【完全解決】ファンデルワールス力とはチラチラ力の事だった!

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ファンデルワールス力とは何か?分子間力との違いは?これは多くの受験生が迷っている事だと思います。

 

本当に多くの受験生がファンデルワールス力と分子間力を混同して使っています。

 

化学基礎を習っている間は何となく違いが分かっているのですが、だんだん有機に入ってくると、分子間力が大きいほど沸点が高い!とか色々な内容を聞いて混同して行きます。

 

だからこの記事では、まずファンデルワールス力とは何か?という事を徹底理解してもらおうと思っています。

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ファンデルワールス力とは?

まずタイトルをみて

「は?」

と思った人も多いのではないでしょうか?

 

「チラチラ力ってなんやねん!」

 

ええ、そうですよね。

 

今から説明していきます。

 

ファンデルワールス力は基本的に無極性分子に働く力です。

 

極性、無極性がわからん人はこの記事を読んでね。

 

分子はもちろん、色々な原子でできています。

原子は陽子と陽子の周りを回る電子でできています。

原子 チラチラ

 

あるときは電子が反対側にまわって『+』に見えます。

原子 チラチラ

あるときは電子が見えて『ー』に見えます。

このように無極性分子であっても、『+』と『ー』がチラチラ移り変わっているのです。

 

これが分子のようにカタマリになると

ファンデルワールス力 チラチラ力

のように小さな分極がチラチラ移り変わっているのです。

 

分子表面はδ+、δ-、δ+、δ+、δ+、δ-・・・のように帯電していると考えられます。

 

そこにもう1つの分子が接近するとどうなるだろう。

分子間力 チラチラ力

チラチラしていた電子が向いがわの分子と電気的引力で引き合うと電子は動きを止める。

 

するとその動きが止まって隣は電気的斥力がかからないように決定される

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こうなると隣の電子の結合が固定されると隣の電子も決まって来る。

分子間力

すると、核の周りを回っていた電子の動きがとまり、+とーが引き合うようになります。

 

この様に決まってくると+の隣に+はおかしいな!と思って隣がーになります。こうしてある程度の必然性ができます。

 

ファンデルワールス力の要因を、固い言い方(教科書に書いてあるような書き方)をすると

 

『分子の瞬間的な分極によって生じる静電気的な引力』

 

ってなるけど、

 

 

なにこれ、意味分からんwwwってなるので、

 

 

『チラチラ力』って言いました。

 

なので

ファンデルワールス力=チラチラ力の総和

だと思ってください。

 

 

ファンデルワールス力を動画解説!

もしかしたら文章では分かりにくい!

 

と思う人も居ると思うので動画で解説!

この動画ではファンデルワールス力を大きくする要因をフライングで解説しています。

 

この下のファンデルワールス力を大きくする要因を語っています。

ファンデルワールス力が大きいとどうなる?

ファンデルワールス力が大きい分子と小さい分子ではなにがちがうか?

 

それは沸点、融点が違う。

 

ファンデルワールス力が大きいと言う事は、分子同士がくっついているからバラバラになりにくい!

 

ゆえに、沸点融点が大きくなる傾向がある。

 

ファンデルワールス力を大きくする要因

これは、記述問題でよく聞かれる。「ファンデルワールス力」を大きくする要因は?

 

という『理由』を聞かれるパターンだが、

『理由』を問う問題は、どんどん

掘り下げる事が可能。

 

つまり、どういう事かと言うと、

理由

こんな感じ。

だから、分子間力を大きくするためには、分子量が大きい方がいいそのまた理由を聞かれる事がある。

 

だから、それにも答えられるようにしていかなければならない。

分子量

分子量が大きくなると、ファンデルワールス力が大きくなる理由は、チラチラ力を理解していると簡単。

 

 

分子量が大きくなる⇒陽子が多くなる⇒同時に電子が多くなる

 

これだけ!つまり、分子量が大きくなるとチラチラ力をやってくれる電子が増えるので、結合が大きくなる事で、

 

チラチラが多い方がいいでしょ!

