水素結合
水素結合は、酸素(O)、窒素(N)、またはフッ素(F)などの高電気性原子に結合した水素原子を含む分子間で発生する特別なタイプの分子間力です。
* 電気陰性度: 酸素は水素よりも有意に電気陰性です。これは、水中の酸素原子がO-H結合の共有電子をそれ自体に近づけ、酸素に部分的な負電荷(Δ-)を作成し、水素に部分的な正電荷(Δ+)を作成することを意味します。
* 双極子モーメント: この不均一な電荷分布は、水分子に双極子モーメントを作成し、分子の一方の端がわずかに陰性になり、もう一方の端がわずかに陽性になります。
* アトラクション: 1つの水分子の正に帯電した水素原子は、別の水分子の負に帯電した酸素原子に強く引き付けられます。これらのアトラクションは、水素結合と呼ばれます。
なぜH₂が強い水素結合を形成しないのか
* 硫黄の電気陰性度: 硫黄は酸素よりも電気陰性が少ない。硫黄と水素の間の電気陰性度の違いは小さく、H₂sの水素の部分的な部分的な電荷がはるかに弱くなります。
* 双極子モーメントが弱い: 部分電荷が弱くなると、水と比較してh₂sの双極子モーメントがはるかに弱くなります。
* 弱い魅力: 双極子モーメントが弱いことは、あるH₂S分子の水素原子と別のH₂S分子の硫黄原子間の引力が著しく弱いことを意味します。これらの力は、水素結合よりもはるかに弱いファンデルワールスの力と見なされます。
強い水素結合と弱い水素結合の結果
* 沸点: 水中の強い水素結合は、より多くのエネルギーを壊す必要があり、硫化水素(-60°C)と比較してはるかに高い沸点(100°C)をもたらします。
* 溶解度: 水の強い水素結合は、多くの極性物質にとって優れた溶媒になります。相互作用が弱いH₂は、溶媒としてはるかに効果が低くなります。
* 密度: 水の水素結合は、固体状態(氷)よりも液体状態で密度が高いという異常な特性に貢献しています。これが氷が浮かぶ理由です。
要約: 水中の酸素と水素の間の電気陰性度の違いは強い水素結合につながりますが、硫化水素の硫黄と水素の電気陰性度の差は、相互作用が弱くなります。これは、これら2つの化合物間の特性の有意差を説明しています。