クーロン力とファンデルワールス力の違い

質問

高校化学の範囲で教えてください。
クーロン力とファンデルワールス力と分子間力の違いは何なのでしょうか？

ファンデルワールス力＝分子間力＞クーロン力
ということでよいのでしょうか？

回答No.4

waamos · ベストアンサー

高校生向きに定義すると以下のようになります。
(1) クーロン力
　物理的な力の一種。
　ありとあらゆる電荷と電荷の間にはたらく引力/反発力。
(2) 分子間力
　閉殻の原子・分子の間に働く引力/反発力の総称
(3) ファンデルワールス力
　弱い分子間力の一種。引力。電気双極子の間にはたらくクーロン力が原因。

「閉殻」は、化学結合の手を持っていない状態と思えば良いでしょう。
「電気双極子」は、プラスのごく近くにマイナスの電荷があるようなペアの事です。

電気陰性度が違う原子が結合すると、電荷が偏って電気双極子になります(HClとかCOとか)。
電気陰性度が同じでも、外の影響や電子分布の揺らぎのために
電荷が偏って、一時的に電気双極子として振舞う場合があります。
前者を「永久電気双極子」、後者は「誘起電気双極子」と呼びます。これらの
双極子間のクーロン力（の平均）がファンデルワールス力の起源です。

その他の起源から生じる力もまとめて、分子間力と呼びます。

回答No.3

potachie

ファンデルワールス力。わけの分からない説明に挑戦してみます。正しい内容ではないので、理解した気になったら、あとは、大学で正しい内容を学んでください。

分子の表面には、電子が（確率の）雲として存在しています。
ある瞬間を切り取ると、
　電子があったぞ、という　－　っぽくなる部分
と
　電子がなくって、原子核が見えてるぞ、という　＋　っぽくなる部分
が存在します。
全体で、＋－がゼロになっていると思ってください。

これ、本来や揺らぐコトになっているんですが、面倒なので、そのまま固定されたと思ってください。
カンタンに考えるためにコレを磁石に置き換えると、壁に紙を留める磁石（分かります？）と同じようなモンになっていると思えば良いことになります。
壁に紙を留めるうすべったい磁石は、表がＳ極なら裏はＮ極で、全体で０です。
この磁石がたくさん箱に入っている状態でその箱を揺らすとどうなると思います？
プラマイゼロだから、くっつきも反発もしない？
お互いに反発し合う？
くっつき合って、固まってしまう？

実際にやってみると分かりますが、くっつき合ってしまうんですね。

私は、この説明しか、イメージできる形では伝えられないので、もっと良い回答の方がいたら、その方の内容で理解されてください。
理論化学で「例え」を使うと、その瞬間にその話にはウソが入ります。それを承知での説明ですので、許してくださいね。

回答No.2

htms42

クーロン力は電荷と電荷の間に働く力です。
正と正、負と負の間では反発力、正と負の間では引力です。
原子の世界でも力の基本です。
原子核の周りの電子の配置やエネルギー順位を決めているのはクーロン力です。イオンとイオンの間に働く力もクーロン力です。
分子と分子の間に働いている力を「分子間力」と言います。主に引力を考えています。分子で出来ている物質も温度を下げればくっついて液体、固体になるのですから何か力が働いているはずです。でも中性の分子の間にどういう力が働いているのでしょう。
分子は全体としては中性ですが近寄って見ると中性であるとは限りません。分子は原子が集まってできています。原子によって電気陰性度に違いがありますから電荷の分布に偏りが生じている場合があります。電荷に偏りのある分子の間には引力が働くことが出来ます。
電荷の偏りは分子の形によって双極子、四重極子、８重極子、・・・区別されます。それぞれで力の働き方が異なります。
働いている力は全てクーロン力ですがイオンとイオンの場合のように強くはありません。引力と反発力が完全には打ち消しにならずに少し残った部分から出てくる引力です。
したがって
イオン間に働くクーロン力＞分子間力
です。

Ｈ２のように同じ原子でできている分子には電荷の偏りが存在しません。でも冷やせば液体になるのですから弱くても力が存在しているはずです。Ｈｅでも同様です。
この場合の力は分散力と呼ばれています。分子間力のなかでは一番弱い力です。でも電子の総数が効いてきますから大きな分子では強くなります。
「ファンデルワールス力」はこの分散力の意味に使われている場合と分子間力の意味に使われている場合とがあるようです。
元々は気体の状態方程式（ファンデルワールスの状態方程式）の引力項に対応する力という意味だったそうです。常温で気体の物質を対象としていますから弱い力です。分子間力一般とは違うということになります。

回答No.1

noname#160321

ファンデルワールス力は「ロンドン分散力」とも呼ばれ量子論的にしか説明できません。無理に説明しようとすると「粒子内の仮想的な電荷の揺らぎが近接粒子に電荷の分極を起こさせ、それによる引力が生ずる」という訳の分からない説明になります。
少なくとも私には訳が分かりません。
明示的なクーロン力は通常ファンデルワールス力よりも強力です。静電的な双極子間の相互作用もファンデルワールス力よりも強力です。