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化学の問題で、
1.HI 2.HCl 3.HF 4.HBr
で3.が一番沸点が高い理由がわかりません。
3.が水素結合だということは分かるのですが、
2.にはクーロン力が働いてますよね?
クーロン力>水素結合なら答えは2.にならないのでしょうか?

最近習った事なので理解が浅くよくわからないので、
高校の化学の範囲で教えていただけるとありがたいです。

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A 回答 (4件)

> 化学の問題で、


> 1.HI 2.HCl 3.HF 4.HBr
> で3.が一番沸点が高い理由がわかりません。

理由は、高校の化学の範囲の中にはないです。というのは、ハロゲン化水素の沸点の順序は、水素結合の大きさとファンデルワールス力の大きさとの微妙なバランスで決まっているからです。ファンデルワールス力だけを考えると沸点の高さは

 HF < HCl < HBr < HI (ファンデルワールス力だけ)

の順になります。HFが水素結合をつくることをこれと合わせて考えると、HFの沸点が高くなるので、沸点の高さは

 HF > HCl < HBr < HI (ファンデルワールス力と水素結合)

のようになります。HClの沸点が最も低くなることはいえますけど、HFの沸点とHIの沸点のどちらが高くなるのかは、この不等式からは分かりませんから、高校の化学の範囲の中には理由がない、ということになります。

http://www.keirinkan.com/kori/kori_chemistry/kor …
の中ほどにある表「分子量と融点・沸点」と図「水素化合物の融点・沸点」をみると、実験値は

 HFの沸点= 19.5℃ > -35.1℃ = HIの沸点

ですから、たしかにHFの沸点のほうがHIの沸点よりも高いことが分かります。しかし、だからといって「水素結合はファンデルワールス力に比べてずっと大きいから、ファンデルワールス力の影響など考えなくてもいいのだ」ということにはなりません。第15族元素の水素化物の沸点を同じ図と表で調べてみると

 NH3の沸点= -33.4℃ < -17.1℃ = SbH3の沸点

のようになっていて、NH3の沸点のほうが低いことが分かります。また、融点を調べてみると、それぞれ

 HFの融点=-83℃ < -50.8℃ = HIの融点
 NH3の融点= -77.7℃ > -88℃ = SbH3の融点

ですから、不等号の向きが逆転しています。これらのことから、「ハロゲン化水素の沸点の順序は、水素結合の大きさとファンデルワールス力の大きさとの微妙なバランスで決まっている」ということが分かると思います。


> 3.が水素結合だということは分かるのですが、
> 2.にはクーロン力が働いてますよね?

クーロン力を極性分子に働く力と解釈するのは、“とりあえず”止めましょう。まずは教科書にあるように、イオンとイオンの間に働く力がクーロン力だ、という理解から始めましょう。


> クーロン力>水素結合なら答えは2.にならないのでしょうか?

イオンとイオンの間に働く力がクーロン力だ、と考えれば確かに「クーロン力>水素結合」なのですけど、HIにもHClにもHFにもHBrにもイオンは含まれていないので、クーロン力は今の場合は考えなくていいです。

クーロン力を極性分子に働く力だと考えると「クーロン力>水素結合」にはなりませんし、またHFもHClと同様に極性分子ですから、答えは2.にはなりません。だからといって、HF>HCl>HBr>HIと考えられるほど単純な話ではない、ということは上で述べたとおりです。

水素結合もファンデルワールス力も“もとをたどれば”クーロン力だよ、という考え方は確かに正しい考え方なのですけど、この考え方は「クーロン力>水素結合」というシンプルな理解とは相容れないものですから、高校化学の基礎固めが終わるまでは、とりあえず忘れていてもかまわないです。
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 前の質問もそうでしたが、クーロン力と水素結合を分けて考えているからおかしくなる。


・クーロン力とは、静電気力ともいい、正の電荷と負の電荷の間に働く力です。
 ですので、イオン結合も水素結合も正の電荷と負の電荷の間に働く力で、それが分極しているか否かとは別の問題です。

