分子間力とは何か、またその分類方法について解説します。また、その一般的な特徴といくつかの例は何ですか。
分子間力とは何ですか?
分子間力は、一般に、電子 (極性) の存在と分布に起因して物質の分子間に発生する一連の引力と斥力です。
これらの力は自然界で発生し、より複雑な構造を達成するために原子と分子の間の結合に関与する要素とプロセスの一部であり、さまざまな種類のプロセスを通じて発生する可能性があり、そのプロセスにはさまざまな種類の力が関与します。
したがって、分子間力はさまざまな性質の分子間で発生し、凝集状態、融点と沸点、溶解度、密度など、結果として得られる物質の物理的特性の多くを決定します。
「コロイド」も参照
分子間力の重要性
分子間力は、生命に必要な力やさまざまな種類の無機物質の形成など、複雑な分子構造を構築するための基本的な力です。
さらに、得られる物質の多くの物理的特性は分子間力に依存します。分子間力は、物質の最小粒子がどの程度互いに引き合うかを決定するからです。
化学結合とは何ですか?
化学結合は、2 つ以上の原子が結合して化合物を形成するプロセスです。これにより、結果として得られる構造は、原子を個別に配置した場合よりも優れた安定性を実現します。化学結合には 2 つの分類があります。
- 共有結合。これらは、2 つの原子が外殻から電子を共有して安定した化合物を形成する化学結合です。
- 非共有結合性。 「弱い相互作用」またはより低いエネルギーと見なされ、それらは分子、イオン、および分子の一部を一緒に保持します。これらの結合は、水素結合、ファンデルワールス力、ロンドン分散力など、さまざまな種類の力によって形成されます。
分子間力の種類
イオン間力
これらは、等しい電荷を持つイオンは互いに反発し、異なる電荷を持つイオンは互いに引き合うという基本的な規則に従って、帯電した分子または原子 (電荷が正の場合はカチオン、負の場合はアニオン) の間で発生します。
イオン双極子力
それらは、イオン (荷電原子) と極性分子の間の引力です。双極子 (極性分子内で生成される) は、イオンの電荷と反対の電荷をもつイオンの端を介してイオンに結合し、その強度はイオンの電荷に比例します。
イオンが十分に大きい場合、この方法で多くの双極子を集めることができます。これらは、たとえば塩の溶解に関与する力です。
誘導されたイオン双極子力
イオンと極性分子の場合に非常に似ていますが、後者の代わりに、イオンの静電場によって双極子が誘起され、瞬間的な極性を獲得しますが、強度は低い非極性分子です。
疎水力
これは、多くの脂質の場合と同様、特定の分子が水に与える反発力に与えられた名前です。
これらの分子は、水性媒体と相互作用する表面積を最小限に抑えようとして、自己組織化して超分子凝集体を形成します。
これらのタイプの分子構造は、多くの場合、生体膜の構築を可能にするため、生命にとって基本的なものです。
水素結合
水素結合は、化合物中の水素原子が窒素、酸素、フッ素などの別の強い電気陰性原子と結合するときに発生します。
これにより、水素には部分的にわずかにプラスの電荷が残り、別の分子の他のマイナスの原子 (同じ N、O、F) と再度相互作用し、両者間の架橋または結合として機能します。
これらの結合は、水素結合した原子の電気陰性度が高いほど強くなります。
ファンデルワールス力
この名前は、分子間の特定の引力および/または斥力を指します。この力は分子内結合 (共有結合、イオン結合、金属結合) とは何の関係もありませんが、非常に特殊な場合には電磁気的または極性の性質と関係します。ファンデルワールス力は次のとおりです。
ロンドン分散軍
ファン デル ワールス力 (瞬間双極子誘起双極子力と呼ばれる) の 1 つと考えられることが多く、これらは非極性分子間でのみ発生します。非極性分子は、接近すると電子雲に歪みが生じ、相互に過渡誘起双極子を生成します。
これにより、それらが電気的に反対側の端を介して、それらが存在する電子の量に比例する力で結合することが可能になり、したがって電子は異なる方法で分散されます。
分子力を持つ化合物の例
- 細胞膜。私たちの細胞を取り囲む脂質の二重層は、疎水性の力に基づいて機能し、すべての脂質が同じように配置され、親水性の頭部が外側を向き、疎水性の本体が細胞の内側を向きます。
- DNA 鎖。 DNA の二重らせんは水素結合によって結合されており、これにより通常の固定構造が得られます。
- 酵素。それらは基質に反応し、強力かつ永続的な引力を保証するイオン間力によって引き付けられます。
- 塩の溶解。たとえば、塩化ナトリウム (NaCl) は、そのイオン (Na +および Cl – ) の電荷を持ち、水双極子の電荷密度と相互作用して、イオン-双極子相互作用を形成します。
続けて:ポリマー
参考文献
- の「分子間力」。
- バスク大学エウスカル・ヘリコ・ウンベルツィタテアの生体分子コースにおける「分子間力」。