ลูกศรโค้งและการเขียนกลไกด้วยลูกศร: กฎ รูปแบบ และวิธีฝึก

เผยแพร่: 19 ต.ค. 2026 · ผู้เขียน: Scidart Academy · เวลาอ่าน: ~8 นาที
แผนภาพปฏิกิริยา SN2: ไฮดรอกไซด์กับโบรโมมีเทนให้เมทานอลและโบรไมด์ ซึ่งเป็นขั้นที่ฝึกด้วยลูกศรโค้ง
ลูกศรโค้งสองอันอธิบายขั้น SN2 ได้ทั้งหมด: อันหนึ่งสร้างพันธะ C–O อีกอันสลายพันธะ C–Br

คำตอบสั้น ๆ: ลูกศรโค้งแสดงการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนหนึ่งคู่ ลูกศรเริ่มที่อิเล็กตรอน: อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว พันธะ π หรือพันธะ σ และจบที่ปลายทางของอิเล็กตรอน: บนอะตอมกลายเป็นอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวใหม่ หรือระหว่างสองอะตอมกลายเป็นพันธะใหม่ ลูกศรเบ็ดตกปลาย้ายอิเล็กตรอนหนึ่งตัว หากต้องการฝึก ให้เปิดแบบฝึกเขียนกลไกปฏิกิริยาด้วยลูกศรที่ใช้ฟรี แตะจุดเริ่มและจุดจบของแต่ละลูกศร แล้วกด ตรวจคำตอบ

การเขียนกลไกด้วยลูกศรคืออะไร

การเขียนกลไกด้วยลูกศร (arrow pushing) เป็นวิธีที่นักเคมีแสดงว่าปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างไรทีละขั้น ลูกศรโค้งแต่ละอันย้ายอิเล็กตรอน พันธะเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนคู่มาถึงระหว่างอะตอม และพันธะสลายเมื่ออิเล็กตรอนคู่จากไป

นิวคลีโอไฟล์คือสปีชีส์ที่มีอิเล็กตรอนมากและให้อิเล็กตรอนคู่ เช่น HO⁻, NH₃, CN⁻ หรือพันธะ π ของ C=C อิเล็กโทรไฟล์คือสปีชีส์ที่ขาดอิเล็กตรอนและรับอิเล็กตรอนคู่ เช่น คาร์โบแคตไอออน คาร์บอนของ C=O, H⁺ หรือ NO₂⁺ ลูกศรชี้จากนิวคลีโอไฟล์ไปอิเล็กโทรไฟล์เสมอ

กฎ

  1. ลูกศรย้ายอิเล็กตรอน ไม่ใช่อะตอม ลูกศรเต็ม (หัวสองด้าน) ย้ายอิเล็กตรอนสองตัว ลูกศรเบ็ดตกปลา (หัวด้านเดียว) ย้ายหนึ่งตัว
  2. หางลูกศรอยู่บนอิเล็กตรอน เริ่มที่อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว พันธะ π หรือพันธะ σ ห้ามเริ่มที่ประจุบวก ออร์บิทัลว่าง หรืออะตอม H เปล่า ๆ
  3. หัวลูกศรแสดงปลายทางของอิเล็กตรอน จบบนอะตอมได้อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว จบระหว่างสองอะตอมได้พันธะ
  4. รักษาออกเตต C, N และ O มีอิเล็กตรอนได้ไม่เกินแปดตัว หากอิเล็กตรอนคู่มาถึงอะตอมที่เต็มแล้ว ต้องมีลูกศรอีกอันย้ายอิเล็กตรอนคู่ออกจากอะตอมนั้นในขั้นเดียวกัน
  5. ประจุเป็นไปตามลูกศร อะตอมที่ใช้อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวสร้างพันธะจะเป็นบวกมากขึ้นหนึ่งหน่วย อะตอมที่ได้อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวจะเป็นลบมากขึ้นหนึ่งหน่วย
  6. ประจุรวมคงที่ รวมประจุก่อนและหลัง ต้องเท่ากัน

ประจุฟอร์มอล = เวเลนซ์อิเล็กตรอน − อิเล็กตรอนที่ไม่สร้างพันธะ − จำนวนพันธะ ใช้ตรวจทุกอะตอมหลังวาดลูกศร

