ファンデルワールス力

クーロン力は通常,長距離力または遠達力とよばれるのに対して,ファンデルワールス力は短距離力または近距離力とよばれる

a 力Fが距離のみに依存すると考えて,Fがrの関数であるとしてr=1Å,2Å,3Å,4Å,5Åのときの値をプロットせよ

b 上での結果を用いて,通常0.2Mの非電解質溶液は理想的なふるまいをみせること,0.02Mの電解質溶液は顕著に理想からずれたふるまいを見せることを分かり易く説明しなさい


aは出来たのですが、bがイマイチうまい答えが判りません…
よろしくお願いします。

A 回答 (2件)

理想状態ってのは


液体を理想気体とみなすという話ね。

んで理想気体の条件は
(ⅰ)分子全体の体積が微小だとみなすこと
(ⅱ)分子同士の相互作用が小さいとみなすこと
の極限ってこと。

イオン性液体では特に(ⅱ)の条件に適さないから
理想状態からは離れる。

相互作用が大きいと分子同士が集まって
ブラウン運動が抑えられるため、外部に対する圧力が
理想状態と比べて小さくなってしまう。
したがってズレるわけだ。

その上で、具体的に、この問については
ファンデルスワールス力と、クーロン力の
大きさ(指数)の違いを見せればいい。
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この回答へのお礼

ありがとうございます!!

助かりました。

また何か知ってることありましたら、よろしくお願いしますm(__)m

お礼日時:2007/08/31 00:24

>0.02Mの電解質溶液は顕著に理想からずれたふるまいを見せる



非常に薄い濃度でイオンは遠距離に離れ、イオン間の相互作用は小さいはずですがクーロン力が大きく効くために理想からずれた振る舞いを見せるのではないでしょうか?
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この回答へのお礼

ありがとうございます!

参考になります。

お礼日時:2007/08/31 00:26

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dU=dQ-PdV=0...(1)
w=-∫PdV=-RT1∫(V1→V2)(1/V)dV=-RT1ln(V2/V1)...(2)
Q=-W=RT1ln(V2/V1)...(3)
もしこれが膨張で仕事をしたのならQはプラスで熱をもらいます。エントロピー変化は
ΔS1=RT1ln(V2/V1)/T1=Rln(V2/V1)...(4)
です。もちろん起こったことが体積の収縮でもかまわないです。そのときはエントロピー変化がマイナスになるだけです。

準静的等積変化(P2,V2,T1)→(P2,V2,T2);等積変化ならPdV=0です。(とはいうもののこれは等圧変化でもあり、ちょっと変ですね。)温度が上がるなら内部エネルギーが上がっていますから吸熱が起こります。温度が下がるなら発熱です。今度は定温でないのでエントロピー変化を直接計算します。
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だから合計のエントロピー変化は
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です。

こんどは定温変化から定圧変化です。まず定温のところは前と同じで状態は(P2,V2,T1)になりエントロピー変化は
ΔS1=Rln(V2/V1)...(4)(再掲)
ただしP1V1=P2V2ですから、V2/V1をP1/P2と書くことができます。すると
ΔS1=Rln(P1/P2)=-Rln(P2/P1)...(4)'
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定圧変化(P2,V2,T1)→(P2,V2,T2);等圧変化というもののこれは等積変化でもありますね。同じ経路になるのでエントロピー計算も
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です。質問者さんの(1)式と(2)式を比べると第二項はまったく同じものです。第一項はCvln(T2/T1)とCpln(T2/T1)で明らかに異なるものです。初期状態と到達状態が同じならエントロピー変化も同じである必要があります。どちらも(P1,V1,T1)から(P2,V2,T2)に変化した、というのならこの回答は変ですね。

一応変化の各状態を逐次見てみましょう。ガスは1 molとします。
準静的定温変化(P1,V1,T1)→(P2,V2,T1);温度を一定にしたあとでPかVのどちらか一方だけ変えるわけにはいきません。理想気体の内部エネルギーは温度のみに依存するので、
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よろしくお願いします。表題の通りなのですが
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ご教授よろしくお願いします。

Aベストアンサー

「分子間力」は文字通り、分子の間に働く力です。
引力の場合も反発力の場合もあります。少し離れていると引力であるがある距離まで近づくと反発力が働くというのは分子間力の特徴です。
その引力部分についてはいくつかの原因のものがあります。
その中のひとつがファンデルワールス力です。これは#1、#2に書かれているものです。

ファンデルワールス力が分子間力と同じ意味で使われている場合もあるので混乱しています。(正しくない使い方ですがよく見ます。)

理想気体の状態方程式はPV=nRTです。実在気体については当てはまりませんので修正が必要です。その1つがファンデsルワールスの状態方程式です。(P+a/V^2)(V-b)=nRT となります。
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ファンデルワールスの状態方程式に関係しての名前だということは確かだろうと思いますが分子間力一般ではありません。
水素や窒素、ヘリウムやアルゴンも温度を下げれば液体になります。その原因となっている分子間力はどういうものでしょうか。普通に考えられる静電的な引力による分子間力が存在しない物質でも状態変化が起こるのですから対応する分子間力が存在するはずです。それがファンデルワールス力です。ファンデルワールス力というのは分子間力一般ではなくて特別な分子間力です。

「分子間力」は文字通り、分子の間に働く力です。
引力の場合も反発力の場合もあります。少し離れていると引力であるがある距離まで近づくと反発力が働くというのは分子間力の特徴です。
その引力部分についてはいくつかの原因のものがあります。
その中のひとつがファンデルワールス力です。これは#1、#2に書かれているものです。

ファンデルワールス力が分子間力と同じ意味で使われている場合もあるので混乱しています。(正しくない使い方ですがよく見ます。)

理想気体の状態方程式はPV=nR...続きを読む

Qクーロン力とファンデルワールス力の違い

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?

A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。

Qファンデルワールス力と極性

硫化水素とセレン化水素とテルル化水素の沸点のグラフの傾きを比較すると,『硫化水素・セレン化水素間の傾き』<『セレン化水素・テルル化水素間の傾き』となりますが,
テルルの電気陰性度は,水素とあまり変わりません。少なくとも,硫黄,セレンよりもその差は小さいです。ということは,極性はほぼ無く,静電的引力は小さいはずです。
沸点は,物質の結合が強いほど高くなるということですが,『硫化水素・セレン化水素間の傾き』<『セレン化水素・テルル化水素間の傾き』となるということは,非常に小さい力であるファンデルワールス力の影響なのでしょうか?硫化水素の原子量が32で,テルルの原子量が128です。非常に小さな力が,この原子量の差で,静電的引力を覆すほどのファンデルワールス力を生み出すのでしょうか?

Aベストアンサー

H2O,H2S,H2Se,H2Teのシリーズでの沸点の比較の話ですね。
分子間力が電荷の総数(電子の総数)で決まるとします。電子の総数は
10,18,36,54です。差は18で一定です。

H2Teの沸点の値がH2S,H2Seの延長線よりも上にあるということで「ファンデルワールス力の影響がそんなに大きいのか?」という質問だと思います。

考え方が逆だと思います。
H2Te,H2Seを左に延長した線よりもH2S,H2Oが上にあるということでH2O,H2Sにはファンデルワールス力以外の力が働いている、特にH2Oの場合はズレが大きいのでその力の影響が大きいはずだ考えるのではないでしょうか。それが水素結合です。極性があれば分散力だけの場合よりも分子間力は強くなります。


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