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大学の課題で一つ説明ができないので教えてください。 相互作用についてなのです...

mic********さん

2008/12/1216:41:11

大学の課題で一つ説明ができないので教えてください。
相互作用についてなのですが、静電相互作用とはどういうものなのですか??
いろいろ調べたのですがわからなかったので・・・。。
お願いします!!

補足できたら、疎水性相互作用もお願いします。

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ベストアンサーに選ばれた回答

nak********さん

編集あり2008/12/1514:15:49

静電相互作用とはプラスやマイナスなどの電荷を持ったもの同士の相互作用です。クーロン相互作用とか言ったりもしますね。

式の形としては
F={1/(4πεoεr)} (q1 q2/r^2)
ここで、εoは真空の誘電率、εrは比誘電率、q1、q2はそれぞれの電荷、rが電荷間距離となります。なので、q1、q2が同符号(プラス同士やマイナス同士)の時にはプラスとなり、斥力を表し、逆符号であるならば引力を表すこととなります。

疎水性相互作用も質問なさっているので関係しているかもしれないので、余談として話しますと、電解質を溶かした水溶液中にはプラスとマイナスのイオンが存在します。それらの間にももちろん静電相互作用がはたらきます。なので、プラスイオンのまわりには相対的にマイナスイオンが多く存在するはずで逆もまたしかりというわけです。このプラスイオンのまわりにある球対称なマイナスイオンの領域のことをイオン雰囲気と言って、その層の厚さをデバイ長(Debye length)と言ったりします。

また、イオン雰囲気におけるイオン-イオン相互作用の理論として有名な非線形2次編微分方程式のポアソン・ボルツマン方程式というものがあります。また、それを線形近似したデバイ・ヒュッケル理論も有名です。興味があったら勉強してみてください。


疎水性相互作用ですが、これは両親媒性分子なんかを扱うときによく出てきますが、その実は未だによくわかっていないものだと思います。

両親媒性分子(界面活性剤などの親水基と疎水基を併せ持った分子)を水中に分散させると臨界ミセル濃度(cmc)以上ではミセルを形成します。ミセルとは両親媒性分子が親水基を外側に向けて、疎水基どうしを内側にして球状(棒状やネットワーク状のものもありますが)に自己集合化した分子集合体です。このとき、疎水基どうしが集まっているので、これをもって疎水性相互作用と呼んでいます。しかし、実際は親水基と疎水基を比べたとき、親水基の方が水との親和性が良いので、疎水基がなるべく水と触れ合わないようにするために内側に寄り集めているというのが正しい説明ではないかと思います。つまり、“結果として”疎水基が寄り集まっている、それをもってして疎水性相互作用と呼んでいるようなイメージだと思います。なので、実際に「疎水性相互作用」なるものが存在するかどうかは、結構微妙なのではないかという考え方もあります。

質問した人からのコメント

2008/12/16 12:24:50

降参 ありがとうございます。
とっても詳しく教えて下さって、しっかりとレポートが書けそうです。
疎水性相互作用についてとても興味が湧くきっかけになりました!!
本当にありがとうございます。

ベストアンサー以外の回答

1〜1件/1件中

moo********さん

2008/12/1414:12:47

静電相互作用についてはnakafumoさんが丁寧な回答を書かれていますので,疎水相互作用について回答します。

疎水相互作用は,疎水基(非極性基)が水中で孤立した状態よりも,疎水基同士がくっついた状態の方が安定になる,というものです。

これは力学的な相互作用ではなく,熱力学的にみて(若干),疎水基同士がくっついた方が安定なので,長い時間でみると,ほとんどのときにくっついているというものです。なので,もちろん水がなければ働きません。

熱力学的にみると,疎水基同士がくっついた状態は離れた状態よりも自由エネルギーが低くなります。G = H - TS なので,エンタルピーとエントロピーに分けると,この疎水相互作用はエントロピーの変化によるものであるということがわかっています。

このエントロピー効果の要因は,水の並進エントロピー効果であるということが専門の学者のなかでのコンセンサスにほぼなっています。この内容はすこし面倒なのでこれ以上書きませんが,必要なら日本語のレビューがありますので検索してください。

疎水相互作用の存在は,いろいろな疎水基の熱力学的なデータや理論あるいはシミュレーションでも確認されています。なので,現時点では「ある」といっていいと思います。

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