物質の構成と化学結合(知識)の問題
分子の形と極性、分子間力と沸点について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。
- ア 二酸化炭素 分子は、炭素原子と酸素原子の間の結合に極性があるので、分子全体としても極性分子である。
- イ アンモニア 分子は三角錐形であり、分子全体としては無極性分子である。
- ウ 14 族元素の水素化合物 、、、 では、分子量が大きいものほど沸点が高い。
- エ フッ化水素 の沸点は、ハロゲン化水素 、、、 の中で最も低い。
- オ 水素結合は、ファンデルワールス力よりも弱い分子間の結びつきである。
この問題で使うもの
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
分子の極性は結合の極性と分子の形で決まること、沸点は分子間力の強さで決まることを使おう。
ヒント 2
構造が似た分子では分子量が大きいほどファンデルワールス力が強い。また、・・ と結合した をもつ分子は水素結合をつくり、沸点が異常に高くなる。
ヒント 3
ア・イは分子の形から極性を考え直すと誤りとわかる。エ・オは水素結合の強さを考えると判断できる。
答えと解説
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ウ
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解説を読む
分子の極性は、結合の極性と分子の形の両方で決まる。また、分子からなる物質の沸点は分子間力が強いほど高く、構造が似た分子ではファンデルワールス力は分子量が大きいほど強い。水素結合は、電気陰性度の大きい 、、 の原子と結合した水素原子が、ほかの分子の 、、 の原子との間につくる結びつきで、ファンデルワールス力より強い。
- ア 誤り。 結合には極性があるが、 は直線形の分子なので、2 つの結合の極性が打ち消し合い、分子全体としては無極性分子である。
- イ 誤り。 は三角錐形で、3 つの 結合の極性が打ち消し合わないので、極性分子である。
- ウ 正しい。14 族元素の水素化合物はどれも正四面体形の無極性分子で、分子間にはたらく力はファンデルワールス力である。構造が似た分子では、分子量が大きいほどファンデルワールス力が強くなるので、沸点は の順に高くなる。
- エ 誤り。 は分子間に水素結合をつくるので、分子量が最も小さいにもかかわらず、ハロゲン化水素の中で沸点が最も高い。
- オ 誤り。水素結合は、ファンデルワールス力よりも強い分子間の結びつきである(共有結合よりは弱い)。
よって、最も適当なものはウである。
別解
ア: CO2 は直線形で、C=O の極性が打ち消し合うため無極性分子。誤り。
イ: NH3 は三角錐形で、N-H の極性が打ち消されず極性分子。誤り。
ウ: CH4、SiH4、GeH4、SnH4 はいずれも無極性分子で、分子量が大きいほどファンデルワールス力が強くなり、沸点が高くなる(約 -162、-112、-88、-52 ℃)。正しい。
エ: HF は分子間に水素結合がはたらくため、HCl、HBr、HI より沸点が高く(約 20 ℃)、最も低くはない。誤り。
オ: 水素結合は、ファンデルワールス力より強い分子間の結びつき(共有結合よりは弱い)。誤り。
よって ウ。