van der Waals力と分子サイズの関係について

質問

疎水性吸着剤への酢酸と酪酸の吸着を考えるとき，「分子サイズの大きい酪酸のほうがvan der Waals力が大きいため吸着しやすい」と書籍に書いてあるのですが，分子サイズとvan der Waals力の関係がいまいち解りません．London分散力を考えるとき，分子サイズが大きいと吸着剤と溶質（吸着質）との距離rが大きくなり，U=-ar^(-6)+br^(-12)の式から，斥力より引力のほうが大きくなることから，分子サイズが大きい酪酸のほうが吸着しやすいのでしょうか？どなたかご存知の方がいらっしゃいましたらご助言お願いします．

回答No.3

lupinletrois · ベストアンサー

本当に U=-ar^(-6)+br^(-12) の式で計算するつもりですか。
酢酸も酪酸も分子の形は球ではないし、いろいろな方向の力を
それぞれ計算するのは並大抵ではないですよ。また、各原子で
計算すると膨大になり、これも現実的ではないです。

酢酸 CH3-COOH 、酪酸 CH3-CH2-CH2-COOH とユニットに
分けて定性的に説明します。
疎水性吸着剤に対して 共通の CH3 は、ほぼ同じ吸着力です。
吸着剤との距離は、ほぼ同じですよね。もう一方の COOH は、吸着力は
ほぼないと考えます。
で、酪酸の 2つの CH2 は、CH3 に近い吸着力でしょう。
以上より、吸着するユニットは 酢酸 1/2 、酪酸 3/4 で、どちらが、
吸着されやすいか、推理できませんか。
なお、CH3 と COOH の大きさは、 1 : 1 ではないので、少し違います。

お礼

とても分かりやすい回答をありがとうございます！
疎水性吸着剤に対しては，同じ部位である極性のカルボキシル基ではなく，
疎水性のアルキル基のユニット数が多いほうが吸着しやすくなる，ということですよね．
また，ユニット数が多いほうが電気的な揺らぎがその分増えますので，
van der Waals力が増す⇒吸着しやすい，と繋がる理解できました．
ありがとうございました！

回答No.2

c80s3xxx

それをいうならイスラエラチヴィリ (イスラエルアチヴィリ) ですがな > doc_sunday さん
ついでに，「分子間力と表面力」は今でも手に入ります．少なくとも amazon には現在も在庫あり．
# 昨年，某所で講演を聴く機会がありましたが，半分くらいしかわからなかった (^^;

分子が異なれば，Lenard-Jones ポテンシャルのパラメータも変わるので，この式の r が．．．というような考え方は意味がありません．そもそも分子の大きさの意味は r ではなく，斥力側のパラメータ b に現れることに注意．
で，大きい分子の場合，単に電子が多く相互作用がおこりやすい (そういう部分が多い) という程度の話だと思います．要するに，分子量が大きいほど融点や沸点が上がるというのと同様のことです．

お礼

ありがとうございました！
「van der Waals力」と聞いて，なにやら難しく考えようとしてしまいました．
定数aやbのオーダーよりも，rの-12乗などの影響のほうが利いてくるのでは，と考えましたが大きく間違っていることが分かりました（汗

迅速な対応ありがとうございました

回答No.1

noname#160321

過去問(直前)参照、
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4106851.html
分子のサイズと物理吸着力については、それこそ、イスラエヴィチェリの教科書でも読まないと、およそ見当が使いません。
過去問中の過去問中にある上記教科書は絶版になっています。
すごい名著ですが、化学屋には「読み通して分かったら偉い」程度の本になっちゃって…。(汗

お礼

質問してからすぐに回答いただきありがとうございます！
分子サイズとファンデルワールス力については簡単に理解できるものではないのですね．
少しずつ勉強できたらと思います．
ありがとうございました！