ハロゲン単体の沸点の傾向を分子間力の大小で説明するのに納得がいきません

ハロゲン単体の沸点は、周期が大きくなるほど高くなりますよね。その理由は、原子量が大きいほど分子間力が大きくなるからであると、説明されたものをよく見かけますがどうも納得がいきません。
ロンドン分散力の存在自体を否定するわけではなく、単純に質量の大小によるのではないかと思います。なぜなら、m<v^2>∝Tだから、同じ温度でも質量が重ければ分子の飛行速度は遅くなるので、その影響が無視できないと思うからです。
とはいえ、ロンドン分散力による影響と、私の考えと、どちらの影響が大きいのか確信が持てません。何か、参考になる文献など、紹介していただけませんでしょうか。

No.5 ベストアンサー 回答者： stomachman 回答日時： 2015/08/11 16:07

運動エネルギーが相手の分子が生じるポテンシャルエネルギーに比べて大きいかどうかですよね。

温度で決まるエネルギー分布（ボルツマン分布）に分子の速さは関係ないわけで、つまり、問題は速さじゃなく、運動エネルギー。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
なるほど納得です。エネルギーで考えるべきところ、質量や速さで考えてもうまくいかないはずです。

お礼日時：2015/08/16 17:39

No.4 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2015/08/07 18:43

＞あくまでも粒子の慣性質量が、沸点に影響を及ぼすのではないかという風に思うのです。

　完成質量も重力と同じですけど・・・一般相対性原理・・
　とても電磁気力に歯向かえる大きさではありません。数トンの車が小さな電磁ブレーキで止まってしまう。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

確かに、力のスケールは、重力（物体の運動）＜＜電磁気力なのでしょうけれども、現実にロンドン分散力と分子の重力がどれくらいのスケールなのか分からないので、ORUKA1951さんの解釈の仕方では、私は腑に落ちません。

分子とロンドン分散力の間の関係は、数tの車と電磁ブレーキのアナロジーで説明ができるものなのかどうか・・・。

お礼日時：2015/08/16 17:38

No.3 回答者： 101325 回答日時： 2015/08/03 09:28

m<v^2>∝Tなので、同じ温度でも質量が重ければ分子の飛行速度が遅くなるのは確かです。

ですけど、同じ温度で質量が同じであれば、液相にある分子の<v^2>は気相にある分子の<v^2>と全く同じになります。ですので、分子の質量が大きいほど液相から気相に分子が移る速さが遅くなるのは確かですけど、気相から液相に分子が移る速さも同じ割合で遅くなります。ということで、<v^2>の違いは、ハロゲン単体や希ガスの蒸発速度には影響しますけど、沸点の高低には影響しません。

液相と気相で<v^2>が同じになることについては、液体の古典統計力学について調べてみてください。
ハロゲン単体や希ガスの沸点の違いがロンドン分散力でほぼ説明できることについては、レナード-ジョーンズ流体の分子動力学について調べてみてください。

この回答へのお礼

解答ありがとうございます。
教えていただいた内容を元に大きな図書館で本を探してみましたが、なかなか、思ったものに当たりませんでした。
速度が遅ければ、相手粒子のポテンシャルから脱け出せないような気がして仕方がありません。
頭が固くていけませんね。

お礼日時：2015/08/07 18:35

No.2 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2015/08/02 12:53

＞ロンドン分散力の存在自体を否定するわけではなく、単純に質量の大小によるのではないかと思います。

　なぜそう思われるのかが不思議です。物体間に働く4つの力を弱い順に並べ、重力を1とすると
重力　　　　　　1
弱い力　　　　10¹⁵
電磁相互作用　10³⁸
強い力　　　　10⁴⁰
　下敷き一枚の静電気で、巨大な地球による重力に逆らって髪の毛持ち上げられるでしょ。質量に働く重力なんて分子間には何の役にも立たない。

この回答へのお礼

解答ありがとうございます。
私は、決して、分子・原子に働く重力や、それらが互いに及ぼしあう万有引力の影響を気にしているのではありません。
あくまでも粒子の慣性質量が、沸点に影響を及ぼすのではないかという風に思うのです。

お礼日時：2015/08/07 18:26

No.1 回答者： Saturn5 回答日時： 2015/07/31 23:06

おっしゃる通り、無極性分子の間に働く力はロンドン分散力です。

分子間の引力による相互作用はこの１％くらいです。

ただ、ロンドン分散力はほぼ原子半径に比例します。
同一周期では原子半径と原子量もほぼ比例してしまうので、
結果的にロンドン分散力は原子量にほぼ比例する大きさになります。
ということで、無極性分子の沸点と原子量を関連づけることが多く
なっています。

この回答へのお礼

解答ありがとうございます。
周期増加→原子半径増加→原子表面積増加→分散力増加
という理屈も理解できるのですが、質量による影響と分散力による影響
どちらが大きいのか、確信を持てません・・・。

お礼日時：2015/08/07 18:35