ファンデル・ワールス力

質問

題名どおりの質問なのですが、ファンデル・ワールス力
のメカニズムについては、少しは理解しているつもり(あやしい）ですが、それが、同じ無極性物質だったとき、分子量が大きくなると強くなるのかがわかりません。

本当に知りたいのは、希ガス元素で、原子番号が増加すると沸点・融点が上昇する原因なのですが、ファンデル・ワールス力によるところが大きいと思うのです。

無極性物質でのファンデル・ワールス力について、詳しくわかる方、よろしくお願します

回答No.1

rei00 · ベストアンサー

まず，分子間の相互作用について簡単に書きますと，電荷を持った分子間の＋電荷とー電荷の間には電荷相互作用が働きます。こんな感じかな。

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　　・・・（＋　ー）・・・（＋　ー）・・・
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　　・・・（ー　＋）・・・（ー　＋）・・・
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　電荷を持っていなくても，分極した分子の場合はδ＋，δーの双極子がありますから，双極子相互作用が生じます。こんな感じ。

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　　・・・（δ＋　δー）・・・（δ＋　δー）・・・
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　　・・・（δー　δ＋）・・・（δー　δ＋）・・・
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　さて，問題の無極性分子の場合ですが，無極性分子ではあっても，電子は常に均一に分布しているわけではありません。ある瞬間を見ると，分子内にδ＋部分とδー部分が存在します。極性分子との違いは，このδ＋の部分が一定しているのではなく，次の瞬間にはδーになっているかも知れない点です。さて，この様に無極性分子であっても，瞬間的に分極（動的分極）する事によって，相互作用が生じます。これがロンドンの分散力と呼ばれるものです。

　さて，無極性分子におけるファンデル・ワールス力は上記のロンドンの分散力によります。つまり，動的分極で生じるδ＋，δー間の引力のために，一つだけ見れば弱いものです。が，分子が大きくなり（分子量が大きくなると），相互作用部位が多くなるため，それだけ強い相互作用が可能になります。つまり，分子量が大きくなるとファンデル・ワールス力が強くなります。

　これは無極性有機化合物の場合ですが，希ガス元素でも同様に考えられます。チョット違うのは，分子量（原子番号）が大きくなって増加するのが相互作用部位の数ではなく，個々の相互作用の強さである点です。

　原子番号が増加すると，最外殻電子は核から遠くなり，より位置の変更を起こしやすくなります。つまり，動的分極の際に生じるδ＋，δーが大きくなります。結果，相互作用（ファンデル・ワールス力）も原子番号が大きくなる程強くなります。

　無極性有機化合物であっても希ガス元素であっても，分子間の相互作用（ファンデル・ワールス力）が大きくなれば，沸点・融点が上昇するのは解りますよね。

お礼

返事おくれてすみませんでした。
ありがとうございました

回答No.2

touch_me_8

キッテルの固体物理学入門　上　を読んでみて下さい。
分子量ってのが言葉を間違えてる気がしますが、重いものはそれだけ核の電荷が強く電子が引き付けられているはずで、クーロン力は逆二乗に比例するのでそれだけ強い力が働くはずです。沸点・融点が上昇するのは今述べたように結合力が強くなるからです。
ただ、ファンデル・ワールス力と言って区別するのは全体としては安定なハズですが電子は止まっておらずその揺らぎによるごく小さな力による結合だからです。
無極性物質・・・極性を持ってたらその力がつよいのでファンデルワールス力による結合とは言わないのでは（無視できるほどの力だから。）
ところで高校生でしょうか？
人に聞くのは、その人の主観とか入ってるかもしれないので参考に留めておいた方がいいかもしれません。私も所詮学部生ですから。（しかも化学系じゃないですし。）
ファンデルワールス力ぐらいどこにでも載ってそうですが。

お礼

ありがとうございました。
参考にさせていただきます