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なぜ窒素はリン固体中に通常の温度でガスであるのですか?

窒素がガスであり、リンが通常の温度で固体である理由の内訳は次のとおりです。

分子間力

* 窒素(n₂): 窒素は、強力なトリプル結合によって一緒に保持されている珪藻分子(n₂)として存在します。ただし、n₂分子間の分子間力は、ロンドン分散力の弱いです。これらの力は、電子分布の一時的な変動から生じ、それらを非常に弱くします。

* リン(P): リンはさまざまな形で存在しますが、最も一般的なのは四面体分子である白リン(P₄)です。リン原子は、n₂分子と比較して、p₄分子内でより強力な共有結合を形成します。 さらに、リンは、リン原子のサイズが大きいため、より強い分子間力を示し、偏光が大きくなり、ロンドン分散力が強くなります。

分子構造

* 窒素(n₂): 窒素原子のサイズが小さく、強力な三重結合により、隣接する分子との相互作用のための最小限のスペースを持つ非常にコンパクトな分子が生じます。これにより、分子間力の強度が最小限に抑えられます。

* リン(P₄): 4つのリン原子を備えた白リンの四面体構造により、分子間のより大きな相互作用とより強い分子力が可能になります。

要約

より弱い分子間力と窒素のコンパクトな分子構造の組み合わせにより、室温でガスが生じます。対照的に、リンのより強い分子間力とより複雑な構造は固体状態につながります。

追加因子:

* 同種: リンは複数の同種(異なる構造形態)に存在し、それぞれが分子間力が異なる。たとえば、赤リンはよりポリマー構造を持ち、室温で固体です。

* 結合: 窒素のトリプル結合は非常に強く、n₂分子は非常に安定しており、破壊に耐性があります。

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