水素結合【改】

　14族元素の水素化合物では、メタンから順に、分子量が増加するにつれて沸点も上昇しています。これは、14族の水素化合物がすべて無極性分子だからです。無極性分子は、分子量が大きいほどファンデルワールス力が強く働き、沸点が高くなっていきます。

　しかし、15～17族元素の水素化合物では、それぞれの族の中で最も分子量の小さいアンモニアNH３、水H２O、フッ化水素HFの沸点が、分子量から予想される値に比べて異常に高くなっています。

　特に、水の沸点は100℃で異常に髙いです。これは、同じくらいの分子量であるメタンの沸点がー１６０℃くらいであるのに比べると異常な高さです。このことから、アンモニア、水、フッ化水素の分子間には、特に強い引力が働いていると考えられます。

　この力は、電気陰性度の特に大きい原子であるフッ素F 、酸素O 、窒素Nなどが電子を強く引き寄せていることが関係しています。電子を強く引き寄せると、負に帯電し、一方の水素原子は正に帯電します。

　これによって、分子の極性が大きくなり、分子と分子の間にやや強い結合を生じることになります。これを水素結合と呼んでいます。

　フッ化水素 HF の水素結合は次のようになります。

　水分子H２O は、１分子あたりに非共有電子対２つと水素原子が２つあります。よって、水素結合によって１分子のまわりに最大４つの水分子を形成することができます。

　水素結合は共有結合よりは弱く、およそ10分の１くらいの強さですが、ファンデルワールス力よりは強く、およそ10倍くらいの強さになります。

まとめ

〇 電気陰性度の大きい フッ素 F 、酸素 O 、窒素 N の原子間に、水素原子　H が仲立ちする形で生じる結合を 水素結合 といいます。

〇 水素結合があることで、沸点が高くなりやすい。