高等学校化学Ⅱ/分子間力

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ファンデルワールス力[編集]

窒素 N2 や二酸化炭素 CO2 など、極性のない分子の気体でも、冷却していくと液体や固体になる。これは、無極性分子どうしの間にも、弱い引力が働いているからである。

極性のある/なしによらず、すべての分子間には、弱い引力が働いており、これをファンデルワールス力(van der waals force)という。

水素結合[編集]

水素化合物の沸点
水素結合

フッ化水素 HF は、分子量が同程度のほかの水素化合物の分子と比べて、沸点が高い。

水 H2O は、分子量が同程度のほかの分子と比べ、沸点が高い。

アンモニアも、分子量が同程度のほかの分子と比べ、沸点が高い。

この理由は、たとえば HF の場合、フッ化水素の分子の水素とフッ素は電気陰性度の差が大きく、そのため1つの HF 分子のうちでHは正電荷(δ+)をもち、Fは負電荷(δー)をもっている。そのため、HF分子は極性を持っているため、分子のプラス電荷側(H)と、そのH原子とは共有結合していない隣の分子のマイナス電荷側(F)が静電気力で引き合い、分子どうしのあいだに静電気力(クーロン力)が働いているからである。

このように、水素 H を仲立ちとして、電気陰性度の大きな差によって、分子どうしがクーロン力で引き合う結合を、水素結合(すいそ けつごう、hydrogen bond)という。

水やアンモニアも同様に、水素結合によって分子どうしが引力を及ぼしあってるので沸点が高い。

電気陰性度の大きい原子(フッ素F,酸素O,窒素N)に、水素 H が結合している場合に、その物質に水素結合が生じやすい。

14族元素の水素化合物(CH4 など)は無極性分子であり、水素結合が無い。

  • 水素結合の強さ

水素結合の強さは、イオン結合や共有結合よりかは とても弱いが、ファンデルワールス力と比べれば かなり強い。


分子間力[編集]

ファンデルワールス力や水素結合や、極性分子どうしに働く静電気的な力など、分子間に働く力をまとめて分子間力(ぶんしかん りょく、interemolecular force)という。