気まぐれな日記

ε(Phis)が気まぐれに書きなぐるブログ。

16日の答え(18日執筆)

なんかすごく駿台でつかれました…なんでだろ…


以下答え。そこっ!×ばかりとか言わない!
(1)(ア)×(イ)×(ウ)×(エ)×(オ)×
(2)(ア)×(イ)×(ウ)×(エ)○(オ)×


解説。
(1)(ア)陽子と中性子は原子内で「原子核」としてまとまって存在します。中性子のない水素はいいんじゃね?とか言う人は中性子がないんだから離れてるも糞もないってことにしてください。
(イ)陽子が離れるのはα崩壊ぐらいな気がします。電子は容易に飛びます。だからイオンが出来るんです。
(ウ)これは問題の意図を読み取ってほしかった問題。原子量1の水素は中性子を持っていません。間違った人はこんなことを聞くこと自体怪しいと思ってください。
(エ)K殻には確かに軌道は1つしかないのですが、L殻には4つ、M殻には9つと〜の2乗個の軌道が存在します。各軌道に2つの電子が入るから、有名な2、8、18、32…と電子が入るわけですね。
(オ)電子雲モデルは電子の存在確率を濃淡で表した図のことを言います。濃淡で表すから雲に見える…気がする。電子はとりあえず大方の軌道は存在しますが、必ずその軌道の線を通るわけではなく多少位置がずれたりします。故にそんな図が出来るわけです。


(2)(ア)共有結合結晶とは全ての原子が共有結合で繋がっている結晶であり、(共有結合はかなり強固な結合なので)非常に硬く、融点が高かったりします。その代表例は水晶やダイヤモンド。ただそんな物質はほとんど存在しません、大抵の共有結合をするもの(大抵非金属同士がくっついた分子)は分子結晶という結晶の形をとります(答えだけを求めるのならここで終了)。それは、各分子は共有結合でくっついているのですが、分子同士で分子間力(いわゆる万有引力みたいなの)でしかくっついていないため、結びつきは弱く、気体が多かったりします。
(イ)上の問題でも少しだけ出てきましたが、分子間力はファンデルワールス力と極性による力に分けられます。この問題で言う質量が主に関わるのはファンデルワールス力です。これは質量が大きければ大きいほど大きくなる力であり、例えば(ここでは前の問題も踏まえハロゲン化水素を例として用います)HClとHBrではClよりBrのほうが質量が大きいのでHBrのほうが結合力が強くなります(と同時に融点が高くなります)。そして、極性による分子間力について。のまえにそもそも極性って何か。極性って言うのは、分子間の共有結合時に電子がどれほど引き付けられるかで変わるもので分子内の原子の電気的な力のことを言います。例えば水の場合、共有結合している部分で陽子の+の大きさによって(酸素のほうが陽子数が多いため)酸素のほうに−が偏り、水素が+に偏ることになります(このとき、酸素はδ−、水素はδ+という)。そしてこの電気的な違いで分子同士が引き寄せあい、結合の力が高くなります。ここで、それが分かる代表的な例を挙げると、CH4(無極性分子、正四面型)とNH3(極性分子、三角錐型)を比べるとNH3のほうが融点が高いという結果になります。さらに、ここで水素結合を紹介しておきます。電気陰性度があまりにも差が大きいとき(代表的なものは、アンモニア、水、弗化水素)生じる結合で、まあ簡単に言うと、極性による力がかなり強まったようなものです。ということで、HFとHClの沸点を比べるとファンデルワールス力ではHClのほうが高くなるはずなのに実際はHFのほうが高くなるということです。(極性は図で説明したほうがいいかなぁ…
(ウ)イオン結合は電気的な結合です。+と−が引き寄せあうんです。スタンド使いはなんで同じもの同士引き寄せあうんでしょうね。イオン結合は結構強固な結合です。これは電子が増えるor減ることによって電子が引き寄せられているため、その形から電子をあまり飛ばそうとはしません。故にイオン結晶は残念ながら電気を通すことは出来ません。(但し、溶液に溶かす、或いはその物質を溶かすとイオンづつに別れイオンが電子を運ぶことが出来るので電気を通すことが出来ます)
(エ)分子が物理的に1つずれたとします。仮にこれがイオン結晶だった場合、今まで+と−でくっついていたのが+と+、−と−が隣接し、ぱっと離れます。故にイオン結晶はもろいのです(割れ易い)。しかし、金属結晶の場合、金属結晶は陽子間を電子が自由に回るので、分子(陽子)が1つずれても電子はすぐに移動できるのでそれが割れることなく、単純に伸びることが出来ます。これが金属の展・延性の正体です。
(オ)温度が高いと分子の熱運動が活発になり、電子の動きに対して抵抗の役割を果たすことになります。また、液体の場合、そもそも分子自体がある程度自由に動いているため抵抗とかの前に分子自体が離れ、常に隣接するわけではなくなるので電子の移動が少なくなります。故に金属は固体であり且つ温度が低いと電気を通し易いことになります。