ファンデルワールス力について。

質問

ファンデルワールス力について質問です!

HFは共有結合をしていてファンデルワールス力が働いているかつ水素結合していて

SiO2(←小さい２です!）は
共有結合しているだけで
ファンデルワールス力は働いていません。

どうしてなのでしょうか？

まず、どのような場合に
ファンデルワールス力が働くのかが
いまいちわかりません..。

明日テストなのでご回答よろしくお願いします。

回答No.3

101325

> どのような場合にファンデルワールス力が働くのか

ファンデルワールス力は、本当は、どんな場合でも働いています。分子結晶をつくる分子の間だけではなく、金属結晶をつくる金属原子の間、イオン結晶をつくるイオンの間、共有結合結晶をつくる非金属原子の間など、分子や原子やイオンが互いに触れ合うほど近い距離にあるときには、いつでもファンデルワールス力が働いています。

ですけど、ファンデルワールス力の大きさは、金属結合やイオン結合や共有結合や水素結合に比べると、ふつうはかなり小さいです。そのため、金属結合やイオン結合や共有結合や水素結合で原子や分子がイオンが結合している時には、とりあえずはファンデルワールス力のことを無視してしまっても、これらの物質の性質を説明することができます。つまり、ファンデルワールス力の「出番が無い」わけです。

それに対して、金属結合もイオン結合も共有結合も水素結合もないのに原子や分子がイオンが寄り集まっている場合があります。この場合では、もしファンデルワールス力が働いていなかったとしたら、分子や原子やイオンがバラバラになってしまいます。

ですので、ファンデルワールス力は、本当は、どんな場合でも働いているのですけど、ファンデルワールス力が働く場合と働いていない場合がある、という説明を受けたのでしたら、それは「金属結合もイオン結合も共有結合も水素結合もないのに原子や分子がイオンがくっついている場合」が「ファンデルワールス力が働いている場合」で、「ファンデルワールス力のことを無視してしまっても原子や分子がイオンがくっついている場合」が「ファンデルワールス力が働いていない場合」なのでしょう。学校で先生に確認してみて下さい。

例１：希ガス元素(18族元素)

希ガス元素の単体は、室温ではすべて気体です。気体中では原子はバラバラに動き回っています。これらの気体の温度を十分に下げてやると、これらの気体を全て液体にすることができます。希ガス原子の間には、金属結合もイオン結合も共有結合も水素結合もありません。希ガス原子がまがりなりにも凝縮するのは、原子間にファンデルワールス力が働くためです。

> HFは共有結合をしていてファンデルワールス力が働いているかつ水素結合していて

HF分子中のH原子とF原子の間の化学結合は共有結合です。HF結晶中ではHF分子が水素結合をしていて鎖状（もうちょっと詳しく言うとジグザグの鎖状）になっています（環状分子ではありません）。

　…H-F…H-F…H-F…H-F…H-F…

この鎖を束ねるチカラが、ファンデルワールス力です。一次元的な鎖が寄り集まることで三次元的な結晶が出来上がっています。ファンデルワールス力がなければ、HF水素結合鎖がバラバラにほどけてしまうので結晶を作ることができません。

例２：グラファイト

教科書などでグラファイトの結晶構造の図を見てみて下さい。グラファイト結晶中では、炭素原子は共有結合により二次元的に果てしなく広がっています。この面が積み重なることで三次元的な結晶が出来上がっています。ファンデルワールス力がなければ、面と面をつなぎ止めておくチカラが何もないので、結晶を作ることができません。ですのでグラファイトは共有結合をしていてファンデルワールス力が働いている場合になります。

> SiO2は共有結合しているだけでファンデルワールス力は働いていません。

SiO2は共有結合だけで三次元的な網目構造をつくることができます。結晶でもガラスのときでも同じです。ファンデルワールス力のことを無視してしまっても、SiO2結晶やSiO2ガラスの三次元的な構造は共有結合によって保つことができますから、これは「ファンデルワールス力が働いていない場合」になります。

> NaClの気体分子は存在しますが、その場合はイオン結合ではない。

NaClの気体分子が二原子分子なのは確かにそうなのですけど、NaCl分子は１個のNa+イオンと１個のCl-イオンがイオン結合で結びついたもの、と説明されることが多いです（もちろん高校化学の範囲外の話なので覚える必要はまったくないです）。

> 明日テストなのでご回答よろしくお願いします。

インターネットの上では、誰もが気軽に間違ったことをいうので、それをもとにテストに臨むのは、ちょっと危ないなあと思います（もちろん私の回答も間違っている可能性があります）。次からは、回答内容を先生や教科書や参考書などで確認できるくらいの、時間的な余裕をもって質問されるのがいいんじゃないかと思います。

回答No.2

noname#160321

＃１のかたには失礼ですが、ガラス中の酸化ケイ素はかなり三次元構造を持っており、そこでは石英と同じダイアモンド型構造(-Ｏ-)4Ｓｉが主体です。
ファンデルワールス力などは「出番が無い」です。
ファンデルワールス力が問題になるのは無極性の気体が凝縮する、液体窒素、液体アルゴン、液体ヘリウムの場合と、炭化水素の凝縮の場合ぐらいです。
精一杯、譲歩してファンデルワールスの状態方程式が使える程度の分子ではファンデルワールス力だけで凝縮すると考えて良いでしょう。
なお、フッ化水素は凝縮相では莫大な水素結合で線状分子や環状分子になっておりここでもファンデルワールス力はほとんど無視できます。
ファンデルワールス力と水素結合の大きさの差は、ネオン：原子量、20.2、沸点-246.08℃(27.07Ｋ)、メタン：分子量、16.04、沸点、-161.6℃(112Ｋ)、水：分子量、18.02、沸点100℃(373.15Ｋ)、フッ化水素：分子量20.00、沸点19.5℃(293Ｋ)を比べればどの位違いが有るか分ります。

回答No.1

ORUKA1951

なぜ、授業のとき聞いておかないのですか？
学校へ行くのは、そのため。でなけりゃインターネットや書籍ですむ。

そもそも、HFが気体として存在している時は、H-F間は共有結合で説明できます。（説明します）
　しかし、HFの液体では、水素結合で強くひきつけあっていますが、固体になるとたぶん(HF)6の環状分子の集合体。
　NaClの気体分子は存在しますが、その場合はイオン結合ではない。
　このように、元素や分子間で働く力は、その物質の状態によっても異なります。

　SiO2においても、水晶のような結晶の場合は分子は観察されないというか全部が共有結合で結びついている巨大分子とみなせるので、そもそも分子間力(ファンデルワールス力/水素結合など)は、ありえない。しかし、SiO2がガラスのときは、ファンデルワールス力で-(SiO2)n-の長鎖が結びついていることになります。

　金属元素・非金属元素の組み合わせは、金属元素-金属元素，金属元素-非金属元素，非金属元素-非金属元素と３通りあって、それらが気体であるか液体であるか、あるいは固体であるか、またつながり方がどうであるかによって、結合の説明は変化するもので単純に説明できるものではありません。