ลูกศรเต็มและลูกศรเบ็ดตกปลา

ลูกศรโค้งเต็มย้ายอิเล็กตรอนหนึ่งคู่ ใช้กับปฏิกิริยามีขั้ว: กรดและเบส นิวคลีโอไฟล์และอิเล็กโทรไฟล์ SN1, SN2, E1, E2 การเติมและการกำจัด
ลูกศรเบ็ดตกปลาย้ายอิเล็กตรอนหนึ่งตัว ใช้กับปฏิกิริยาอนุมูลอิสระ การสลายพันธะอย่างเท่ากัน (โฮโมไลซิส) ต้องใช้ลูกศรเบ็ดตกปลาสองอัน ไปยังแต่ละอะตอม
ลูกศรปฏิกิริยา (→)แยกสารตั้งต้นออกจากผลิตภัณฑ์ ไม่ใช่ลูกศรโค้ง
ลูกศรเรโซแนนซ์ (↔)เชื่อมภาพวาดสองแบบของสปีชีส์เดียวกัน ไม่มีปฏิกิริยาเกิดขึ้น

รูปแบบลูกศรที่พบบ่อย

กลไกเกือบทั้งหมดสร้างจากรูปแบบเพียงไม่กี่แบบ

การถ่ายโอนโปรตอนอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวของเบส → H; พันธะ H–A → A ตัวอย่าง: HO⁻ + HCl → H₂O + Cl⁻
การเข้าทำแบบนิวคลีโอไฟล์อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวหรือพันธะ π → อะตอมที่เป็นอิเล็กโทรไฟล์ ตัวอย่าง: น้ำ + (CH₃)₃C⁺
การหลุดของหมู่ที่หลุดออกพันธะ C–X → X ตัวอย่าง: (CH₃)₃C–Br → (CH₃)₃C⁺ + Br⁻
SN2นิวคลีโอไฟล์ → C และ C–X → X พร้อมกัน
การเติมที่ C=Oนิวคลีโอไฟล์ → C และ π ของ C=O → O
E2เบส → β-H, C–H → C–C (พันธะ π ใหม่), C–X → X
การย้ายของคาร์โบแคตไอออนพันธะ C–H หรือ C–C → C⁺ ที่อยู่ข้างเคียง
เพอริไซคลิกลูกศรเป็นวงปิด เช่นในปฏิกิริยา Diels–Alder
เรดิคัลลูกศรเบ็ดตกปลา อิเล็กตรอนหนึ่งตัวต่อลูกศร

วิธีใช้เครื่องมือฝึกหัด

  1. เปิดแบบฝึกเขียนกลไกปฏิกิริยาด้วยลูกศร
  2. เลือกระดับ (เบื้องต้น ปานกลาง หรือขั้นสูง) และประเภทปฏิกิริยา หรือปล่อยไว้ที่ทั้งหมด
  3. อ่านสมการและบรรทัดที่บอกว่าต้องวาดลูกศรกี่อัน
  4. แตะจุดเริ่มของลูกศร: จุดคู่ (อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว) พันธะ หรือจุดเดี่ยว (อิเล็กตรอนเดี่ยว) แล้วแตะอะตอมหรือพันธะที่อิเล็กตรอนไปถึง
  5. สำหรับขั้นอนุมูลอิสระ ให้กด เบ็ดตกปลา (1 e⁻) ก่อนวาด
  6. กด ตรวจคำตอบ ลูกศรที่ผิดแต่ละอันจะมีข้อความของตัวเอง ลบด้วย × หรือใช้ ย้อนกลับ หรือ ล้าง
  7. กด คำใบ้ หากติดขัด หรือ แสดงเฉลย เพื่อดูลูกศรที่ถูกต้องเป็นสีส้ม ผลิตภัณฑ์ และเหตุผล แล้วกด ขั้นถัดไป

วาดลูกศรตามลำดับใดก็ได้ เครื่องมือยังยอมรับภาพวาดที่เทียบเท่ากัน เช่น ลูกศรจากอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวที่จบบนพันธะที่สร้างขึ้นแทนที่จะจบบนอะตอม ความคืบหน้าของคุณบันทึกไว้ในเบราว์เซอร์ รีเซ็ตความคืบหน้า จะล้างข้อมูลนี้

ตัวอย่างโจทย์

1. SN2: ไฮดรอกไซด์กับโบรโมมีเทน

HO⁻ + CH₃Br → CH₃OH + Br⁻ ลูกศรที่ 1 ไปจากอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบน O⁻ ไปยังคาร์บอน ลูกศรที่ 2 ไปจากพันธะ C–Br ไปยังโบรมีน ออกซิเจนเปลี่ยนจาก −1 เป็น 0 และโบรมีนจาก 0 เป็น −1 ลูกศรอันเดียวจะทำให้คาร์บอนมีห้าพันธะ จึงต้องใช้ทั้งสองอัน

