms and a shared pair of electrons (a) describe covalent bonding in molecules including: • hydrogen, $\text{H}_2$ • oxygen, $\text{O}_2$ • nitrogen, $\text{N}_2$ • chlorine, $\text{Cl}_2$ • hydrogen chloride, $\text{HCl}$ • carbon dioxide, $\text{CO}_2$ • ammonia, $\text{NH}_3$ • methane, $\text{CH}_4$ • ethane, $\text{C}_2\text{H}_6$ • ethene, $\text{C}_2\text{H}_4$ (b) understand that elements in period 3 can expand their octet including in the compounds sulfur dioxide, $\text{SO}_2$, phosphorus pentachloride, $\text{PCl}_5$, and sulfur hexafluoride, $\text{SF}_6$ (c) describe coordinate (dative covalent) bonding, including in the reaction between ammonia and hydrogen chloride gases to form the ammonium ion, $\text{NH}_4^+$, and in the $\text{Al}_2\text{Cl}_6$ molecule
(a) describe covalent bonds in terms of orbital overlap giving $\sigma$ and $\pi$ bonds: • $\sigma$ bonds are formed by direct overlap of orbitals between the bonding atoms • $\pi$ bonds are formed by the sideways overlap of adjacent p orbitals above and below the $\sigma$ bond (b) describe how the $\sigma$ and $\pi$ bonds form in molecules including $\text{H}_2$, $\text{C}_2\text{H}_6$, $\text{C}_2\text{H}_4$, $\text{HCN}$ and $\text{N}_2$ (c) use the concept of hybridisation to describe $\text{sp}$, $\text{sp}^2$ and $\text{sp}^3$ orbitals
(a) define the terms: • bond energy as the energy required to break one mole of a particular covalent bond in the gaseous state • bond length as the internuclear distance of two covalently bonded atoms (b) use bond energy values and the concept of bond length to compare the reactivity of covalent molecules
Source: Cambridge International syllabus · แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
English
Covalent bonding: a shared pair
Covalent bonding 共价键 is the electrostatic attraction between the nuclei of two atoms and a shared pair of electrons.
Simple molecules with covalent bonds include $\text{H}_2$, $\text{O}_2$, $\text{N}_2$, $\text{Cl}_2$, $\text{HCl}$, $\text{CO}_2$, $\text{NH}_3$, $\text{CH}_4$, $\text{C}_2\text{H}_6$ and $\text{C}_2\text{H}_4$. A double bond shares two pairs; a triple bond (as in $\text{N}_2$) shares three pairs.
Atoms in Period 3 and below can expand the octet 扩展八隅体 — hold more than eight electrons in their outer shell. Examples are $\text{SO}_2$, $\text{PCl}_5$ and $\text{SF}_6$.
A coordinate bond 配位键 (also called a dative covalent bond) is a covalent bond where both shared electrons come from the same atom. For example, when ammonia and hydrogen chloride gases meet, the lone pair on the nitrogen forms a coordinate bond to $\text{H}^+$, making the ammonium ion $\text{NH}_4^+$. Coordinate bonds also join the two halves of the $\text{Al}_2\text{Cl}_6$ molecule.
Sigma and pi bonds
Covalent bonds form when orbitals 轨道 overlap:
a sigma bond σ键 forms by the direct, head-on overlap 重叠 of orbitals between the two atoms.
a pi bond π键 forms by the sideways overlap of two p orbitals, above and below the sigma bond.
A single bond is one sigma bond. A double bond (as in $\text{C}_2\text{H}_4$) is one sigma plus one pi bond. A triple bond (as in $\text{N}_2$ and $\text{HCN}$) is one sigma plus two pi bonds.
Hybridisation
Hybridisation 杂化 mixes orbitals in the same shell to make new, equal orbitals for bonding:
$\text{sp}$: two equal orbitals, used in a linear molecule.
$\text{sp}^2$: three equal orbitals, used in a flat molecule like $\text{C}_2\text{H}_4$.
$\text{sp}^3$: four equal orbitals, used in $\text{CH}_4$.