ファンデルワールス力 分子量

 

接触表面積

これも実はファンデルワールス力=チラチラ力だと分かっているとすぐに解決する。

例えばメタンを考えると

メタン ファンデルワールス力

 

表面積が小さいからチラチラ力の数が少ない。

 

しかし、

ファンデルワールス力 表面積

このように分子の表面積が大きくなるとチラチラ力の数が多くなり、合計したファンデルワールス力が大きくなると言うわけ。

 

さらにチラチラ力が働く数だけじゃない。

 

ファンデルワールス力というのは、実は『距離の6乗に反比例する

 

よって距離が近ければ近いほど強いし、遠くなればメチャクチャ弱くなると言うこと。

 

だから接近できればできるほどうれしい。

 

でもこれだと分子量が大きいと同じ!

分子量が同じものの中でもファンデルワールス力の大きさの大小がつく事がある。

 

例を出すと、C5H12など。

ファンデルワールス力 表面積

これはメチャクチャ接触面積が広くて、チラチラを感じやすい。

 

しかし、おなじ分子式でも次の分子はどうだろうか?

ファンデルワールス力 表面積

こうなると枝分かれが邪魔で接触面積が小さくなる。すると、チラチラ結合する数が少なくなる

 

 

と言う事は距離がおおきくなってファンデルワールス力はめちゃくちゃ弱くなってしまう。

 

ファンデルワールス力 枝分かれ

こうなったら終わり。もはやどこでチラチラするの?

 

ファンデルワールス力 表面積

実際分子量が同じこいつらの沸点を左から並べると

36℃,27.7℃,10℃と

 

表面積が小さくなるにつれてどんどん小さくなる。

 

こういう理由からファンデルワールス力は接触表面積が大きいほどチラチラ力が働く数が多くなるので、ファンデルワールス力が大きくなる!

 

極性分子に比べれば小さい

よく参考書を読んでいると、極性分子は水素結合!無極性分子はファンデルワールス力!

 

 

と言う風に書いてあるかのように感じる事がある。

 

 

でも極性分子にも”一応”ファンデルワールス力は働いている。

 

 

ただ、『水素結合』のように、極性がある分子に比べると遥かに弱い

 

ファンデルワールス力は非常に弱い結合です。

 

だから、水素結合に比べると全然取るに足らない引力なのです。

実はこいつもファンデルワールス力を使っている

実は、こいつもファンデルワールス力を使っているのです。

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そうヤモリもファンデルワールス力を使っています。

 

ヤモリ ファンデルワールス力

ヤモリのこの足の指は壁でも登って行けますよね!

ヤモリ ファンデルワールス力

このようにファンデルワールス力で壁を垂直に登れるのも実は、ファンデルワールス力を使っているのです。

 

 

ヤモリはチラチラ力をうまく使って居たんですね!

 

まとめ

ここまでよんでふ〜んではだめ、ちゃんとどういう風に覚えるかと言う確認をしておく。

 

ステップ1

ファンデルワールス力は陽子の周りを電子が回る事からチラチラする。

 

ステップ2

チラチラが重なるとだんだん+ー+ーの順番が決まり、引力が働くようになる。

 

ステップ3

チラチラによる力、そう!チラチラ力が働く!

 

ステップ4

チラチラ力は電子によって起る。

 

ステップ5

分子量が大きい⇒陽子数と電子数が多い⇒チラチラ力が多い!だから、ファンデルワールス力も大きい!

 

ステップ6

チラチラ力が多いほどファンデルワールス力が大きい、つまり接触表面積が大きいほどファンデルワールス力がおおきい。

 

この流れで唱えていると確実にファンデルワールス力がなんなのか絶対に分かる!キッチリマスターしてください。

 

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2 件のコメント

  • ファンデルワールス力に関連して沸点の質問です。

    まず沸点を決める要因はファンデルワールス力(つまり分子量が大きい程沸点が高い)。
    ただし水素結合を生じてる物質の場合は水素結合>ファンデルワールス力なので水素結合があればより沸点が高くなる。

    そして、分子量も同じ。水素結合も生じてない。という時は極性があるほど沸点が高くなる。

    こういう考えであってますか?

    • そういうことになります。


      また、水素結合も見かけの分子量が大きくなることによって沸点が上がっているとも考えられます。

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