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分子間力(ぶんしかんりょく、(英: intermolecular force)は、分子同士や高分子内の離れた部分の間に働く電磁気学的な力である。 力の強い順に並べると、次のようになる。 これらの力はいずれも静電相互作用に基づく引力である。イオン間相互作用、水素結合、双極子相互作用は永続的な陽と陰との電気双極子により生じるが、ファンデルワールス力は電荷の誘導や量子力学的な揺らぎによって生じた一時的な電気双極子により生じる。永続的な電荷により引き起こされる引力や斥力は古典的なクーロンの法則で示されるように距離の逆二乗と電荷の量により決定づけられる。前3者の相互作用の違いは主に関与する電荷量の違いであり、イオン間相互作用は、整数量の電荷が関与するため最も強い。水素結合は電荷の一部だけが関与するため、1ケタ弱い。双極子相互作用はさらに小さな電荷によるため、さらに1ケタ弱い。 非常におおざっぱに捉えると、力の大きさは以下のようになるだろう。イオン間相互作用 1000水素結合 100双極子相互作用 10ロンドン分散力 1分子間の万有引力 10-35(参考) イオン間相互作用とは、帯電したイオンの間で生じる相互作用である。同種の電荷は反発し、異なる電荷は引き合う。 水素結合は、フッ素や酸素や窒素、など電気陰性度の高い原子に水素が共有結合している場合に起こる。この場合、極性分子が生じる。水素原子は1よりも小さな正電荷に帯電し、その結果、付近の別の分子に含まれる酸素など負に帯電した原子と相互作用を起こすのである。この結果、二つの分子を結びつける安定した結合が生じる。重要な例として水分子を挙げる。H|O←---→H-O-H|H 水素結合は自然界の至る所に見つかる。水素結合のために、水は奇妙な性質(訳注:酸素以外の他の16属元素の水素化物と比較した場合の水の異常に高い沸点、氷の特別な結晶構造など)を帯びるようになり、地球上の生命が存続できる。水素原子と窒素原子の間の水素結合によって、DNA分子内の2つのらせん構造同士が結び付いている。 双極子相互作用は、永久双極子となっている二つの分子間で働く力である。水素結合は、双極子相互作用の特に強いものと考えることもできる。1921年にウィリアム・ヘンドリック・ケーソム(Keesom)が最初に数学的に記述したことから、ケーソム相互作用とも呼ばれている。双極子相互作用は、イオン間相互作用と同じ理由で生じるが、電荷の一部だけが影響を及ぼすため、力が弱い。双極子相互作用の例として塩化水素がある。(+)(-) (+)(-) H-Cl-----H-Cl 電荷的に中性な原子や分子においても分子間力が作用する。気体が冷却されて液体や固体になるのは、分子間力が存在するためである。
分類
イオン間相互作用
水素結合
双極子相互作用
ファンデルワールス力
イオン間相互作用詳細は「イオン間相互作用」を参照
水素結合詳細は「水素結合」を参照
双極子相互作用
ファンデルワールス力詳細は「ファンデルワールス力」を参照