分子間力 vs 分子内力

化学物質は、原子やイオンが静電的に相互作用することで形成されます。

たとえば、1つの酸素原子と2つの水素原子が共有結合して水の分子を形成します。このような分子内で原子をつなぎとめる結合力は、分子内力と呼ばれます。

分子内力は、安定性や化学結合の種類などの化学的特性を決定します。3つの基本的なタイプは、イオン結合、共有結合、および金属結合です。

イオン結合は、金属から非金属原子への価電子の移動によって形成され、その結果、反対に帯電したイオン間に静電引力が生じます。

共有結合は、非金属原子が価電子を共有するときに形成されます。

最後に、金属結合は、正の金属イオンの配列と非局在化価電子の共有プールとの間の相互作用から生じます。

しかし、静電相互作用は分子内だけでなく、分子間にも存在します。

例えば、水中では、固体、液体、気体のいずれであっても、分子は静電的な非結合性相互作用を介して相互作用し、物質の状態を決定します。これらの相互作用は分子間力と呼ばれ、融点や沸点などのさまざまな物理的特性に影響を与えます。

分子間力はいくつかのタイプに分類できます。強いイオン-双極子力は、イオンと極性分子の間で発生します。双極子-双極子力は極性分子間に存在し、水素結合は双極子-双極子力の特別なタイプです。そして最後に、最も弱い分散力は、極性および非極性のすべての分子に存在し、一時的な双極子の結果です。

分子間力が弱いのは、小さな電荷または部分的な電荷が長距離にわたって相互作用するためであり、分子内力は短い距離での大きな静電相互作用により強い

ためである。

例えば、液体の水では、分子は平均約300ピコメートルの距離で分離されており、これは比較的弱い分子間力

の特徴です。

したがって、これらの分子間力を克服し、液相水分子を気相に移行するには、水をわずか100°Cに加熱する必要があります。

これとは対照的に、水中のO-H結合の長さは96ピコメートルであり、分子内結合が強いという特徴があります。この分子内結合を切断するには、水を沸点よりもはるかに高い約1000°Cまで加熱する必要があります。