コア コンセプト
水は地球上で最も豊富な物質の 1 つで、その表面の 71% を占めています。このチュートリアルでは、水の極性と、それが水の最も重要な特性のいくつかをどのように生み出すかを学びます.
他の記事で取り上げるトピック
- 極性共有結合とは?
- 極性と非極性の結合と分子
- 電気陰性度とは
- VSEPR 理論
- 溶質とは?溶媒と溶質の例
分子が極性を持つとはどういう意味ですか?
定義上、極性分子は部分的に正の端と部分的に負の端を持っています。分子は、その原子間に不均一な電子の分布を持つことによってこれを達成します。つまり、電子は他の原子よりも 1 つの原子の近くに集まるため、1 つの原子が他の原子よりもわずかに負になります。さらに、これらの原子は、部分電荷が互いに相殺されないように配置する必要もあります。
水は極性ですか?
上で述べたように、極性であるためには、分子は極性共有結合を持ち、非対称でなければなりません。
水には極性共有結合がありますか?
酸素の電気陰性度は 3.5、水素の電気陰性度は 2.1 で、両者の電気陰性度の差は 1.4 です。極性共有結合の原子は、一般に電気陰性度が 0.4 ～ 1.7 の差があります。したがって、水分子の O-H 結合 (O 末端が部分的に負で、H 末端が部分的に正) は極性共有結合です。
水は非対称ですか?
水分子の酸素原子は 2 つの水素原子と 2 つの孤立電子対に結合し、立体数 4 になります。VSEPR 理論によると、立体数 4 は、水の電子形状が四面体であることを意味します。さらに、その立体数には非共有電子対が 2 つ含まれているため、水の分子構造は曲がっています。曲がった構造は、水分子に非対称性を与えます。
結論として、水は極性です 極性共有結合があり、非対称であるためです。
水の極性から何が生まれますか?
普遍的な溶媒としての水
溶解度の黄金律を思い出してください。したがって、極性溶媒としての水は、極性溶質を容易に溶解します。それがどのように溶解するかは次のとおりです。水の部分的に正の水素原子が溶質の負に帯電した原子にラッチされ、水の部分的に負の酸素が溶質の正に帯電した原子を引き付けます。そうすることで、水は溶質の共有結合またはイオン結合を解離し、溶質の原子を互いに分離します。
ただし、水は油やワックスなどの非極性溶質を溶解できません (黄金律を覚えておいてください )、「万能溶剤」というタイトルは少し誤解を招くものになっています。
水素結合
水の極性により、水素結合を形成することができます。これは、通常の双極子間分子間力のより強力なバージョンです (そして NOT その名前が示すように、共有結合またはイオン結合の一種)。水素結合は、ある分子の部分的に正の H 原子 (通常は N、O、または F 原子に結合) と別の分子の部分的に負の原子 (通常は N、O、または F) との間で発生します。水の場合、1 つの水分子の H 原子と別の水分子の O 原子の間で水素結合が発生します。
水素結合により、水の凝集性、接着性、および高沸点が得られます。
結束
凝集力とは、同じ種類の分子間の引力を指します。つまり、凝集力の強い分子同士はくっつきやすいのです。強力な水素結合を形成する能力のおかげで、水はそのような分子の 1 つです。
水分子は互いにくっつくのが好きで、その粘着性 (凝集力) によって水の表面張力が生じます。表面張力とは、液体の表面が弾性膜のように振る舞うことによって外力に抵抗する能力です。水の場合、その表面張力により、下の写真のアメンボのように、小さな昆虫は泳いだり浮いたりする必要なく水を横切ることができます。
接着力
接着とは、異なる種類の分子間の引力を指します。水の極性により、他の極性分子にくっつくことができます。したがって、分子の極性が高ければ高いほど、水は分子にくっつきやすくなります。
水の粘着力と凝集力により、水は毛細管現象を実行できます。毛細管現象の間、水は重力の助けを借りずに、または重力に逆らってでも、狭い空間を流れます。日常生活の多くのプロセスは毛細管現象に依存しているため、これは重要です。毛細管現象は、水が一部の植物の根に到達するのを助けます。毛細管現象により、ペーパー タオルやスポンジが水を吸収します。さらに、薄層クロマトグラフィーなどの一部の科学的手法は、毛細管現象を利用しています。
参考文献
- 便利な元素水素
- 酸素:最も用途の広い元素
- K
- クロマトグラフィーとは
- 化学の解法とは?
