原子間力というのは、どのような力なのでしょうか。
僕は万有引力の一種なのかと思って先生に聞いてみました。
先生には万有引力はとても小さい力なので電気的な力ではないかと言われました。
その電気的な力とは何によって引き起こされるのでしょうか?
電子や陽子による力なら分子結合やイオン結合するような気がします。
なのでそれ以外の別のものなのかなーと考えたのですが。

原子間力について教えて下さい。
よろしくお願い致しますm(__)m

A 回答 (5件)

 失礼しました。

「原子間力」なわけで、原子の間に働く力を述べればいいわけですね。
 とするとJuliusさんのいうとおり、電磁力ですね。

 教科書に載っていると思いますが、電子の動きが多くの原子間力に影響しています。
 原子軌道においては、1番内側は電子2個で安定し、2番目は8個で安定…となります。(一般的に2n^2個で安定)
 でも、電子軌道としては安定しても、電気的に偏りがあるので、+と-が引き寄せ合って、原子間に結合力ができ、様々な原子ができます。

 元素の周期表で左にあるものは、+になりやすく、右にあるものは、-になりやすい。(-になりやすい性質を電気陰性度といいます)
 なので、右端と左端のものは、顕著に電荷に偏りができます。
 炭素などは、4つの外殻電子を持ち、4つ出しても4つ取り込んでも安定なので、共有結合性の強い結びつきをします。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
♯2のほうも読ませていただきました(^^)/

電磁気力のせいなのですね。
参考にさせていただきます。

お礼日時:2003/10/19 18:24

>先生には万有引力はとても小さい力なので電気的な力ではないかと言われました。



 万有引力がとても小さな力であることは
静電気による引力とか磁石の反発とかを見ると
実感できると思います。
 万有引力がそんなに強かったら、リニア
モーターカーなんか実用化できません。
電磁気的な力のほうが強いんで、
車体が浮かぶんですね。

>その電気的な力とは何によって引き起こされるのでしょうか?

 電子と電子は反発しあう。これはクーロン力が
働くからと高校までの物理では教えますが、
このクーロン力を伝えているのは仮想光子
です。
 光子とは理系の大学でやる量子力学の
表現で、簡単に言うと光の粒です。
しかし、光は電磁波の一種であり、
電磁気学的表現をすると、波長が
非常に短い電磁波であり、ガンマー線と
呼ばれる電磁波の仲間です。

 仮想という名前がついているのは、
仮想現実という言葉の使い方と同じで、
実在する光とは少し違う、実在を
直接確認できない光子だからです。
仮想光子を観察しようとそれだけ
取り出したとすると、クーロン力が
消滅してしまうことになりますが、
実際にはそんなことがえできないから
です。

>原子間力?

 イオン結合や共有結合、金属結合等による力
の総称でしょう。
 電子の状態がそれぞれ違いますが、共通しているのは
電荷の偏りが生じていることです。 
 つまり全体として電気の量がプラスマイナスゼロの
状態でも、非常に小さな部分だけに注目すると
あるところにマイナスの電荷が偏っている分、
プラスの電荷にも偏りが生じ、この偏った
プラスとマイナスの電荷どうしの間に働く
クーロン力による引力が原子間力です。

 この電荷の偏りが物質全体で一方向に
起こると、分極という現象として観測
されます。

 この分極という現象が、気体の各分子
で起こっており、これによって生じる力を
ファンデルワールス力といいます。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
リニアモーターかーって浮いてるんですよね!
すごいですよね~。
電磁気力がすごいってことなんですね。

参考にさせていだきます。
ありがとうございました。

お礼日時:2003/10/19 18:30

原子間力とは原子間に働く相互作用の総称で、


クーロン力、ファンデルワールス力、スピン相互作用、
その他様々な結合形成の相互作用を
ひっくるめたものです。これらの相互作用を媒介する大元は、
先生の仰る通りに全て電磁気です。

「量子力学」という大学で習う物理的手法で解くことにより、
共有結合やイオン結合、ファンデルワールス力などの現象を
理解できるようになりますが、これらの原子・分子レベルの
話で登場するのは電磁気力だけであり、万有引力も、
また原子核内の相互作用(強い力・弱い力)もまず関与しません。

それでは電磁気力を媒介する物質は何かというと、
電磁波、つまり光です。これ以上詳しい説明は物理畑の人に任せます。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
全て電磁気力なのですね。

なかなか難しいですね~(^^;
参考にさせていただきます。

お礼日時:2003/10/19 18:26

 原子間力とイオン結合を区別しているのは、何か特別な意味があるのでしょうか。

分子結合? 分子間力のことでしょうかね。 共有結合とは別?

