極性と水素結合について

質問

高校化学の範囲での話で、
H2Oは水素結合をしていますが、H2Sは水素結合ではなかったり、どこで水素結合をしているのかしていないのか判断できるのでしょうか？
知っているのは、NH3,H2O,HFの三つなんですが、覚えちゃったほうがよいのでしょうか？

極性を持つか持たないかはどこで判断すればよいのでしょうか？これは半々くらいの割りあいだと思うのですが。

よろしくお願いします。

回答No.5

fushigichan · ベストアンサー

stripeさん、こんばんは。

水素結合とは、ある分子中の正に帯電したＨが
隣にある、負に帯電した原子と静電気的に引き合ってできる結合のことです。

＃３tknzuwaさんが図に描いてくれていますが、
ＨＦの例ですと、

　　・・　　　　　　・・
　：Ｆ　：Ｈ　⇔　：Ｆ　：Ｈ
　　・・　　　　　　・・
　↑　　　↑
δー　　　δ＋

上図のように、Ｆは、δー（マイナスに帯電している）
Ｈは、δ＋（プラスに帯電している）
という状況があるのです。
この状況で、隣のＨＦが近づいてくると、
わずかに正に帯電しているＨ原子は、となりのわずかに負に帯電しているＦ原子と
引き合って、ちょうど⇔のところに、静電気的に引き合う力が発生します。
これが、水素結合の正体なのです。

さて、この「わずかに帯電している」というのは、どういうことかというと、
その原子の電気陰性度によります。

電気陰性度は、以下のようになっています。

１族　　Ｈ（2.1）
４族　　Ｃ（2.5）Ｓｉ（1.8）Ｇｅ（1.8）Ｓｎ（1.8）
５族　　Ｎ（3.0）Ｐ（2.1）Ａｓ（2.0）Ｓｂ（1.9）
６族　　Ｏ（3.5）Ｓ（2.5）Ｓｅ（2.4）Ｔｅ（2.1）
７族　　Ｆ（4.0）Ｃｌ（3.0）Ｂｒ（2.8）Ｉ（2.5）

上の表から見ても、Ｆはかなり負に帯電している度合いが大きいですね。
Ｈの2.1に比べて、かなりマイナスですから、電気的に引き合う力も大きくなっています。

また、極性というのは、分子は、全体として、電気的に中性ですが、特に、分子中に電気陰性度の差が大きい原子の結合があるときは、
その原子間の共有電子対は、電気陰性度の大きな原子のほうに寄るんですね。

さきほどの、ＨＦの例でいいますと、

　　・・
Ｈ：Ｆ　：
　↑・・
この、ＨとＦの間の共有電子対が、若干、Ｆのほうに寄る、ということです。

これが、極性を生じる要因です。
ポイントは、同じ分子間の電子の極性です。
上で書いた、水素結合は、「隣の分子との間で及ぼす結合」なので
共有電子対が、Ｆの方に若干寄っている（それで極性分子となる）
というのとは、ちょっと違うのでご注意ください。

＞知っているのは、NH3,H2O,HFの三つなんですが

この3つのパターンを理解すれば十分かと思います。
あとは、CH4などは、正四面体構造で、ＣとＨの間に分極していても
分子全体としては、極性がない、などという例も覚えておきましょう。

頑張ってください！！

お礼

ご回答ありがとうございます！

すご～～くわかりやすかったです！
すっきり理解できました！

fushigichanさんは化学も数学も英語も全部できてすごすぎです・・・。
ありがとうございました～。

回答No.4

ririnnnohitori

＃2です、早速追加です。

下のものは極性があるかないかという考え方です。

水素結合というものは、電気陰性度がわかると、わかると思うのですが、分子内の原子が＋と―のどちらに帯電しているかということでわかります。これがわかれば、＋と―は引き合うということですので、水素結合が形成されます。

