Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

11.2: 分子間力 vs 分子内力
目次

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Intermolecular vs Intramolecular Forces
 

11.2: 分子間力 vs 分子内力

分子間力(IMF)とは、分子間の電荷相互作用によって生じます。静電的な引力のことです。分子間力の強さは、分子間の分離距離に影響されます。分子間力は、分子が近接している固体や液体の相互作用に大きく影響します。気体では、高圧条件下でのみIMFが重要になります(気体の分子が近接しているため)。分子間力は、融点、沸点、密度、融解・気化のエンタルピーなど、物質の物理的性質を決定します。液体を加熱すると、分子が獲得した熱エネルギーが、分子を固定しているIMFに打ち勝って、液体が沸騰します(気体状態に変化する)。沸点や融点は、分子間力の種類や強さによって決まります。例えば、水(H2O、b.p.100 °C)のような高沸点の液体は、ヘキサン(C6H14, b.p. 68.73 °C)のような低沸点の液体に比べて、より強い分子間力を示します。

分子間には分子間力が働きますが、分子内には分子内力が働き、分子内の原子をつなぎとめます。分子内力は分子を維持する力であり、物質の状態が変化しても分子内の相互作用には影響しません。例えば、氷の融解は、固体のH2O分子間の分子間力を部分的に破壊して再配列させ、氷を液体の水に変えますが、個々のH2O分子を分解するわけではありません。

分子内力は、性質上、イオン性、共有結合性、または金属性である場合があります。

原子が電子を得たり(非金属)、電子を失ったり(金属)して、特に安定した電子配置を持つイオン(陰イオン、陽イオン)を形成します。イオンからなる化合物はイオン性化合物(または塩)と呼ばれ、構成するイオンはイオン結合(反対に帯電した陽イオンと陰イオンの間の静電力による引力)によって結合しています。例えば、塩化マグネシウム(MgCl2)は、マグネシウムの陽イオンと塩化物の陰イオンが強いイオン結合で結ばれたイオン性化合物です。

共有結合(無極性または極性)は、原子間で電子が共有されると形成され、分子が形成されます。非極性共有結合は、水素(H2)のように、原子が電子を均等に共有している場合に生じます。極性共有結合は、電子の共有が不均等なために形成され、一方の原子が他方の原子よりも強い引力を電子に与えます。例としては、塩化水素(HCl)が挙げられます。

銅やアルミニウム、鉄の結晶などの金属固体は、金属原子によって形成されています。このような金属固体内の原子は、金属結合と呼ばれる独特の力で結合しており、これが有用で多様なバルク特性を生み出しています。

分子間力は分子内力に比べてはるかに弱いです。例えば、1モルの液体HClのIMFを克服して気体HClに変えるには、約17キロジュールしか必要ありません。しかし、1モルの塩酸中の水素原子と塩素原子の間の共有結合を破壊するには、約25倍の430キロジュールのエネルギーが必要です。

本書は 、 Openstax, Chemistry 2e, 第 10 章:液体および固体からの引用です。

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter