分子間の力は、化合物の物理的および化学的特性を決定する上で重要な役割を果たします。このブログでは、これらの力が私たちが供給する化合物であるC3B10H13BRの特性にどのように影響するかを掘り下げます。
分子間力を理解する
分子間の力は、隣接する粒子（原子、分子、またはイオン）間で作用する引力または反発の力です。ロンドンの分散力、双極子 - 双極子力、水素結合など、分子間力にはいくつかの種類があります。
ロンドン分散勢力は最も弱い分子間の力であり、極性であろうと非極性であろうと、すべての分子に存在します。それらは、分子内の電子のランダム運動のために形成された一時的な双極子から生じます。ロンドン分散勢力の強度は、分子のモル質量と分子の表面積に依存します。より多くの電子を持つより大きな分子は、一般にロンドン分散力が強くなっています。
双極子 - 双極子は極分子間で発生します。極性分子は、異なる電気性を持つ原子間の電子の不均等な共有のために、永久的な双極子モーメントを持っています。ある極性分子の正の端は、別の極性分子の負の端に引き付けられます。
水素結合は、水素原子が高強性原子（窒素、酸素、フッ素など）に結合され、隣接する分子の別の電気陰性原子に引き付けられるときに発生する特別なタイプの双極子相互作用です。水素結合は、典型的な双極子力よりも強く、双極子力が強く、発生する化合物の特性に大きく影響します。
C3B10H13BRの物理的特性に対する分子間力の影響
融点と沸点
化合物の融点と沸点は、その分子間力の強度に直接関係しています。分子間力が強くなるには、より多くのエネルギーが壊れる必要があり、融点が高くなり、沸点が高くなります。
C3B10H13BRの場合、分子に臭素（BR）の存在が極性になります。臭素は炭素や水素よりも電気陰性であり、分子に双極子モーメントを生み出します。これにより、常に存在するロンドンの分散力に加えて、双極子の力が生じます。
C3B10H13BRのロンドン分散部隊は、分子の比較的大きなモル質量のために比較的強いです。複数の原子（炭素、ホウ素、水素、臭素）の存在は、多数の電子に寄与し、一時的な双極子の強度を高めます。双極子 - 双極子力は、分子間魅力をさらに強化します。その結果、C3B10H13BRは、同様のモル質量の非極性化合物と比較して、比較的高い融点と沸点を持っています。
溶解度
溶解度は、分子間力の影響を受ける別の特性です。一般的なルールは「溶解するようなような」です。つまり、極地化合物は極性溶媒に溶解する傾向があり、非極性化合物は非極性溶媒に溶解します。
極地化合物であるC3B10H13BRは、水やエタノールなどの極性溶媒に溶解する可能性が高くなります。 C3B10H13BR分子と溶媒分子の間の双極子 - 双極子力は、溶質と溶媒内の分子間力を克服し、溶質を溶解できるようにします。ただし、C3B10H13BR分子の比較的大きな非極部（炭素 - ホウ素 - 水素フレームワーク）のため、溶解度は制限される場合があります。
非極性溶媒では、C3B10H13BRの溶解度が低いと予想されます。非極性溶媒分子は、C3B10H13BR分子内の双極子 - 双極子力よりも弱いロンドン分散力を介してC3B10H13BRとのみ相互作用することができます。
粘度
粘度は、流れに対する流体の抵抗の尺度です。それは分子間力の強度に関連しています。分子は互いにより強く引き付けられ、互いに移動するのがより困難なため、分子間の力が強くなります。
双極子 - 双極子力とロンドン分散力を含むC3B10H13BRの分子間力は、その粘度に寄与します。 C3B10H13BRが液体状態にある場合、分子はこれらの力のために一緒に固執する傾向があり、分子間力が弱い非極液液と比較して流れに対してより耐性になります。
化学反応性と分子間力
分子間力は、C3B10H13BRの化学反応性にも影響を与える可能性があります。臭素原子の存在による分子の極性は、化学反応におけるその反応性に影響を与える可能性があります。
C3B10H13BRの双極子モーメントは、核化生物または電気依存症による攻撃を受けやすくなる可能性があります。たとえば、臭素原子に隣接する部分的に陽性の炭素原子は、求核剤によって攻撃される可能性があります。分子間力は、反応中の分子の方向にも影響を与える可能性があります。分子間力が強い場合、分子がより秩序化される可能性があり、反応メカニズムに応じて反応を強化または妨害する可能性があります。
他の関連化合物との比較
C3B10H13BRにおける分子間力の役割をよりよく理解するには、それを他のいくつかのホウ素 - クラスター化合物と比較しましょう。
98％P-カルボレーン、パラ-CarboraneCAS：20644-12-6非極地化合物です。それは主にロンドンの分散勢力を経験します。 C3B10H13BRと比較して、パラ - 分子間力が弱いため、カルボレーンは融点と沸点が低くなります。その溶解度の挙動も異なります。これは、非極性溶媒に溶解する可能性が高いためです。
ナトリウムoctahydrotriborate nab3h8,12007-46-4イオン化合物です。イオン化合物の分子間力はイオン結合であり、C3B10H13BRの分子間力よりもはるかに強いです。ナトリウムの八量生乳液は非常に高い融点と沸点を持ち、イオンと極性溶媒分子の間の強い相互作用のために極性溶媒に非常に溶けます。
Dodecahydro -Arachno-ビス（硫化ジエチル）デカボラン、32124-79-1、C8B10H32S2比較的高いモル質量を持つより大きな分子です。それは強いロンドンの分散勢力を持っています。ただし、それは非極性であるため、C3B10H13BRに存在する双極子双極子力がありません。分子間力のこの違いは、溶解度や反応性など、異なる物理的および化学的特性につながります。
結論
分子間力は、C3B10H13BRの物理的および化学的特性に大きな影響を与えます。ロンドンの分散力と双極子力の組み合わせにより、その融点と沸点、溶解度、粘度、反応性が決定されます。これらの力を理解することは、さまざまな用途でのC3B10H13BRの挙動を予測するために不可欠です。
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参照
- Atkins、P。、＆De Paula、J。（2014）。物理化学。オックスフォード大学出版局。
- McMurry、J。（2016）。有機化学。 Cengage Learning。