化学結合については化学や生物では（生物は特に）何かとお世話になるので、完璧に覚えておいた方がいいと思います。

お礼

補足して頂いてどうもありがとうございます。
参考にさせていただきます。

回答No.3

noname#9262

こんにちわ。

私が受験生だった頃は、水素結合はN,O,FでHが挟まれているときに起きると覚えていました。実際は他にもあるのかもしれませんが、受験では質問者の方がおっしゃっているような物質しか出ませんよね？（最近はどおかは分かりませんが。。汗）以下の様に挟まれている場合に「水素結合」です。・・・の所が水素結合です。わ。。わかっていただけるかな？汗。。この図で。

H-F...H-F 　　　 H-O-H...O-H
　　　　　　　　　　　　　　　H

極性は、各原子の電気陰性度によると教えられました。例えば、Cl2は同じ原子同士の結合ですから、もちろん共有電子対は同じ力で左右に引っ張られ、極性はなし！です。一方、HClとかになりますと、電気陰性度はClの方が大きいので共有電子対がCl側に引っ張られます。もちろん、Hにも多少電気陰性度がありますから、共有電子対が完全にClのものになってしまうわけではありません。すこし、Clよりになるということです。すると、共有電子対を自分の側に少し引き付けたClの方は少しマイナスになり、共有電子対を持っていかれそうになっているHの方は少しプラスになります。完全にではなく、「少し」というのがポイントですね。完全に共有電子対が相手に取られてしまったらイオンになってしまいますから。。汗

ちなみに、電気陰性度は周期表の右上ほど一般的に大きく、F > O > N > Clのような感じになります。

お礼

こんにちは～。
＞水素結合はN,O,FでHが挟まれているときに起きると
そうなんですね～全然知らなかったです。♯１さんが教えてくれたＵＲＬにもそんなことが書かれていました。

＞わ。。わかっていただけるかな？
あんな感じで、Ｈが挟まれているんですね！　
わかりました(＾＾)

ご回答ありがとうございます。
参考にさせていただきます！

回答No.2

ririnnnohitori

電気陰性度はわかりますか？教科書に載っていたと思うのですが。

そして、次は、どんな構造をしているかわかりますか？

これがわかれば、ベクトルの足し算で極性があるかどうかわかるのですが。（ベクトルというのは、力の向きと方向を持たせた矢印とこの場合考えてください）

力の向きと大きさを足し合わせて0になったら極性がないとわかります。

ためしにCO2とH2Oを比べてみましょう。

CとOの電気陰性度を比べると、Oの方が強いですね？そして、CO2の構造は直線構造だから、力の大きさは一緒で、向きは反対だから足し合わせると0になります。実際に書いてみると分かりやすいですよ。

H2Oの場合は、HとOでは電気陰性度はOの方が強いですね？それでもって、構造は直角よりやや広い構造になっています。これで力の向きを足してみると、0になりませんね？ということは極性があるということです。

構造がわからないときは、暗記するしかありませんが、どういった構造をしているのかわかるとこの方法で求めることができます。

ちなみに構造についてなぜこのような構造になるかというのは、自分で調べてみてください。

お礼

電気陰制度は基本的なことは、ちょっと分かっていると思います。
Ｆ＞Ｏ・・・となるやつですね。

構造がちょっと微妙です。
知っているのもあるし、わからないのがけっこうあります。
水と二酸化炭素やメタンやアンモニアとホンの有名なやつだけです・・。
構造に気をつけたいと思います。

回答No.1

ONEONE

水素結合の説明が参考ＵＲＬにあります。

有機の範囲で例えば
「酢酸をベンゼン（無極性溶媒）に溶かした場合」というのがあって
ＣＨ３Ｃ－OH…Ｏ
　　　∥　　 　　∥
　　　Ｏ…HO－ＣＨ３Ｃ
（…は水素結合）
という二量体を形成する。というようなものもあります。
無機の範囲ではその３つでしょう。

極性は分子の形と電気陰性度で決まります。
参考ＵＲＬへどうぞ
http://www2.yamamura.ac.jp/chemistry/chapter1/lecture10/lect1102.html

参考URL：

http://plaza13.mbn.or.jp/~jinsho/chemfaq/chemfaq6.htm

お礼

どうもありがとうございます！
ＵＲＬ参考にさせていただきます！
無機の範囲では三つなんですね。
覚えておきたいと思います。