Bond energy and bond length
bond energy 键能 is the energy needed to break one mole of a particular covalent bond in the gas state.
bond length 键长 is the distance between the centres of the two bonded atoms.
A shorter bond is usually stronger (higher bond energy). Triple bonds are shorter and stronger than double bonds, which are shorter and stronger than single bonds. Stronger bonds make a molecule harder to react.
Sharing a pair of electrons · การจับคู่ของอิเล็กตรอนหนึ่งคู่
Step through a covalent bond: two atoms overlap and share a pair so each reaches a full shell — when the two pull equally the bond is non-polar. · ขั้นตอนการสร้างพันธะโคเวเลนต์: อะตอมสองตัวซ้อนทับกันและแบ่งปันอิเล็กตรอนหนึ่งคู่ เพื่อให้แต่ละอะตอมมีวงนอกที่เต็ม — เมื่อทั้งสองดึงแรงเท่ากัน พันธะนั้นจะเป็นแบบไม่มีขั้ว (non-polar)
Two non-metal atoms overlap and share a pair of electrons — counted for both — so each reaches a full outer shell. O₂ shares two pairs (a double bond). · อะตอมของสารไม่โลหะสองตัวซ้อนทับกันและแบ่งปันคู่อิเล็กตรอนหนึ่งคู่ — นับสำหรับทั้งสองข้าง — เพื่อให้แต่ละตัวมีวงนอกเต็ม O₂ แบ่งปันสองคู่ (พันธะคู่)
state and explain the shapes of, and bond angles in, molecules by using VSEPR theory, including as simple examples: • $\text{BF}_3$ (trigonal planar, 120°) • $\text{CO}_2$ (linear, 180°) • $\text{CH}_4$ (tetrahedral, 109.5°) • $\text{NH}_3$ (pyramidal, 107°) • $\text{H}_2\text{O}$ (non-linear, 104.5°) • $\text{SF}_6$ (octahedral, 90°) • $\text{PF}_5$ (trigonal bipyramidal, 120° and 90°)
predict the shapes of, and bond angles in, molecules and ions analogous to those specified in 3.5.1
Source: Cambridge International syllabus · แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
English
To work out a shape, use VSEPR theory 价层电子对互斥理论: the pairs of electrons around the central atom push apart as far as possible, because like charges repel.
A lone pair 孤对电子 (not in a bond) pushes more strongly than a bonding pair 成键电子对. Each lone pair squeezes the bond angle 键角 by about $2.5°$.
Molecule
Shape
Bond angle
$\text{CO}_2$
linear 直线形
$180°$
$\text{BF}_3$
trigonal planar 平面三角形
$120°$
$\text{CH}_4$
tetrahedral 四面体形
$109.5°$
$\text{NH}_3$
pyramidal 三角锥形
$107°$
$\text{H}_2\text{O}$
bent 角形
$104.5°$
$\text{PF}_5$
trigonal bipyramidal 三角双锥形
$120°$ and $90°$
$\text{SF}_6$
octahedral 八面体形
$90°$
$\text{NH}_3$ has one lone pair and $\text{H}_2\text{O}$ has two, which is why their angles drop below the $109.5°$ of $\text{CH}_4$. You can predict the shapes of similar molecules and ions in the same way.
Worked example. Predict the shape and bond angle of $\text{NH}_3$ and of $\text{H}_2\text{O}$. Nitrogen has 5 outer electrons and forms 3 bonds, leaving 3 bonding pairs and 1 lone pair - four pairs in total, so they start from the tetrahedral $109.5°$. The lone pair repels more strongly and squeezes the angle by about $2.5°$, giving a pyramidal shape at about $107°$. Oxygen forms 2 bonds and keeps 2 lone pairs: still four pairs, but now two squeezes, so the shape is bent at about $104.5°$. Count all the pairs to fix the basic geometry, subtract $2.5°$ for each lone pair, and name the shape from the atoms - $\text{NH}_3$ has four pairs but is pyramidal, not tetrahedral.
