オンラインで読んだところによると、物質が状態変化を起こすと、分子間力が壊れます。共有結合は壊れません（ http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/add_ocr_pre_2011/chemicals/airmolecularrev2.shtml ）
私の教科書には、グラファイトの層が互いに簡単に滑り、壊れることがあると書かれています。分子間力が弱いのでお互いに。
分子間力が弱いと融点が低くなると思いましたが、分子間力が弱いとなぜグラファイトの融点が高くなるのでしょうか？
私の教科書には、状態の変化中に強い共有結合が切断されるとも記載されていますが、これは正しくありませんか？
コメント
- グラファイトはそもそも分子で構成されていません。
回答
グラファイトは、積み重ねられた本のような構造になっています。お互いの上に。互いの上に複数の層があり、各層はグラフェンという名前で呼ばれています。個々の層の原子は共有結合しており、非常に強力です。共有結合は、最も硬い物質の1つであるダイヤモンドを結合する結合であることを忘れないでください。グラファイトの個々の層の原子は、4つの潜在的な結合サイトのうち3つだけが満たされている状態で強く保持されます。 4番目の電子は平面内を自由に移動し、グラファイトを導電性にします。ただし、異なる層は弱いファンデルワールス力によって結合されているため、互いに上にスライドできるため、グラファイトは優れた潤滑剤になります。 
現在、融解は本質的に分子の高度に秩序化された状態を無秩序な状態に変えています。それはエネルギーを犠牲にしてやってくる。この場合、グラファイトの構成分子は強い共有結合力で結合しているため、その結合を弱めるには大量のエネルギーが必要になります。これがグラファイトの高融点を説明しています。
コメント
- どうもありがとう。先生が間違って教えてくれたのかもしれませんが、'融解には分子間力の崩壊が含まれますか？水のような単純なものが沸騰すると、分子間力が崩壊し、共有結合は崩壊しないと読みました。これは正しいですか？
- この答えは最初はうまくいきますが、'間違った議論によって正しい結論に達するのではないかと思います。各シート内の共有結合は、実際には融点とは関係ありません。共有結合が壊れたり変化したりすると、化合物は溶けず、分解します。
- @NicolauSakerNetoしかし、グラファイトはすでに元素の形になっています。 ？
- @ChristopherU 'レンはい。融解には分子間力の破壊が含まれます。氷中の水分子は水素結合によって結合されていることがわかっています。この場合の分子間力。ただし、グラファイトでは、分子自体が炭素原子です。これらの"分子"は、共有結合によって結合されています。共有結合は、ここで分子間結合の役割を果たします。グラファイトの溶融/昇華には、これらの結合の切断が含まれます。
- @Gimelistいくつかの反省の後、共有ネットワーク固体の溶融には共有結合の切断が含まれる必要があることに気付きました。必須これは、共有結合の切断が必然的に何らかの化学変換である分子材料とはまったく対照的です。ある意味で、共有結合ネットワークの固体の融解は、凍結中に元の構造が回復することを除いて、一種の分解です。
回答
グラファイトは、2次元のポリマーの一種と見なすことができますが、通常の意味で「分子」で構成される材料と見なすことは一般的ではありません。高分子。とにかく、ますます大きくなる多環式芳香族炭化水素（PAH）の限界として、グラファイトの個々のシートを分析することは有益です。シーケンスは次のようになります。ベンゼン（ $ \ ce {C6H6} $ ）→コロネン（ “スーパーベンゼン”、 $ \ ce {C24H12} $ ）→ $ \ ce {C54H18} $ →…
この一連の化合物に関連する主な種類の分子間相互作用は、 pi-stacking です。スモールズベンゼンのシーケンスの例では、この分子間相互作用の強さは約 $ \ mathrm {10 \ kJ \ mol ^ {-1}} $ 。これは控えめな魅力にすぎません。水素結合は、原子数が少なくても、簡単に2倍の強度になります。この意味で、参加する原子の数で「正規化」すると、パイスタッキングは確かに比較的弱い分子間相互作用になります。
さらに、 $ \ mathrm { 10 \ kJ \ mol ^ {-1}} $ は、周囲条件での粒子の平均熱エネルギーに相当します（ $ \ mathrm {k_BT_ {amb} = 2.5 \ kJ \ mol ^ {-1}} $ ）なので、ベンゼン分子を引き離すのにそれほど労力はかかりません。実際、ベンゼン $ \ mathrm {5.5 \ ^ oC} $ で溶け、 $ \ mathrm {80 \ ^ oC} $ <で沸騰します。 / span>ある雰囲気下。
ただし、シーケンスの次の化合物であるコロネンは、 $ \ mathrm {437 \ ^ oC} $ で、 $ \ mathrm {525 \ ^ oC} $ で沸騰します。PAHが大きいほど、ほぼ確実にさらに大きな値になり、最終的にはグラファイトの限界に達し、溶けてしまいます。 $ \ mathrm {4000 \ ^ oC} $ 圧力下。分子間相互作用のタイプは変わっていないのに、なぜこれらの分子を突然引き離すのが非常に難しいのですか？答えは、各分子の個々のセクションは弱く相互作用しますが、多くの弱い分子間相互作用の合計が分子全体が全体的に非常に強い分子間相互作用をもたらします。
大まかに言えば、個々の芳香環が $ \ mathrm {10 \ kJ \に寄与すると想像してください。 mol ^ {-1}} $ 相当の分子間引力。コロネンには7つの縮合芳香環が含まれているため、 $ \ mathrm {70 \ kJ \ 2つの分子間のmol ^ {-1}} $ 。分子が大きくなると、この値はますます大きくなります。最終的に、2つの非常に大きなPAH分子間の分子間相互作用の合計は巨大になります。物質が液化するために必要なのは、これらの分子間相互作用の一部を「破壊」することだけです。オン（すべてを壊すと材料がガスになります）ですが、わずかな部分でも最終的には大量のエネルギーを表すため、溶融は非常に高温でのみ発生します。
どのように注目するかは興味深いことです。多くの場合、化学者は弱い長距離相互作用を無視するという間違いを犯します（例：ファンデルワールス）、特に強いものが存在する場合。たとえば、ファンデルワールス相互作用は、アルキル置換ヘキサフェニルエタン誘導体の安定性の基本です。タンパク質では、弱い相互作用が見過ごされがちで、水素結合が優先されます（ $ \ alpha $ -ヘリックスと
最後のわずかな正接として、学部レベルの化学では、「共有結合化合物の沸点は分子量とともに増加します。これが厳密に真実ではないことは明らかです。分子量の大きい化合物はより大きくなる傾向があり、分子あたりの分子間相互作用の量が多くなるため、沸点が高くなるだけです。