学習目標
- ファンデルワールス力を定義します。
- 双極子間相互作用について説明します。
- ロンドン分散力について説明します。
クールに保つ方法
磁気共鳴画像法（NMR）デバイスは、液体窒素を使用して超伝導磁石を冷却します。窒素は室温で気体であり、-195.8°Cで液化します。周期表の隣の物質（酸素）は-182.95°Cで沸騰します。窒素分子（N 2）間の相互作用が弱いため、沸点が低くなります。非極性分子間の相互作用は、分子内の電子変動の程度に依存します。
ファンデルワールス力
最初のタイプの分子間力オランダの化学者ヨハネスファンデルワールス（1837-1923）にちなんで、ファンデルワールス力と呼ばれると考えられます。 Van der Waals力は最も弱い分子間力であり、双極子-双極子力と分散力で構成されます。
双極子-双極子力
双極子-双極子力は、極間で発生する引力です。分子。塩化水素の分子は、部分的に正の水素原子と部分的に負の塩素原子を持っています。多くの塩化水素分子のコレクションでは、隣接する分子の反対に帯電した領域が互いに近くなるように整列します。
図1.双極子-双極子力は、1つの双極子の正の端が隣接する双極子の負の端に引き付けられた結果です。
双極子-双極子力は本質的に似ていますが、イオン結合よりもはるかに弱いです。
ロンドン分散力
分散力もファンデルワールス力の一種と見なされますそして、すべての分子間力の中で最も弱いです。それらは、1930年に最初に存在を提案したフリッツロンドン（1900-1954）にちなんで、ロンドン力と呼ばれることがよくあります。ロンドン分散力は、電子の動きの結果として原子間および非極性分子間に発生する分子間力です。
ヘリウム原子の電子雲には2つの電子が含まれており、通常、核の周りに空間的に均等に分布していると予想されます。ただし、任意の時点で電子分布が不均一になり、瞬間的な双極子が発生する可能性があります。この弱く一時的な双極子は、その後、静電引力と斥力によって隣接するヘリウム原子に影響を与えます。近くのヘリウム原子に双極子を誘導します。
図2.短命またはヘリウム原子の瞬間双極子。
瞬間双極子と誘導双極子は互いに弱く引き付けられます。分散力の強さは、原子または非極性分子の電子数が増えるにつれて増加します。
ハロゲン基は、すべて非極性二原子分子の形をとる4つの元素で構成されています。以下の表は、それぞれの融点と沸点の比較を示しています。
| 分子 | 電子の総数 | 融点（°C） | 沸点（ °C） | 室温での物理的状態 |
| F 2 | 18 | -220 | -188 | ガス |
| Cl 2 | 34 | -102 | -34 | ガス |
| Br 2 | 70 | -7 | 59 | 液体 |
| I 2 | 106 | 114 | 184 | 固体 |
分散力電子の数が最も多いため、ヨウ素分子に対して最も強力です。比較的強い力は、ハロゲン基の中で最も高い融点と沸点をもたらします。これらの力は、室温で固体状態でヨウ素分子を互いに近づけるのに十分な強さです。分散力は、臭素、塩素、およびフッ素に対して次第に弱くなり、これは、それらの着実に低い融点および沸点で示されています。臭素は室温で液体ですが、塩素とフッ素は気体であり、その分子は互いにはるかに離れています。気体状態では分子間力はほとんど存在しないため、塩素とフッ素の分散力は、温度が低下して液体状態に凝縮するときにのみ測定可能になります。
概要
- Van der Waals力は、双極子を含む分子間の弱い相互作用です。
- 極性分子には永続的な双極子-双極子相互作用があります。 。
- 非極性分子は、ロンドン分散力を介して相互作用する可能性があります。
練習
以下のリンクを使用して、次の質問に答えてください。
- 分子間引力とは何ですか？
- ヘリウムが液体を形成する前にどのくらい冷たくなければなりませんか？
- 細長い分子は短い脂肪分子よりも強い双極子または弱い双極子を発達させますか？
レビュー
- 双極子分子間にどのような引力が発生しますか？
- ロンドン分散力を生成するもの？
- ロンドン分散力は永続的ですか、それとも一時的ですか？
- Cl 2の分散力はBr2の分散力よりも強いですか、それとも弱いですか？
用語集
- 双極子-双極子力：極性分子間で発生する引力
- ロンドン分散力：原子間および非双極子間で発生する分子間力電子の動きの結果としてのlar分子。
- ファンデルワールス力：最も弱い分子間力であり、双極子-双極子力と分散力で構成されます。