化学、アルカンの性質について 炭素数1から3の間だけ融点が下がっていくのは何故ですか？ ネットで調べ

化学、アルカンの性質について

炭素数1から3の間だけ融点が下がっていくのは何故ですか？

ネットで調べてみても見つからなかったので、わかる方教えてください。

No.2 ベストアンサー 回答者： むらさめ 回答日時： 2020/11/07 17:01

アルカンのうち、炭素が少ないメタン、エタン、プロパンの融点が下がるのは、分子の形状のによるものから来ています。

融点の以下の物質は固体です。

アルカンが固体となった時、その結合を維持する力はファンデルワールス力です。
4以上のアルカンは分子量に比例する”かのよう”に融点が上がって行きます。
でも実際は、次の炭素数が奇数の時と偶数の時で融点の上がり方が違っています。
ここで問題になるのは分子の形状で、炭素鎖の中で水素が付く位置が隣の炭素と交互になり、分子の結合の仕方に制限が加わります。
↓のリンクの図2を参照すると判ります。

http://comput-chem.net/alkane_dimer.html

アルカンの分子同士の組み合わせ(分子同士の結合の仕方)に、奇数のものと偶数のもので分子同士の相性があり、炭素数が偶数のアルカンの方が分子同士のマッチングが良く、奇数のアルカンの方は分子同士のマッチングはやや劣ります。
4以上の炭素をもつアルカンは、分子同士のマッチングの効果で奇数と偶数の炭素数で融点の上昇の仕方が変化していきますが、それでも炭素数に比例して綺麗な上昇傾向を示しています。

3以下の場合、分子同士のマッチングが関係なくなり、単純に局所的なファンデルワールス力によってのみ分子同士が固体として結合していることになります。
炭素数が1～3(1と2と言っても良いかも)では、分子同士のマッチング具合の効果が現れず、ただ分子を積み上げて固体結晶となっています。
炭素一つのメタンよりも、2つのエタンの方が、分子同士のマッチング積み重なり方に制限が加わって融点が低くなります、しかし4以上になると分子の積み重なりに分子の形状による
それにより、分子を構成する炭素数と融点が最初の方だけ少し平坦な傾向を見せます。

アルカン 融点　でヤフー検索をすると、私の回答よりも優れた答えが見つかると思うので、検索してみてください。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2020/11/07 22:10

No.1 回答者： windwald 回答日時： 2020/11/07 16:59

融点とは融解すなわち固体(多くの場合結晶)から液体へと変化(相転移)する温度のことを言います。

結晶は構成粒子、アルカンで言えば分子が規則正しく配列してできた固体です。
結晶の温度を上げていくと、分子が熱エネルギーを得て熱運動によって振動が次第に激しくなります。その振動のために規則正しく配列していられなくなるほど温度が上がったところで融解が起きます。

メタン分子は正四面体型の非常に対称性の高い小さな分子です。ですので、分子がよく密に詰まることができ、比較的温度が高くなっても整列していられますので融点が高めになります。
また、炭素数が偶数のアルカンと炭素数が奇数のアルカンでは、融点はそれぞれ違う曲線に乗ることが分かるでしょうか。炭素数が偶数のアルカンのほうが回転に対する対称性が高く、密に詰まることができます。ですので、分子量から想定される融点に対して、偶数では高めの融点、奇数では低めの融点となってしまいます。エタンとプロパンではこの影響が強く出ているのですね。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2020/11/07 22:10