ハロゲン化水素の沸点

質問

ハロゲン化水素の沸点を相互に比較すると、フッ化水素だけが異常に高い値を示すがそれ以外は、ハロゲン元素の原子番号が大きくなるに従い（　　）くなる傾向がある。
という穴埋め問題についてなのですが、僕は電気陰性度は原子番号が大きくなるにつれて小さくなっていくから、引き合う力も弱くなっていくから、答えは”低”かと思ったのですが、答えは”高”でした。
どこがまちがっているのでしょうか？？？？
長文失礼しました。

回答No.1

phosphole · ベストアンサー

ハロゲン化水素の沸点は、ハロゲン化水素分子同士が互いに引きつけ合う力の強さに依存します。
質問者さんは、この引きつけ合う力が水素結合に由来したものであり、だから電気陰性度が小さくなる高周期ハロゲンになると、引力が低下して沸点が下がる、と考えられたようですね。
確かに、その理屈は正しいのですが、分子同士が引きつけ合う力にはもう一つあって、ファンデルワールス引力と呼ばれるものがあります。

これは、どんな分子の間にも働く力で、重く大きな分子になるほど強くなります。
今の場合だと、HF<HCl<HBr<HIの順にファンデルワールス力は強まります。
水素結合による引力は逆に低下していくのですが、この低下よりもファンデルワールス引力の上昇の方が圧倒的なので、結果として分子間力は強まり、沸点は上がります。

例えば、ハロゲン単体のことを考えてみてください。この場合、水素結合は働きません。フッ素はガス、塩素もガス、臭素は液体、ヨウ素は昇華性の固体、と重くなるほど沸点・融点は上がっています。
これはまさにファンデルワールス力の傾向を示したモノです。

ちなみにフッ素化合物は他のハロゲン化合物に比べ、種々の異常な性質を示しますが、これは質問者さんが書かれたようにフッ素が最高の電気陰性度を持つことと、同時にフッ素原子が比較的コンパクトであることに由来します。H-F---Hという水素結合は非常に強力ですが、周期を一つ下がってH-Cl---Hとなると、その強度は大きく低下します。

回答No.3

noname#62864

水素結合が関与するのはフッ化水素のみです。それ以外のハロゲン化水素では水素結合は無関係です。その場合、分子量が重要な要因になります。分子量が大きいほど分子間力が大きくなり沸点も高くなります。

回答No.2

oyamala

フッ化水素は水素結合により強く結合していますが、
他のハロゲン化水素は、それほど電気的な結合の力は強くなく、
むしろ分子間力が大きく作用するので、質量の大きな方が強く結合しています。
ですから、番号が大きいほど質量が大きくなり、結合が強くなるのです。