分子間力とは

化学では、分子間力は、原子と分子の間に存在するさまざまな静電気力を表します。 これらの力には、イオン双極子力、水素結合、双極子双極子力、ロンドン分散力が含まれます。 これらの力は一般にイオン結合や共有結合よりもはるかに弱いですが、液体、固体、溶液の物理的特性に大きな影響を与える可能性があります。

すべての分子間力は本質的に静電気です。 つまり、これらの力のメカニズムは、イオンや電子などの荷電種の相互作用に依存します。 電気陰性度、双極子モーメント、イオン電荷、電子対などの静電力に関係する要因は、任意の2つの化学種間の分子間力のタイプに大きく影響します。

イオンと極性分子の端の部分電荷の間にはイオン双極子力が存在します。 極性分子は双極子であり、正の端と負の端を持っています。 正に帯電したイオンは双極子の負の端に引き付けられ、負に帯電したイオンは双極子の正の端に引き付けられます。 この種の分子間引力の強度は、イオン電荷の増加と双極子モーメントの増加とともに増加します。 この特定の種類の力は、極性溶媒に溶解したイオン性物質によく見られます。

中性の分子および原子の場合、存在する可能性のある分子間力には、双極子間力、水素結合力、ロンドン分散力が含まれます。 これらの部隊は、ヨハネス・ファン・デル・ワールスにちなんで名付けられたファン・デル・ワールス部隊を構成しています。 一般に、それらはイオン双極子の力よりも弱いです。

双極子間力は、極性分子の正の端が別の極性分子の負の端に近づくと発生します。 力自体は、分子の近接度に依存します。 分子が遠ければ遠いほど、双極子間の力は弱くなります。 力の大きさも、極性の増加とともに増加する場合があります。

ロンドンの分散力は、非極性化学種と極性化学種の両方で発生する可能性があります。 彼らは発見者のフリッツ・ロンドンに敬意を表して名付けられました。 力自体は、瞬間的な双極子の形成のために発生します。 これらは、化学種の電子の動きによって説明できます。

瞬間的な双極子は、ある化学種の周りの電子が別の化学種の核に引き付けられるときに作成されます。 一般に、ロンドンの分散力は、分子が大きいほど電子が大きくなるため、分子が大きいほど大きくなります。 たとえば、大きなハロゲンと希ガスは、このために小さなハロゲンと希ガスよりも沸点が高くなります。

水素結合は、極性結合の水素原子と小さな電気陰性イオンまたは原子上の非共有電子対の間で発生します。 このタイプの分子間力は、多くの場合、水素原子とフッ素、酸素、または窒素の間に見られます。 水素結合は水の中にあり、水の高沸点の原因となっています。

分子間力は、化学種の物理的特性に大きな影響を与える可能性があります。 通常、高沸点、融点、および粘度は、高い分子間力に関連しています。 それらは共有結合やイオン結合よりもはるかに弱いですが、分子間引力のこれらの力は、化学種の振る舞いを記述する上で依然として重要です。