2. E2: ไฮดรอกไซด์กับโบรโมอีเทน

ลูกศรที่ 1: อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวของ O⁻ ไปยังไฮโดรเจนบนคาร์บอนที่อยู่ติดกับ C–Br ลูกศรที่ 2: พันธะ C–H นั้นเข้าไปในพันธะ C–C ซึ่งกลายเป็นพันธะ π ลูกศรที่ 3: พันธะ C–Br ไปยังโบรมีน ผลิตภัณฑ์คือเอทีน น้ำ และโบรไมด์ ลูกศรที่สองจบบนพันธะ ไม่ใช่บนอะตอมคาร์บอน

3. การเติมแบบแอลดอล

อีโนเลต CH₂=CH–O⁻ เข้าทำแอซีตัลดีไฮด์ ลูกศรที่ 1: อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวของ O⁻ สร้าง C=O ขึ้นใหม่ ลูกศรที่ 2: พันธะ π ของ C=C เข้าทำคาร์บอนของแอลดีไฮด์ สร้างพันธะ C–C ใหม่ ลูกศรที่ 3: พันธะ π ของ C=O ในแอลดีไฮด์ย้ายไปที่ออกซิเจน ได้แอลคอกไซด์

4. คลอริเนชันแบบอนุมูลอิสระของมีเทน

Cl• + CH₄ → HCl + •CH₃ ใช้ลูกศรเบ็ดตกปลาสามอัน อิเล็กตรอนหนึ่งตัวจาก Cl• และหนึ่งตัวจากพันธะ C–H จับคู่กันเป็นพันธะ H–Cl อิเล็กตรอนอีกตัวของ C–H อยู่บนคาร์บอนเป็นอนุมูลเมทิล

5. การย้ายไฮไดรด์แบบ 1,2

คาร์โบแคตไอออนทุติยภูมิที่อยู่ติดกับ C–H กลายเป็นตติยภูมิ ลูกศรหนึ่งอันไปจากพันธะ C–H ไปยังคาร์บอนที่เป็นบวก ไฮโดรเจนย้ายไปพร้อมอิเล็กตรอนสองตัวในรูปไฮไดรด์ หากลูกศรไปจบบนพันธะ C–C แทน จะเป็นการอธิบายการกำจัด

ตารางสรุป

ขั้นลูกศร · การเปลี่ยนประจุ
การถ่ายโอนโปรตอน2 · เบสได้ +1, A ของกรดได้ −1
การแตกตัวเป็นไอออนใน SN11 · C เป็น +, หมู่ที่หลุดออกเป็น −
SN22 · นิวคลีโอไฟล์ +1, หมู่ที่หลุดออก −1
การเติมที่ C=O2 · O เป็น −
E23 · หมู่ที่หลุดออก −1
การเกิดอีโนเลต3 · O เป็น −
ปฏิกิริยาแทนที่แบบอิเล็กโทรฟิลิกบนวงอะโรมาติก2 อันสำหรับการเข้าทำ, 2 อันสำหรับการเสีย H⁺
Diels–Alder3 อันเป็นวง · ไม่มีประจุ
การดึงอะตอมโดยอนุมูลอิสระลูกศรเบ็ดตกปลา 3 อัน · ไม่มีประจุ

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

  • ลูกศรกลับทิศ วาดจากอิเล็กโทรไฟล์ไปนิวคลีโอไฟล์ หรือจาก H⁺ ไปเบส
  • เริ่มที่ประจุ + คาร์โบแคตไอออนไม่มีอิเล็กตรอนให้
  • พันธะมากเกินไป การเข้าทำคาร์บอนที่เต็มแล้วโดยไม่ดันอิเล็กตรอนคู่ออกไป ทำให้คาร์บอนมีห้าพันธะ
  • สลายพันธะผิดใน C=O ในปฏิกิริยาการเติม มีเพียงพันธะ π เท่านั้นที่ย้ายไปที่ออกซิเจน
  • หัวลูกศรไม่ชัดเจน ลูกศรที่หยุดครึ่งทางไม่ได้บอกว่าเกิดพันธะหรืออิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว
  • ใช้ลูกศรเต็มในขั้นอนุมูลอิสระ หรือใช้ลูกศรเบ็ดตกปลาในขั้นมีขั้ว
  • ลืมปรับประจุ นับใหม่ทุกอะตอมที่ลูกศรแตะ