 もう一点、ある物質が粒子として存在している場合、その粒子間に働く力は、基本的にクーロン力です。ファンデルワールス力もその意味ではクーロン力です。重要なポイントは、【ある物質が粒子として存在している場合】の結合は、すべてクーロン力だということ。
 それと、その粒子・ないし固体を形成している結合力は区別して考えてください。水分子を作り上げている力は共有結合ですね。しかし、塩化水素は・・と聞かれるとイオン結合というと○かというとそうではない。気体の塩化水素は一方に電子対が極端に偏った共有結合と見てもよいのです。
 結合力の比較をするとき、最も重要なのは、今それがどの状態にあるかです。

金属   金属結合----------Cu
 +   イオン結合--------NaCl
非金属    +  イオン結合-- Na(OH)
 +   共有結合-------------H2O
非金属       共有結合---ダイヤモンド

でもこれは個体の話。これらが液体を構成している場合、たとえば

HI HCl HF HBr HAt

液体/気体の相変化を考えるとき、これらは共有結合で結びついている分子ですから、その分子間に働く力はクーロン力です。★ただ、水素原子のプラスへの偏りがあるため、その結合に方向性があること。言い換えれば共有結合に関わる電子がハロゲンと水素間にあるため、水素の背後では原子核がむき出し状態であることから、特別に水素結合と呼ばれるだけです。--クーロン力のうち水素原子の正電荷と分子間の電荷の偏り--による結合だけ特別の呼称があると思えばよいでしょう。

 ではこれらの分子間の結合力・・【液相/固相間の相変化の場合】・・は、電荷がどの程度偏っているかがそれを決定しますね。どの元素でも周期表の周期が後になるほど、内側が内殻によってコーティングされていきますから、電子をひきつける力が小さくなる。=電気陰性度が小さくなる。すなわち、その順番に並べると

HF HCl HBr HI HAt

の順番で、共有結合に関わる電子がハロゲン側にひきつけられる力が弱くなる。言い換えると左にあるものほど分極が大きい。
 よって二つの分子間の結合力は

HF>HCl>HBr>HI>HAt

のはずですね。
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クーロン力は荷電粒子間(分子、イオン、電子など)に働く力です。


すなわち、水素結合もクーロン力による結合です。
質問者さんの言うクーロン力とはイオン結合のことではないでしょうか?
しかもHClはイオン結合性ではありません。ハロゲン化水素は(少なくともHAtまで)すべて共有結合性です。
よって、ハロゲン化水素の沸点を考えるならば、水素結合を考えれば十分です。
水素結合は、HとX(ハロゲン)との電気陰性度差が大きければ大きいほど強くなるため、
ハロゲンの中で一番陰性の強いFとの化合物、HFが一番水素結合が強いと考えられます。
よってHFの沸点が一番高くなる。答えは3番。
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あなたのいう「クーロン力」とはなんでしょうか?

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この回答へのお礼

極性分子に働く力だと解釈してしまっているのですが違うのでしょうか…?;
何も分からなくてすみません。

お礼日時:2010/04/02 18:24

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問題 化学」に関するQ&A: 化学の問題 中2

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Q有機化合物の融点・沸点についての考え方や覚えること

センター試験では、融点・沸点について出ることがありますが、何か覚えないといけない融点・沸点の数字はありますか?
数字以外にも、○○と△△ではどちらの沸点が低いかなどの問題に対応できるような考え方があれば教えて下さい。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

絶対に覚える必要があるのは水の融点0℃、沸点100℃だけです。
そのほかの沸点、融点の大小は以下のようなことから判断します。

(センター試験向けには1、3だけでOKの気がします。)
1.水素結合(※)がある方が沸点、融点が高い。
2.分子に極性(※※)がある方が沸点、融点が高い。
3.分子量が大きい方が沸点、融点が高い。
4.表面積が大きい方が沸点、融点が高い。
(形が球に近づくと表面積が減るので、沸点、融点が低い。)

※-OH、-NH、HFがある場合。
※※分子の対称性が低い場合。

ただし、融点の場合は、固体になったときに上手く分子が詰まるかどうかも問題になってきますので、沸点に比べると規則的では無くなることが多くなります。
(上手く分子が詰まる方が融点が高い。)
また、カルボン酸などでは2分子が会合して、あたかも分子量が2倍の分子のように振舞う(その代わり、水素結合の影響が小さくなる)というような現象も出てきます。

Q水素結合とはどういうものですか?

