結晶について　高校化学I

Question

問題を解いてて疑問に思ったのですが、
正誤問題、17族および、18族元素の単体の分子間力は弱いので、それらの単体は常温常圧ですべて気体もしくは単体である。
とあり、答えは×なのでたぶん「全て気体もしくは液体」ってのがヨウ素とアスタチンが固体なのでここが不適だと分かるのですが・・・
「17,18族の元素の単体の分子間力は弱いので・・・」ってのは一般には当てはまりますよね？とくに18族は気体なので。
でもなんで18族の元素の単体は分子間力がよわいのですか？
分子間力っていうのは「分子の質量または分子量が増えるほど強く働く」ってのを覚えました
けど、確かに同族で比較するとそうなのですが、16族のSとハロゲンのBrを比較したら、Sのほうが分子量が低いのに、Sは固体でBrは液体です。

分子結晶とか色々の違いがいまいちわかりません。
金属のかたまりは分子結晶とは違うんでしょうか・・・？
金属結晶は最外殻電子が自由電子となって、結合して・・・って感じだと覚えてますが、それと分子結晶は何が違うのか？　自由電子がないってところでしょうか・・・？　けど、そうなると価数プラスマイナス０にならない気が・・・　でもヨウ素はI２っていう風になりますよね。　IとIって希ガスの一個前だから最外殻に1個スペースがあって、それなのになんで分子になれるのでしょうか・・・　これも金属結合に似てる気がするのですが・・・　と書いててすごくまとまりがなくなってしまいましたが、自分でもごっちゃになってしまっているもんで、よろしくお願いします。

west307 · Accepted Answer

＞でもなんで18族の元素の単体は分子間力がよわいのですか？
＞分子間力っていうのは「分子の質量または分子量が増えるほど強く働く」ってのを覚えました。

比較するのは「分子」の質量です。「原子」の質量ではありません。分子式を把握しないと，分子量を考えることはできませんね。

18族元素は単原子分子，17族元素は，共有結合して2原子分子として存在しますね。
ですので，たとえば同周期のFとNeで考えると，F－F（分子量38）とNe（分子量20）の分子量の比較になります。すると，18族のNeの分子量の方が小さく，分子間力が弱いことが想像できますね。


＞けど、確かに同族で比較するとそうなのですが、16族のSとハロゲンのBrを比較したら、Sのほうが分子量が低いのに、Sは固体でBrは液体です。

ここでも＜原子量＞で比較してしまっていますね。比較するのは分子量です。BrはBr2で分子量は160です。一方，Sは様々な同素体がありますが，一般にはSが8個環状につながったS8（分子量256）の構造を持ちます（無機で習います）。分子量で比較すると納得できたでしょうか？


＞分子結晶とか色々の違いがいまいちわかりません。

すべての物質が分子を作るわけではありません。分子を作らない物質の方が多いです。

そもそも分子とは，H2のように，原子がある決まった数結合し，安定化している状態です。
H2はありますが，H3はありません。水素は必ず2個で安定化するのです。
一方，Feなどはこういった分子は作りません。原子いくつで安定，という決まった数はないのです。

で，結晶についてまとめると，次のようになります

金属と金属　→　金属結合　→　分子は作らずに結晶になる（金属結晶）
金属と非金属　→　イオン結合　→　分子は作らずに結晶になる（イオン結晶）
非金属と非金属　→　共有結合　→　分子を作る　→　結晶になる（分子結晶：I2など）
　　　　　　　　　　　　　　　　↓
　　　　　　　　　　　分子は作らず，直接結晶になる（共有結合結晶：ダイヤモンドなど）


（↑うまく反映されるかな？非金属同士は，途中で２つに分かれます）

＞金属結晶と分子結晶は何が違うのか
金属結晶は分子という単位の物質を作れません。原子（陽イオンというべきか？）同士が自由電子を介してくっついています。
分子結晶は一度分子という単位の物質を共有結合という強固な結合で作り上げ，その分子同士が分子間力という弱い引力で集まって固体になっています。

＞IとIって希ガスの一個前だから最外殻に1個スペースがあって、それなのになんで分子になれるのでしょうか・

共有結合をしっかり勉強しましょう（新課程では化学IIになるのかな？）。最外殻電子が７でお互い電子が１つほしいものどうしです。I2が分子を作るイメージは・・・

二つの原子が，それぞれ価電子を1つずつ，お互いの間に置きます。それぞれ6個ずつもち，お互い出した計2個の電子が間にある状態です。そしてこの２個の電子を，両方が使って良いとします。（共有ですね）すると，2つの原子とも，自分が8個電子を持っていると錯覚し，満足するのです。でもこれは，２つの原子が常にくっついていないとダメですね。そして，3人目以上が来るとややこしい話になってしまいます。ですので，I2で安定。分子という単位になるのです。

もう一つ，金属原子（Naなど）は電子が「余っている」ので自由電子となりますが，非金属原子のIは電子が「足りない」ので，同じような結合はできませんね。

新課程では，結合の詳細が化学IIになってしまい，化学Iだけで考えれば考えるほどわからなくなってしまいますね。ああ，旧課程の方がわかりやすかった・・・・（涙）

w-palace · Answer

質問内容が不明確でどう答えて良いか困りますが、まず、いえることは分子に関する認識が希薄です。
１８族は単原子分子で、１７族は２原子分子です。つまり、両者の原子が同程度なら分子量は１７族が２倍ということになります。そのため、周期表で隣接する１７族と１８族の単体を比較すれば前者の方が分子間力は大きくなります。

＞16族のSとハロゲンのBrを比較したら、Sのほうが分子量が低いのに、Sは固体でBrは液体です。
Sは単原子分子ではありませんので、Sの分子量というものは考えられません。同様にBrが液体なのではなく、Br2が液体です。分子量は原子量の２倍です。

金属にも分子はありません。原子が金属結合でつながっているということであり、原子間を自由電子が動き回っているということです。

もう一度、イオン結合、共有結合、金属結合の区別と、分子とは何かということについてじっくりと復習した方が良いと思います。それがわかれば、ご質問の解答もわかってくると思います。

結晶について 高校化学I

＞でもなんで18族の元素の単体は分子間力がよわいのですか？

質問内容が不明確でどう答えて良いか困りますが、まず、いえることは分子に関する認識が希薄です。

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