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現在、化学を勉強している者です。水素結合についての説明が理解できません。わかりやすく教えていただけないでしょうか?また、水素結合に特徴があったらそれもよろしくお願いします。

A 回答 (4件)

要は、「電気陰性度の大きい原子に結合した水素と、電気陰性度の大きい原子の間の静電的な引力」です。


電気陰性度の大きい原子というのは、事実上、F,O,Nと考えて良いでしょう。
電気陰性度の大きい原子と結合した水素上には正電荷(δ+)が生じます。また、電気陰性度の大きい原子上には負電荷(δー)が存在します。

水素が他の原子と違うのは、その価電子が1個しかないことです。つまり、他のイオンとは異なり、H+というのは原子核(通常は陽子)のみになります。他のイオンの場合には、内側にも電子格殻が存在しますので、原子格がむき出しになることはありません。
ご存じと思いますが、原子核というのは原子のサイズに比べてはるかに小さいために、H+というのは他のイオンとは比べ物にならないほど小さいといえます。もちろん、正電荷を持つ水素というのは水素イオンとは異なりますので、原子殻がむき出しになっているわけではありませんが、電子が電気陰性度の大きい原子に引き寄せられているために、むき出しに近い状態になり、非常に小さい空間に正電荷が密集することになります。
そこに、他の電気陰性度の大きい原子のδーが接近すれば、静電的な引力が生じるということです。
そのときの、水素は通常の水素原子に比べても小さいために、水素結合の結合角は180度に近くなります。つまり、2個の球(電気陰性度の大きい原子)が非常に小さな球(水素原子)を介してつながれば、直線状にならざるを得ないということです。
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ただの静電引力と水素結合が違うのは、結合に方向性があることです。


静電引力は等方的に働きます。
イオンが一個ポンと置いてあったら、静電引力はこのイオンを中心に全方向に働きます。
一方、水素結合はNo.2さんがお書きになっているように、水素原子をはさんで、三つの原子が直線上に並ぶ形で働きます(場合によっては直線でないこともあるけど、その場合もある決まった位置に原子が並ぶ)。
つまり、水素結合をうまく利用してやることで、分子の位置関係、構造を制御することが可能となります。
質問者さんも、タンパク質やDNAといった生体分子が水素結合でもって複雑な構造を保っていることを聞いたことがありませんか?
生体系は水素結合を上手く利用しています。
近年、化学者がこれを模倣し、水素結合で分子の位置関係を制御することを広く行っています。
溶液の中で、水素結合でもって複数の分子をくっつけたり、結晶の中での分子の配列を制御したり。
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酸素原子、フッ素原子、窒素原子は電気陰性度が大きいので、これらの原子と水素原子が結合している分子(水、フッ化水素、アンモニア)では、水素原子を間に水素結合を生じます。



水H2Oで言うと、H-O-H…O-H2
この…部分が水素結合です。
アンモニアNH3なら、H3-N…H-NH2といった具合。
フッ化水素HFなら、H-F…H-F…H-F…といった具合に。

フッ化水素の構造だけ水素結合(…)を多く書きましたが、水もアンモニアもたくさん…があります。

なぜ水素結合が生じると沸点が上がるか、それはその水素結合を断ち切るために余計なエネルギーが必要とされるからです。
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説明のどの部分が理解できないのか、例示してください。



参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E7%B4%A0% …
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