Shape from bonding and lone pairs · รูปร่างจากคู่พันธะและคู่อิเล็กตรอนอิสระ
Count the bonding pairs and lone pairs around the central atom; they repel into the shape with least strain. Three bonds and one lone pair give a pyramid, like ammonia (NH3). · นับคู่พันธะและคู่อิเล็กตรอนอิสระรอบอะตอมกลาง; พวกมันผลักกันจนเป็นรูปร่างที่มีความเครียดน้อยที่สุด สามพันธะและหนึ่งคู่ อิเล็กตรอนอิสระให้รูปทรงกรวย เช่น แอมโมเนีย (NH3)
Set the bonding and lone pairs. Electron pairs repel and spread out as far apart as possible — that fixes the shape and bond angle. · กำหนดคู่พันธะและคู่อิเล็กตรอนอิสระ คู่อิเล็กตรอน ผลักกัน และกระจายตัวห่างกันมากที่สุด — ซึ่งกำหนดรูปร่างและมุมพันธะ
3.6
Intermolecular forces · แรงระหว่างโมเลกุล
Syllabus · หลักสูตร
English
(a) describe hydrogen bonding, limited to molecules containing N–H and O–H groups, including ammonia and water as simple examples (b) use the concept of hydrogen bonding to explain the anomalous properties of $\text{H}_2\text{O}$ (ice and water): • its relatively high melting and boiling points • its relatively high surface tension • the density of the solid ice compared with the liquid water
use the concept of electronegativity to explain bond polarity and dipole moments of molecules
(a) describe van der Waals’ forces as the intermolecular forces between molecular entities other than those due to bond formation, and use the term van der Waals’ forces as a generic term to describe all intermolecular forces (b) describe the types of van der Waals’ forces: • instantaneous dipole–induced dipole (id-id) forces, also called London dispersion forces • permanent dipole–permanent dipole (pd-pd) forces, including hydrogen bonding (c) describe hydrogen bonding and understand that hydrogen bonding is a special case of permanent dipole–permanent dipole forces between molecules where hydrogen is bonded to a highly electronegative atom
state that, in general, ionic, covalent and metallic bonding are stronger than intermolecular forces
Source: Cambridge International syllabus · แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
English
Intermolecular forces 分子间作用力 are the forces betweenmolecules 分子. They are much weaker than the ionic, covalent and metallic bonding inside substances.
Bond polarity and dipoles
When two atoms with different electronegativity share a bond, the electrons sit closer to the more electronegative atom. The bond then has a polarity 极性: one end is slightly negative ($\delta-$) and the other slightly positive ($\delta+$). This separation of charge is a dipole 偶极.
If the dipoles in a molecule do not cancel, the whole molecule has a dipole moment 偶极矩 and is polar. If they cancel by symmetry (as in $\text{CO}_2$), the molecule is non-polar.
Van der Waals' forces
Van der Waals' forces 范德华力 is the general name for all intermolecular forces. There are two main types.
The first type is the instantaneous dipole–induced dipole force, also called the London dispersion force 伦敦色散力. Moving electrons make a brief instantaneous dipole 瞬时偶极, which then creates a matching induced dipole 诱导偶极 in a nearby molecule. These forces act between all molecules and get stronger when there are more electrons.
The second type is the permanent dipole–permanent dipole force. It acts between molecules that are always polar, because each one has a permanent dipole 永久偶极.
Hydrogen bonding
Hydrogen bonding 氢键 is a strong, special case of permanent dipole forces. It forms when hydrogen is bonded to a very electronegative atom — nitrogen, oxygen or fluorine — and is attracted to a lone pair on an N, O or F atom in a neighbour. Look for N–H and O–H groups, as in ammonia and water.
Hydrogen bonding explains the strange behaviour of water:
its high melting and boiling point 沸点, because many hydrogen bonds must be broken.
its high surface tension 表面张力.
ice is less dense than liquid water, because hydrogen bonds hold the molecules in an open, spread-out structure, so ice floats.
