ハロゲンの原子半径が増加すると沸点が増加するのはなぜですか?

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著者: Robert Simon
作成日: 22 六月 2021
更新日: 16 11月 2024
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グループ7(17):ハロゲン| Aレベルの化学| OCR、AQA、Edexcel
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ハロゲンには、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンが含まれます。室温では、より軽いハロゲンは気体であり、臭素は液体であり、より重いハロゲンは固体であり、グループで見られる沸点の範囲を反映しています。フッ素の沸点は摂氏-188度(華氏-306度)ですが、ヨウ素の沸点は摂氏184度(華氏363度)です。これは、原子半径と同様に、原子質量が高いことに関係しています。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

重いハロゲンは、原子価殻により多くの電子を持っています。これにより、ファンデルワールスの力が強くなり、沸点がわずかに高くなります。

ハロゲン

ハロゲンは、周期表のグループ17と呼ばれるもののメンバーです。これは、左から17番目の列を表すために命名されています。ハロゲンはすべて、自然界では二原子分子として存在します。言い換えると、それらは要素の2つの結合された原子として存在します。ハロゲンは金属と反応してハロゲン化物を形成し、酸化剤、特に最も電気陰性な元素であるフッ素です。軽いハロゲンは、より重いハロゲンよりも電気陰性度が高く、色が薄く、融点と沸点が低いです。

ファンデルワールス分散軍

ハロゲンの分子を一緒に保持する力は、ファンデルワールス分散力と呼ばれます。これらは、液体ハロゲンが沸点に達するために克服しなければならない分子間引力の力です。電子は原子の核の周りをランダムに動きます。いつでも、分子の片側により多くの電子が存在し、その側に一時的な負の電荷を、反対側に一時的な正の電荷を生成する可能性があります-瞬間双極子です。異なる分子の一時的なマイナス極とプラス極は互いに引き付け合い、一時的な力の合計は弱い分子間力になります。

原子半径と原子質量

原子半径は、周期表に沿って左から右に移動すると小さくなり、周期表を下に移動すると大きくなります。ハロゲンはすべて同じグループの一部です。ただし、周期表を下に移動すると、原子番号の大きいハロゲンは重くなり、原子半径が大きくなり、陽子、中性子、電子が多くなります。原子半径は沸点に影響しませんが、どちらもより重いハロゲンに関連する電子の数の影響を受けます。

沸点への影響

より重いハロゲンは、その原子価殻により多くの電子を持ち、ファンデルワールス力を作り出す一時的な不均衡の機会を増やします。瞬間的な双極子を作成する機会が増えると、双極子がより頻繁に発生し、ファンデルワールス力がより重いハロゲンの分子間で強くなります。これらの強い力に打ち勝つには、より多くの熱が必要です。つまり、より重いハロゲンでは沸点が高くなります。ファンデルワールスの分散力は最も弱い分子間力であるため、一般にハロゲンの沸点は低いです。