ในสารเคมี นอกจากประกอบด้วยอะตอมซึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้าแล้ว สารบางชนิดอาจประกอบด้วยอนุภาค ที่เรียกว่า ไอออน โดยเมื่ออะตอมมีการสูญเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอน (valence electron) ไป จะทำให้ในอะตอมมีจำนวนโปรตอนมากกว่าอิเล็กตรอน เรียกว่า ไอออนบวก ส่วนอะตอมที่ได้รับเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพิ่ม ทำให้มีจำนวนอิเล็กตรอนมากกว่าโปรตอน อะตอมจึงมีประจุลบ เรียกว่า ไอออนลบ แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอม หรือไอออนของธาตุ ให้อยู่รวมกันเป็นโครงผลึกหรือโมเลกุลได้ เรียกว่า พันธะเคมี แบ่งออกเป็น 3 ชนิด ได้แก่ พันธะโลหะ พันธะไอออนิก และพันธะโคเวเลนต์

1. พันธะโลหะ (Metallic bond)

เป็นแรงยึดเหนี่ยวอย่างแข็งแรงระหว่างไอออนบวก กับเวเลนซ์อิเล็กตรอนอิสระภายในโลหะ มีสมบัติดังนี้

- โลหะนำความร้อนได้ดี เมื่อเวเลนซ์อิเล็กตรอนได้รับพลังงาน จะเกิดการถ่ายโอนพลังงานความร้อนต่อเนื่องกันไป จนทั่วก้อนโลหะอย่างรวดเร็ว

- โลหะนำไฟฟ้าได้ดี เพราะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระทั่วทั้งก้อนโลหะ

- โลหะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง เพราะอะตอมโลหะยึดกันไว้อย่างแข็งแรงด้วยพันธะโลหะทุกอะตอม

- โลหะสามารถตีแผ่ออกเป็นแผ่นและดึงเป็นเส้นได้ เพราะอะตอมโลหะจัดเรียงตัวเป็นชั้นๆ อย่างมีระเบียบ การทุบแผ่นโลหะ เป็นการผลักให้ชั้นของอะตอมโลหะเลื่อนไถลออกไปจากตำแหน่งเดิม แต่ไม่หลุดออกจากกัน เพราะมีกลุ่มเวเลนซ์อิเล็กตรอนยึดเหนี่ยวอนุภาคเอาไว้

- การสะท้อนแสงของโลหะ เกิดจากกลุ่มเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่อย่างอิสระ กระทบกับแสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า อิเล็กตรอนเหล่านั้นจะรับและปล่อยคลื่นแสงออกมา ผิวของโลหะจึงมันวาวและสะท้อนแสงได้ดี

2. พันธะไอออนิก (Ionic bond)

เป็นแรงยึดเหนี่ยวที่เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างประจุไฟฟ้าบวก กับประจุไฟฟ้าลบ มีสมบัติดังนนี้

- จุดเดือด จุดหลอมเหลวสูงมาก

- สารประกอบไอออนิกไม่มีสูตรโมเลกุล สูตรที่ปรากฏเป็นสูตรอย่างง่าย ซึ่งแสดงอัตราส่วนของตัวไอออนบวกกับไอออนลบเท่านั้น

- ในสภาพผลึกจะไม่นำไฟฟ้า แต่จะนำไฟฟ้าได้ดีเมื่อเป็นของเหลว หรือสารละลาย

- มีความดันไอต่ำ เพราะอนุภาคยึดกันแน่น โอกาสกลายเป็นไอยาก

3. พันธะโคเวเลนต์ (Covalent bond)

เป็นพันธะที่ยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมของธาตุอโลหะ โดยอาจเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของอโลหะชนิดเดียวกัน เช่น แก๊สออกซิเจน คาร์บอน กำมะถัน หรืออาจเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของอโลหะต่างชนิดกัน เช่น มีเทน น้ำ เป็นต้น โดยใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกัน เพื่อให้เวเลนซ์อิเล็กตรอนครบ 8 ตัว ตามกฎออกเตท (Octet rule) และแต่ละอะตอมดึงดูดเวเลนซ์อิเล็กตรอนคู่นี้ร่วมกัน

สารประกอบโคเวเลนต์มีทั้ง 3 สถานะ คือ ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส ส่วนใหญ่มีจุดเดือด จุดหลอมเหลวต่ำ เพราะโมเลกุลยึดกันด้วยแรงอ่อนๆ จึงใช้พลังงานไม่มากในการเปลี่ยนสถานะ ยกเว้นสารโครงผลึกร่างตาข่ายที่จะมีจุดเดือด จุดหลอมเหลวสูง เช่น เพชร แกรไฟต์ ซิลิกา เป็นต้น

เรียบเรียงโดย : ปิตุพร พิมพาเพชร