 と、前提がよく分かっていないので、雑多に書きます。

水のように酸素原子と水素原子は共有結合で、電磁力が関わっています。電子が媒介となり、水素は電子1個不足、酸素は2個過剰ということで、お互いに相殺し合って、結合しています。
 金属イオンは、電子を出す力が強く、塩素などは電子を引っ張る力が強いので、互いに+、-の電荷を持ち、その電荷の影響でイオンどうし結合し、イオン結合と呼ばれる結合をします。
 
 引用があるので、理解されている範囲かもしれませんね。

 では、原子核は?
陽子が+電荷を持ち、中性子は電荷なし。
とすると、距離的にも近く、電気的な反発があるはず。
なのに、結合力があるということは、電磁力より強力な結合力があるということになります。
 この力を物理学の世界で「強い力」といいます。
これは、中性子や陽子などの重粒子に働く力で、「グルーオン」という粒子が媒介されているといわれています。

 また、中性子が壊れる現象があるのですが、これに関わる力を「弱い力」と呼んでいます。

 量子物理学の世界では、上記3つの力に重力を加えて、4つの力で、すべての現象が成り立っているといわれています。
 お聞きになりたい内容からずれてしまったかもしれませんね。すみませんでした。
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それは、強い力のことではないですか。


核力とも呼ばれる物で、素粒子間の相互作用の力です。
力には、下記のように4つあると言われていますよね。
・重力
・電磁気力
・強い力
・弱い力
第5の力もあると言う説もありますけど。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
強い力なんてなまえの力があるんですね。
さんこうにさせていだきます。

お礼日時:2003/10/19 18:21

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QSTM AFMは表面の何を見ているの?

STMはトンネル電流で、AFMは引力、斥力(原子間力)を用いて表面原子像を測定するとか、STMは試料が導電性でなければならないとかはわかるんですけど、STM、AFMは表面の何を見ているのかよくわかりません。もし、試料が導電性ならばSTM、AFMでどんな事がわかり、どんな像が得られるのか教えてください。

Aベストアンサー

単純に言えば、STMは表面と探針間の一定電気抵抗面の凹凸を像にします。だからより電気を通すところは盛り上がって、通さないところはへっ込みます。
AFMは仰るとおり、一定の原子間力の凹凸を像にします。
よって、表面の凹凸がそのまま電気の通しやすさが同じなら同じ像が得られます。

例えば専門的な話しですがSi(111)7*7表面はSTMもAFMもほぼ同じ像が得られています。SrTiO3という物質の表面では、表面に出ている酸素だけが電気を通しにくいので(だったかな?)その部分だけSTM像では暗くなるにも関わらず、AFMでは原子が存在するので明るく出る等のちがいがあります。しかしこれらの例は全て最近開発されたノンコンタクトAFMというもので得られたAFM像のことです。

AFMにはコンタクトモードとノンコンタクトモードがあります。そのほかにもタッピングモードやフリクションモード等。一般にAFMというとコンタクトモードをさします。これは実際原子間力と言っても、かなり硬いカンチレバーを用い、表面に接触させて像を取得しなければならないので、原子像等は得られません。(一部特殊な表面除く)カンチレバーの先もかなり鋭くないので、解像度もかなり落ちます。
よって、試料が導電性のものであれば、広い範囲で大きな凹凸の表面であれば両方ともほとんど同じ像が見えます。実際、グラファイト表面や金の蒸着膜など、どっちで見てもおんなじような像です。しかしあらゆる条件で同じ像が見えるかというと見えないです。それは動作原理というよりもSTMは非接触で、AFMは接触で像をえることが一番大きな原因だからです。

こういったAFMの弱点を改善するため、真空中にて非常に鋭い先をもったカンチレバーを使い、接触させ無いように改良したのが前述のノンコンタクトモードです。このモードとSTM像を比較しだしたのが学会でもつい最近のことですのでこれから色々と面白そうなことが期待出来ます。

>試料が導電性ならばSTM、AFMでどんな事がわかり、どんな像が得られるのか教えてください。

このご質問に対しては 表面科学のVol.23(2002) に非常に正しい学問レベルでお答えが載っていますので、もし真剣にご興味がおありならばこのレベルで確認されるのがよろしいかと思います。

単純に言えば、STMは表面と探針間の一定電気抵抗面の凹凸を像にします。だからより電気を通すところは盛り上がって、通さないところはへっ込みます。
AFMは仰るとおり、一定の原子間力の凹凸を像にします。
よって、表面の凹凸がそのまま電気の通しやすさが同じなら同じ像が得られます。

例えば専門的な話しですがSi(111)7*7表面はSTMもAFMもほぼ同じ像が得られています。SrTiO3という物質の表面では、表面に出ている酸素だけが電気を通しにくいので(だったかな?)その部分だけSTM像では暗くなるにも関わら...続きを読む


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