【完全解決】ファンデルワールス力とは？働くものと働かないものに違いある？

こんにちは。

このような疑問点を徹底的に解決していこうと思います。

なんとなくでしか理解していない人も多い分野なので、ここはキッチリ理解しておきましょう。

ファンデルワールス力とは？

こんな書き方をされても一ミリもわかりませんよね。僕も答え知らないと絶対にこれで理解できません。

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。

あるときは電子が反対側にまわって『＋』に見えます。

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

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。

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

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。

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の大小関係とその原因

分子量

分子量が大きいほどファンデルワールス力が大きいです。その理由は、「分子量が大きくなればなるほど用紙が大きくなり、同時に電子が多くなるからです。

 

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！

 

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

 

表面積が小さいからチラチラ力の数が少ない。

 

しかし、

このように分子の表面積が大きくなると接触しやすくて小さい引力が多くなります。すると、合計したファンデルワールス力が大きくなるというわけです。

ファンデルワールス力というのは、距離の６乗に比例します。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。

なので、直鎖（枝分かれがない）方が、分枝（枝分かれがある）よりも近づきやすいので

 

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。

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？

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。

 

こうなったら終わり。もはやどこでチラチラするの？

 

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！

 

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。

豆知識：ファンデルワールス力はヤモリにも働いている

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。

そうヤモリもファンデルワールス力を使っています。

 

ヤモリのこの足の指は壁でも登って行けますよね！

このようにヤモリが壁をゴリゴリ登っていけるのもファンデルワールス力を使って壁の分子と

ファンデルワールス力まとめ

 

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。