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ベストアンサー

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。

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。
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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...続きを読む

Q融点の高いものと低いものの違い

固体の融点は物質によってまちまちです。

融点の高いものと低いものの
違いは何処にあるんですか?

Aベストアンサー

結合の強さによります。

分子性結晶は凝集力が弱いので融点も低く、結合の強くなるイオン結晶、共有結合結晶の順に融点も高くなります。

例えば有機物はほぼ分子結合で固体になるので、室温で液体のものが多く存在します。
イオン結晶である食塩の融点は約800度C、共有結合結晶のグラファイトでは3500度C以上になります。

Q「沸点が最も高くなるのはどれか」の考え方。。。

【問題】
次の物質が100gの水に溶けているとき、沸点が最も高くなるのはどれか。
ただし、電解質は完全に電離しているものとし、
( )内の数字はそれぞれの物質の分子量あるいは式量である。

1.ブドウ糖(180) 1.8g
2.ショ糖(342) 1.71g
3.塩化ナトリウム(58.5) 1.17g
4.尿素(60) 1.8g
5.塩化カルシウム(111) 1.11g

【答え】 3番

【解説】
1. 0.01 mol
2. 0.005 mol
3. 0.02×2=0.04 mol
4. 0.03 mol
5. 0.01×3=0.03 mol

【教えてください!】
(1) 『沸点が最も高くなるもの』=『粒子のモル数が最大のもの』のようなのですが、
まず、この解釈は合っていますか?

(2)2と5についてのみ、『×2』や『×3』とするのは、何故ですか?

(3)この『×2』や『×3』が意味するものは、何ですか?

(4) そもそも、この計算式って、どうでしたっけ?(苦笑い)
※ 以前、化学を投げ出して、久々に勉強を再開しました。
すっかり忘れました。(←「+α」元から分からなかった)

(5) 問題文にある「電解質が完全に電離している」とは、どういう意味ですか?

「超」初心者相手へのご解説をお願いします。
よく考えてからお返事したいので、お礼・ポイント発行が遅くなる場合がございます。

【問題】
次の物質が100gの水に溶けているとき、沸点が最も高くなるのはどれか。
ただし、電解質は完全に電離しているものとし、
( )内の数字はそれぞれの物質の分子量あるいは式量である。

1.ブドウ糖(180) 1.8g
2.ショ糖(342) 1.71g
3.塩化ナトリウム(58.5) 1.17g
4.尿素(60) 1.8g
5.塩化カルシウム(111) 1.11g

【答え】 3番

【解説】
1. 0.01 mol
2. 0.005 mol
3. 0.02×2=0.04...続きを読む

Aベストアンサー

(1)その解釈であっています
(2)と(3)塩化ナトリウムNaClは電離するとNa+とCl-になります。
つまり1つの塩化ナトリウムから粒子が2つ出来ます
塩化カルシウムはCaCl2なので、電離するとCa2+と2つのCl-が出て来て全部で3つですので3倍します。
(4)ブドウ糖を例にとります
   ブドウ糖(180)1.8g
    この場合180というのはブドウ糖1molの重さと考えてよいです。つまりブドウ糖1molは180gになります。
なので1.8gならば0.01molになります。
以下全て同じです。
(5)完全に電離しているとしない場合は、全体のどの程度電離しているか分からなくなるので、電離する物質の粒子数が計算できません。
要するに問題として回答出来る為の条件だと思っていいです。

Q原核生物と真核生物の違い

原核生物と、真核生物の違いについて教えてください(><)
また、ウイルスはどちらかも教えていただけると嬉しいです!