ประเภทแรกคือ แรงไดโพลชั่วขณะ–ไดโพลที่เหนี่ยวนำ (instantaneous dipole–induced dipole force) หรือที่เรียกว่า แรงลอนดอน (London dispersion force) อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่สร้าง ไดโพลชั่วขณะ briefly ซึ่ง سپس tạo ra một induced dipole trong phân tử lân cận. แรงเหล่านี้เกิดระหว่างทุกโมเลกุลและเข้มขึ้นเมื่อมีจำนวนอิเล็กตรอนมากขึ้น
A London force: a momentary dipole in one molecule induces a dipole in its neighbour, so they attract — this acts between all molecules
Polarity and intermolecular forces lab · การทดลองเรื่องขั้วไฟฟ้าและแรงระหว่างโมเลกุล
Classify molecules by the feature that controls attractions. · จำแนกโมเลกุลตามลักษณะที่กำหนดแรงดึงดูด
Explore · สำรวจ
Why hydrogen bonds make water special · ทำไมพันธะไฮโดรเจนถึงทำให้น้ำพิเศษ
Step through it. One weak-but-strong force — the hydrogen bond — explains water's high boiling point, why ice floats, and why it dissolves so much. · พิจารณาทีละขั้นตอน แรงหนึ่งแต่เข้ม — พันธะไฮโดรเจน — อธิบายจุดเดือดสูงของน้ำ ทำไมน้ำแข็งลอย และทำไมมันละลายได้ดีขนาดนั้น
London dispersion forces/ˈlʌndn dɪˈspɜːʃn ˈfɔːsɪz/
แรงลอนดอน
instantaneous dipole/ˌɪnstənˈteɪnɪəs ˈdaɪpəʊl/
ไดโพลชั่วขณะ
induced dipole/ɪnˈdjuːst ˈdaɪpəʊl/
ไดโพลถูกเหนี่ยวนำ
permanent dipole/ˈpɜːmənənt ˈdaɪpəʊl/
ไดโพลถาวร
hydrogen bonding/ˈhaɪdrədʒn ˈbɒndɪŋ/
พันธะไฮโดรเจน
boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/
จุดเดือด
surface tension/ˈsɜːfɪs ˈtenʃn/
แรงตึงผิว
3.7
Dot-and-cross diagrams · แผนภาพจุดและกากบาท
Syllabus · หลักสูตร
English
use dot-and-cross diagrams to illustrate ionic, covalent and coordinate bonding including the representation of any compounds stated in 3.4 and 3.5 (dot-and-cross diagrams may include species with atoms which have an expanded octet or species with an odd number of electrons)
Source: Cambridge International syllabus · แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International
English
A dot-and-cross diagram 点叉图 shows the outer electrons of each atom, using dots for one atom and crosses for the other. This makes it clear where each bonding electron came from. You can draw them for ionic, covalent and coordinate bonding, including molecules with an expanded octet or an odd number of electrons.
Covalent dot-and-cross: each shared pair is one electron from each atom. Water has two bonding pairs and two lone pairs; nitrogen shares three pairs (a triple bond)
For shapes, count bonding pairs and lone pairs, name the shape, then give the exact bond angle (e.g. $\text{NH}_3$: pyramidal, $107^\circ$) — each lone pair lowers the angle by about $2.5^\circ$.
A dative (coordinate) bond has both electrons from one atom (e.g. $\text{NH}_4^+$, $\text{H}_3\text{O}^+$); draw the arrow from the lone pair.
Name the intermolecular force precisely: hydrogen bonding needs H bonded to N, O or F; otherwise it is permanent-dipole or induced-dipole (van der Waals). Never call van der Waals forces "bonds".
Explain a physical property by stating which forces are broken, not just "strong bonds".
ตั้งชื่อแรงระหว่างโมเลกุลให้ชัดเจน: พันธะไฮโดรเจน ต้องมี H จับกับ N, O หรือ F; มิฉะนั้นจะเป็นแรงไดโพลถาวรหรือไดโพลเหนี่ยวนำ (วานเดอวาลส์) ห้ามเรียกแรงวานเดอวาลส์ว่า "พันธะ" เด็ดขาด
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · เลือกหนึ่งตัว และเว็บจะติดตามคุณ — หมายเหตุ, ใบงาน, วิดีโอ และการฝึกฝนจะเปิดอยู่ที่นั้น
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · พิมพ์เพื่อค้นหาบันทึก, บทเรียน, โค้ด, คำศัพท์ และคำถามข้อสอบเก่าในทุกวิชา