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【生徒からの質問より】融点 第2話:原子間の結合をもたらしているものは何?

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こんにちは。
八千代緑が丘校の轟です。

生徒から化学についての融点についての質問から
始まったこのシリーズですが今日は第2話。

第1話
http://www.jasmec.co.jp/cgi-bin/diaryopen/diaryopen02/diary.cgi?no=2937

今日はこんなクイズから始めたいと思います。
融点の高さは、何の強さと関係があるでしょう?

答えは粒子間に働く結合力です。

融点は固体を構成している粒子の間に働いている
結合力の強さを反映しています。
一般に、融点が高い程、物質を構成している粒子
の間に働いている結合力は強いと考えられます。

結合力の大小が
共有結合 > イオン結合 > 金属結合 > 水素結合 > 分子間力
になる学校で習ったと思いますが、この順番は
何から言える結論であったか、覚えていますか?
融点の大小からこの順番を結論づけているのです。

ですから、融点について考えるということは
結合力について考えるのと一緒。
また、融点の大小の傾向の理由を理解するためには
結合のメカニズムを理解する必要があります。

そこで今回は、原子間に働くどのような引力によって
原子同士が引き付けられているのかについて
考えていきたいと思います。

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原子間に働く力として、万有引力または電磁気力が
考えられます。
この2つの力のうち、どちらの力が主に寄与している
のかを、簡単なモデルを使って考えてみたいと思います。

1個の水素原子から2Å離れたところに別の水素原子が
下図のような位置関係で配置した際、
その原子を引き寄せる万有引力と静電気力がどれぐらいの
値になるのかを計算してみました。
(Åは長さの単位の1つでオングストロームと呼びます。
1Åは10^(-10)mのことです。)

ファイル 2939-1.png
ちなみに原子半径を0.5Åとしました。

水素の原子核と電子の質量の差を考慮すると
万有引力は2つの原子の原子核によるところが
大きいですので、以下のように計算しました。
ファイル 2939-2.png

一方、静電気力は、4種類の静電気力の和として
考えました。
①左側の水素の原子核と右側の電子 の引力
②左側の水素の電子 と右側の原子核の引力
③左側の水素の原子核と右側の原子核の斥力
④左側の水素の電子 と右側の電子 の斥力
ファイル 2939-3.png

以上の計算から、原子間に働く万有引力は
静電気的な相互作用に比べて桁違いに小さい
ことがわかります。
つまり、原子間の結合は、原子核と電子の間に働く
電気的な引力によって起因している
ことがわかります。

イオン結合だけでなく、全ての結合において電気的な引力が
関係していることを覚えておいて頂きたいと思います。

では次回は、結合について書かせて頂きたいと思います。
次回もお付き合い頂ければ幸いです。

(八千代緑が丘校 轟)

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これまでの振り返り

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皆さん、こんにちは。大網白里校の山岸です。
本日は7月最終日、明日からは8月に突入です!

夏休みに入ってから、1週間程が経ちましたが、
皆さん、進捗はいかがでしょうか?

この辺りで立てた計画の進捗状況を確認し、
順調であればリズムを崩さず、8月もその調子で、
もしうまく進んでいないようであれば、一度、計画を見直し、
終わらなかった分をいつまでに完了させるのか、計画を練り直してみてください。

夏休みはまだ1ヶ月もあると油断していると、
あっという間に9月を迎えてしまいます。

学校の課題などが終わらず、
8月後半に焦ってしまわないよう、計画的に進めていきましょう!

夏期特別招待講習 2講座のお申し込みは本日が締め切りです。
是非、ご活用ください。
猛暑が続いています!適度な休養も忘れずに☆

(大網白里校 山岸)

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