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2022/7/6 22:02

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化学 分子間力の判別 ファンデルワールス力と極性分子間に働く引力と水素結合の見分け方を教えてください

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(初めに 長々と何となく書いたものなので、いきなり話が飛躍したり、誤字脱字あったり読みにくいかもしれないです。 理解の助けになれば幸いです。) 大きい視点から 化学結合という世界の中に 分子間力がある。 分子間力には二種類ある。 ファンデルワールス力、水素結合。 ファンデルワールス力は 全ての分子間に働く力 水素結合は 電気陰性度の大きな原子と結合した水素原子が近くの他の電気陰性度の大きい原子いた時に働く静電気力に基づく結合 小さな視点へ ファンデルワールス力についてはおそらく、高校化学の分野だと思うので深掘りしなくていいと思います。それより有名な分子結晶が ドライアイス ヨウ素 ナフタレン であることを覚えた方が遥かに良いです。 水素結合について なぜ電気陰性度が重要になるか? それは水素結合は極性がある分子によって起きるからです。 まずは極性の正体を電気陰性度を絡めながら考えていきましょう。 極性があるというのは電荷に偏りがあること。そして電気陰性度というのは電子を引き付ける力。例えば、AとBの共有結合によってできている分子を考えてみましょう。(共有結合というのは電子を出し合って電子対を作り、電子を共有することで結合していることです。) この時Aがものすごく引きつける力が強い時(電気陰性度が大きい)、共有しているとはいえ、若干電子がA側に寄ります。この時、Aは電子を若干受け取る(若干還元される)Bは電子を若干失う(若干酸化される)状態です。 電子はマイナスの電荷をもつのでAは若干マイナスの電荷を帯び、Bは若干プラスの電荷を帯びます。これが極性の正体です。(この時、はち8みたいな記号を使って表すのですが、、、、どうやって打つのがわかりませんので教科書を見てください。) さて、極性がわかったところで、先程例に出したABの分子と全く同じ状態A’B’があったとします。(ただし、電気陰性度A>B) この二つが例えばこんな感じで並ぶとします。 A-B A’-B’ この時、極性で言った通りB には若干のプラスA’には若干のマイナスの電荷が働いています。なのでここで静電気力に基づいた結合(~で表す)が生じます。 A-B~A’-B’ ところで電気陰性度の高い元素は何があるでしょうか? もちろんF、O、Nなどありますよね? この三つのよくある分子を思い出して下さい。HF、 H2O 、NH3など 全て水素が関係しますよね? この分子を先ほどのABに当てはめてみましょう。するとどうでしょうか、H~F H~O H~Nが成り立ちませんか? これが水素結合です。 このメカニズムがわかれば極性分子間に働く引力と水素結合の見分け方という質問が変だということがわかりますか?水素結合は極性分子間に働く引力ですよ! またファンデルワールス力はカンタンに言うと、例えば電子が常に動き回っているのである時、球体の右側に寄った時に右に若干マイナス 左に若干プラスになった時に働くものです。 +C-~+C’- こんな感じ。