เคล็ดลับการสอบ

  • วาดอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวทั้งหมดบนอะตอมที่เกิดปฏิกิริยา ผู้ตรวจจะดูว่าหางลูกศรอยู่บนอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยว
  • เริ่มลูกศรแต่ละอันตรงที่อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวหรือพันธะพอดี และจบตรงที่อะตอมหรือพันธะพอดี
  • เขียนประจุบนสารมัธยันตร์ทุกตัว การลืมประจุมักทำให้เสียคะแนน
  • สำหรับ SN2 ให้แสดงการเข้าทำจากด้านตรงข้ามกับหมู่ที่หลุดออก
  • สำหรับ E2 ให้วาด H และหมู่ที่หลุดออกในแนว anti-periplanar
  • ตรวจความเสถียรของคาร์โบแคตไอออนที่เกิดขึ้น และมองหาการย้ายไฮไดรด์หรือเมทิล
  • เรียนรู้รูปแบบ ไม่ใช่ปฏิกิริยาเดี่ยว ๆ กลไกในข้อสอบส่วนใหญ่รวมรูปแบบสามหรือสี่แบบเข้าด้วยกัน

คำถามและคำตอบ

ลูกศรโค้งในเคมีหมายถึงอะไร

ลูกศรโค้งแสดงการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนหนึ่งคู่ในขั้นของปฏิกิริยา หางลูกศรคือตำแหน่งปัจจุบันของอิเล็กตรอน และหัวลูกศรคือตำแหน่งที่อิเล็กตรอนไปถึง อะตอมไม่ได้เคลื่อนตามลูกศร มีแต่อิเล็กตรอนเท่านั้น

ลูกศรโค้งเริ่มจากประจุบวกได้หรือไม่

ไม่ได้ ประจุบวกหมายความว่าอะตอมขาดอิเล็กตรอน จึงไม่มีอิเล็กตรอนให้ ลูกศรชี้เข้าหาศูนย์กลางบวก เช่น คาร์โบแคตไอออนหรือคาร์บอน δ+ ของ C=O ไม่เคยชี้ออกจากศูนย์กลางบวก

ใช้ลูกศรเบ็ดตกปลาเมื่อใด

ใช้ลูกศรเบ็ดตกปลาซึ่งมีหัวด้านเดียวเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่เพียงตัวเดียว ซึ่งเกิดในปฏิกิริยาอนุมูลอิสระ: การแตกพันธะแบบโฮโมไลซิสของ Cl₂ หรือ Br₂ ภายใต้แสง การดึงไฮโดรเจนโดยอนุมูลแฮโลเจน และการเติมอนุมูลอิสระเข้าที่แอลคีน การสลายพันธะหนึ่งพันธะอย่างเท่ากันต้องใช้ลูกศรเบ็ดตกปลาสองอัน

ทำไมลูกศรจึงชี้จากนิวคลีโอไฟล์ไปอิเล็กโทรไฟล์

นิวคลีโอไฟล์มีอิเล็กตรอนมากและให้อิเล็กตรอนคู่ที่สร้างพันธะใหม่ อิเล็กโทรไฟล์ขาดอิเล็กตรอนและรับอิเล็กตรอนคู่นั้น เนื่องจากลูกศรติดตามอิเล็กตรอน จึงชี้จากนิวคลีโอไฟล์ไปอิเล็กโทรไฟล์เสมอ และจากพันธะไปยังหมู่ที่หลุดออก

แต่ละขั้นของกลไกต้องใช้ลูกศรกี่อัน

เท่ากับจำนวนคู่อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ การหลุดของหมู่ที่หลุดออกใช้หนึ่งอัน SN2 และการเติมที่ C=O ใช้สองอัน E2 และการเกิดอีโนเลตใช้สามอัน ปฏิกิริยา Diels–Alder ใช้สามอันเป็นวง การเติมแบบ Michael จากอีโนเลตใช้สี่อัน

จะตรวจว่าลูกศรถูกต้องได้อย่างไร

ทำตามลูกศรแต่ละอันแล้ววาดผลิตภัณฑ์ใหม่ ทุกอะตอมควรมีออกเตตที่สมเหตุสมผล ประจุฟอร์มอลควรเป็นไปตามลูกศร และประจุรวมต้องไม่เปลี่ยน แบบฝึกหัดการเขียนกลไกด้วยลูกศรของ MolDraw ที่ใช้ฟรีจะตรวจให้คุณบนขั้นตอนจริง 35 ขั้น

ลูกศรโค้งกับลูกศรเรโซแนนซ์ต่างกันอย่างไร

ลูกศรโค้งย้ายอิเล็กตรอนภายในหรือระหว่างโครงสร้าง ส่วนลูกศรตรงสองหัว (↔) เชื่อมโครงสร้างเรโซแนนซ์ ซึ่งเป็นภาพวาดสองแบบของโมเลกุลเดียวกัน ไม่ใช่ปฏิกิริยา ลูกศรโค้งที่วาดบนโครงสร้างเรโซแนนซ์แสดงวิธีเปลี่ยนจากภาพหนึ่งไปอีกภาพหนึ่ง

อัปเดตล่าสุด: