พันธะเคมีเป็นแนวคิดพื้นฐานที่เชื่อมโยงอะตอมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโมเลกุล กำหนดโลกแห่งเคมีอันกว้างใหญ่และขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมี กระบวนการนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างทุกสิ่งตั้งแต่สารประกอบง่ายๆ เช่น น้ำ ไปจนถึงโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนซึ่งเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต
อะตอมเป็นหน่วยพื้นฐานของสสาร ประกอบด้วยนิวเคลียสที่ล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอน นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน ในขณะที่อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสในเปลือกอิเล็กตรอนที่กำหนด การจัดเรียงอิเล็กตรอนในเปลือกเหล่านี้จะกำหนดว่าอะตอมจะมีปฏิกิริยาและพันธะกันอย่างไร
พันธะเคมีสามารถแบ่งได้หลายประเภท โดยหลักๆ คือพันธะไอออนิก โควาเลนต์ และพันธะโลหะ พันธะแต่ละประเภทเกี่ยวข้องกับการกระจายหรือการแบ่งปันอิเล็กตรอนระหว่างอะตอมในรูปแบบที่แตกต่างกัน
พันธะไอออนิกเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนถูกถ่ายโอนจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่ง ทำให้เกิดการก่อตัวของไอออนที่มีประจุบวก (แคตไอออน) และไอออนที่มีประจุลบ (แอนไอออน) แรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออนที่มีประจุตรงข้ามนี้ก่อให้เกิดพันธะไอออนิก ตัวอย่างเช่น เมื่อโซเดียม (Na) มอบอิเล็กตรอนให้กับคลอรีน (Cl) พวกมันจะเกิดสารประกอบไอออนิก โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าเกลือแกง
พันธะโควาเลนต์เกี่ยวข้องกับการแบ่งปันอิเล็กตรอนระหว่างอะตอม ซึ่งช่วยให้อะตอมมีโครงสร้างอิเล็กตรอนที่เสถียร โมเลกุลที่เกิดจากพันธะโควาเลนต์มีตั้งแต่โมเลกุลไดอะตอมมิกธรรมดา เช่น ไฮโดรเจน (H 2 ) ไปจนถึงโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่ ออกซิเจนที่เราหายใจ (O 2 ) เป็นตัวอย่างคลาสสิกของโมเลกุลที่เกิดจากพันธะโควาเลนต์คู่ โดยที่อิเล็กตรอนสองคู่ถูกใช้ร่วมกันระหว่างอะตอมของออกซิเจน
พันธะโลหะพบได้ในโลหะ โดยที่อะตอมแบ่งความจุอิเล็กตรอนร่วมกันอย่างอิสระใน "ทะเลอิเล็กตรอน" การยึดเหนี่ยวประเภทนี้ส่งผลให้เกิดคุณสมบัติต่างๆ เช่น การนำไฟฟ้า ความอ่อนตัว และความเหนียว ตัวอย่างเช่น ทองแดงที่เป็นของแข็งมีคุณสมบัติเหล่านี้เนื่องจากมีพันธะโลหะระหว่างอะตอมของมัน
ปฏิกิริยาเคมีเกี่ยวข้องกับการแตกและก่อตัวของพันธะเคมี ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของสาร สารตั้งต้นจะมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอะตอมหรือโมเลกุลจนกลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณสมบัติต่างกัน ตัวอย่างทั่วไปคือการเผาไหม้ของมีเทน (CH 4 ) ในออกซิเจน (O 2 ) เพื่อผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2 ) และน้ำ (H 2 O)
โมเลกุลคือกลุ่มของอะตอมที่ถูกพันธะเข้าด้วยกัน เป็นตัวแทนของหน่วยพื้นฐานที่เล็กที่สุดของสารประกอบเคมีที่ยังคงคุณสมบัติทางเคมีไว้ การก่อตัวของโมเลกุลผ่านพันธะมีความสำคัญต่อโครงสร้างและการทำงานของสารต่างๆ ตั้งแต่อากาศที่เราหายใจไปจนถึง DNA ในเซลล์ของเรา
อิเล็กโทรเนกาติวีตี้คือการวัดความสามารถของอะตอมในการดึงดูดและจับอิเล็กตรอน ความแตกต่างของอิเลคโตรเนกาติวีตี้ระหว่างอะตอมของพันธะจะส่งผลต่อประเภทของพันธะที่เกิดขึ้น โดยทั่วไปความแตกต่างขนาดใหญ่จะส่งผลให้เกิดพันธะไอออนิก ในขณะที่ความแตกต่างที่น้อยกว่าหรือไม่มีเลยจะนำไปสู่พันธะโควาเลนต์ ตัวอย่างเช่น ในโมเลกุลของน้ำ (H 2 O) ออกซิเจนจะมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงกว่าไฮโดรเจน ส่งผลให้เกิดพันธะโควาเลนต์ที่มีขั้วซึ่งอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันจะถูกดึงดูดเข้ากับออกซิเจนมากกว่า
คุณสมบัติเฉพาะของน้ำในฐานะตัวทำละลายส่วนใหญ่เนื่องมาจากพันธะโควาเลนต์มีขั้วและความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลอื่นๆ คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้น้ำจำเป็นต่อกระบวนการทางเคมีและชีวภาพนับไม่ถ้วน ตัวอย่างเช่น ในการทดลองโดยละลายเกลือ (NaCl) ในน้ำ โมเลกุลของน้ำมีขั้วล้อมรอบไอออนโซเดียมและคลอไรด์ ซึ่งแยกออกจากกันได้อย่างมีประสิทธิภาพและแสดงให้เห็นถึงพลังในการละลายของน้ำ
พันธะเคมีเป็นหัวใจสำคัญของการทำความเข้าใจเคมี ตั้งแต่พฤติกรรมของโมเลกุลอนินทรีย์อย่างง่ายไปจนถึงสารประกอบอินทรีย์เชิงซ้อนที่ก่อตัวเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนและอะตอมเอื้อให้เกิดการก่อตัวของโมเลกุล ขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมี และกำหนดคุณสมบัติของวัสดุ จากการศึกษาพันธะเคมี เราได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับกระบวนการระดับจุลภาคที่ควบคุมโลกขนาดมหึมารอบตัวเรา