Aベストアンサー

【原核生物】
核膜が無い(構造的に区別出来る核を持たない)細胞(これを原核細胞という)から成る生物で、細菌類や藍藻類がこれに属する。

【真核生物】
核膜で囲まれた明確な核を持つ細胞(これを真核細胞という)から成り、細胞分裂の時に染色体構造を生じる生物。細菌類・藍藻類以外の全ての生物。

【ウイルス】
濾過性病原体の総称。独自のDNA又はRNAを持っているが、普通ウイルスは細胞内だけで増殖可能であり、ウイルス単独では増殖出来ない。



要は、核膜が有れば真核生物、無ければ原核生物という事になります。

ウイルスはそもそも細胞でなく、従って生物でもありませんので、原核生物・真核生物の何れにも属しません(一部の学者は生物だと主張しているそうですが、細胞説の定義に反する存在なので、まだまだ議論の余地は有る様です)。



こんなんで良かったでしょうか?

Q分子結晶と共有結合の結晶の違いは?

分子結晶と共有結合の結晶の違いはなんでしょうか?
参考書を見たところ、共有結合の結晶は原子で出来ている
と書いてあったのですが、二酸化ケイ素も共有結合の
結晶ではないのですか?

Aベストアンサー

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素SiO2の場合も
Si原子とO原子が共有結合し、この結合が立体的に繰り返されて
共有結合の物質というものをつくっているのです。
参考書の表現が少しまずかったのですね。
tomasinoさんの言うとおり、二酸化ケイ素も共有結合の結晶の1つです。

下に共有結合の結晶として有名なものを挙げておきます。

●ダイヤモンドC
C原子の4個の価電子が次々に4個の他のC原子と共有結合して
正四面体状に次々と結合した立体構造を持つのです。
●黒鉛C
C原子の4個の価電子のうち3個が次々に他のC原子と共有結合して
正六角形の網目状平面構造をつくり、それが重なり合っています。
共有結合に使われていない残りの価電子は結晶内を動くことが可能なため、
黒鉛は電気伝導性があります。
(多分この2つは教科書にも載っているでしょう。)
●ケイ素Si
●炭化ケイ素SiC
●二酸化ケイ素SiO2

私の先生曰く、これだけ覚えていればいいそうです。
共有結合の結晶は特徴と例を覚えておけば大丈夫ですよ。
頑張って下さいね♪

●分子結晶
分子からなる物質の結晶。
●共有結合の結晶
結晶をつくっている原子が共有結合で結びつき、
立体的に規則正しく配列した固体。
結晶全体を1つの大きな分子(巨大分子)とみることもできる。

堅苦しい説明で言うと、こうなりますね(^^;
確かにこの2つの違いは文章で説明されても分かりにくいと思います。

>共有結合の結晶は原子で出来ている
先ほども書いたように「原子で出来ている」わけではなく、
「原子が共有結合で結びついて配列」しているのです。
ですから二酸化ケイ素Si...続きを読む

Q蒸気圧ってなに?

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか?具体的に教えてください。

Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約5分の4が窒素で、約5分の1が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できま...続きを読む

Q沸点の高い順

窒素・酸素・二酸化炭素を沸点の高い順に並べると
二酸化炭素⇒酸素⇒窒素

これで合ってますか??

Aベストアンサー

こんばんは

合っていると思います。
窒素の沸点は-196℃
酸素の沸点は-183℃
二酸化炭素の場合は難しくて、普通の状態では液体になりません。
ドライアイスは溶けずに蒸発(昇華)しちゃいますので、沸点はないことになります。
凝固点(昇華)は-78.5℃ですが、沸点は違います。
液体の二酸化炭素の沸点の最低値は5.2気圧のときに-56.6℃です。
最高値は72.9気圧の時の31℃です。
沸点ならば-56.6℃から31℃の間にあると考えて、窒素や酸素の沸点よりも高いと言ってもいいかもしれません。
凝固点を考えても3つの中では一番高い温度になりますので、「合っていると思います」とお答えしています。

Q分子量を物質量に変換、モル濃度の換算

モル濃度を求めるために、分子量を物質量に変換したいのですが、やり方がわかりません。
いや、大体は分かるのですが・・覚える自信がないのです。それというのも私は、「理解」しないとすぐ忘れてしまうのです・・。

物質量のことと、変換の仕方、それがモヤモヤとしてて・・
なるほど!って思えるような、説明求みます!

さらに、質量パーセント濃度からモル濃度への換算の仕方を教えてください。密度の求め方すら分からなくて・・・(恥)

Aベストアンサー

分子量というのは、1molあたり質量のことだとわかっていれば、出来ると思います。
分子量=質量(g)/物質量(mol) ということですね。

すなわち
物質量(mol)=質量(g)/分子量 と変換できます。

質量%濃度というのは、溶質の溶液に対する割合、つまり
質量%濃度=溶質の質量(g)/溶液の質量(g)×100
ということです。

密度というのは、1cm^3あたりの質量のことです。今回は溶液のことを考えていますから
溶液の密度(g/cm^3)=溶液の質量(g)/溶液の体積(cm^3)

モル濃度は、溶液1lあたりに溶けている、溶質の物質量ですから、
モル濃度(mol/l)=溶質の物質量(mol)/溶液の質量(l)
となります。

結局、公式を羅列しただけになってしまったけれども参考にしてください。

Qハロゲン化水素の沸点

ハロゲン化水素の沸点を相互に比較すると、フッ化水素だけが異常に高い値を示すがそれ以外は、ハロゲン元素の原子番号が大きくなるに従い(  )くなる傾向がある。
という穴埋め問題についてなのですが、僕は電気陰性度は原子番号が大きくなるにつれて小さくなっていくから、引き合う力も弱くなっていくから、答えは”低”かと思ったのですが、答えは”高”でした。
どこがまちがっているのでしょうか????
長文失礼しました。

Aベストアンサー

ハロゲン化水素の沸点は、ハロゲン化水素分子同士が互いに引きつけ合う力の強さに依存します。
質問者さんは、この引きつけ合う力が水素結合に由来したものであり、だから電気陰性度が小さくなる高周期ハロゲンになると、引力が低下して沸点が下がる、と考えられたようですね。
確かに、その理屈は正しいのですが、分子同士が引きつけ合う力にはもう一つあって、ファンデルワールス引力と呼ばれるものがあります。

これは、どんな分子の間にも働く力で、重く大きな分子になるほど強くなります。
今の場合だと、HF<HCl<HBr<HIの順にファンデルワールス力は強まります。
水素結合による引力は逆に低下していくのですが、この低下よりもファンデルワールス引力の上昇の方が圧倒的なので、結果として分子間力は強まり、沸点は上がります。

例えば、ハロゲン単体のことを考えてみてください。この場合、水素結合は働きません。フッ素はガス、塩素もガス、臭素は液体、ヨウ素は昇華性の固体、と重くなるほど沸点・融点は上がっています。
これはまさにファンデルワールス力の傾向を示したモノです。

ちなみにフッ素化合物は他のハロゲン化合物に比べ、種々の異常な性質を示しますが、これは質問者さんが書かれたようにフッ素が最高の電気陰性度を持つことと、同時にフッ素原子が比較的コンパクトであることに由来します。H-F---Hという水素結合は非常に強力ですが、周期を一つ下がってH-Cl---Hとなると、その強度は大きく低下します。

ハロゲン化水素の沸点は、ハロゲン化水素分子同士が互いに引きつけ合う力の強さに依存します。
質問者さんは、この引きつけ合う力が水素結合に由来したものであり、だから電気陰性度が小さくなる高周期ハロゲンになると、引力が低下して沸点が下がる、と考えられたようですね。
確かに、その理屈は正しいのですが、分子同士が引きつけ合う力にはもう一つあって、ファンデルワールス引力と呼ばれるものがあります。

これは、どんな分子の間にも働く力で、重く大きな分子になるほど強くなります。
今の場合だ...続きを読む


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