H2O水分子は極性があり、分子間双極子-双極子水素結合があります。 水分子が互いに引き付け合って結合を形成すると、水は高い表面張力や高い蒸発熱などの特性を示します。 分子間力は、分子をまとめる分子内力よりもはるかに弱いですが、それでも物質の特性に影響を与えるのに十分な強さです。 水の場合、それらは液体を独特の方法で振る舞わせ、それにいくつかの有用な特性を与えます。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
水には強い水素結合双極子-双極子分子間力があり、水に高い表面張力と高い蒸発熱を与え、強い溶媒にします。
極性分子
分子は全体的に中性の電荷を持っていますが、分子の形状は、一方の端がより負で、もう一方の端がより正になるようなものである可能性があります。 その場合、負に帯電した端は他の分子の正に帯電した端を引き付け、弱い結合を形成します。 分子にはプラスとマイナスの2つの極があるため、双極子と呼ばれ、極性分子が形成する結合は双極子-双極子と呼ばれます。 絆。
水分子にはそのような電荷の違いがあります。 水中の酸素原子は、8つの余地がある外側の電子サブシェルに6つの電子を持っています。 水中の2つの水素原子は、酸素原子と共有結合を形成し、2つの電子を酸素原子と共有します。 その結果、分子内で利用可能な8つの結合電子のうち、2つが2つの水素原子のそれぞれと共有され、4つが解放されます。
2つの水素原子は分子の片側に留まり、自由電子は反対側に集まります。 共有された電子は水素原子と酸素原子の間に留まり、原子核の正に帯電した水素陽子を露出させたままにします。 これは、水分子の水素側が正の電荷を持ち、自由電子がある反対側が負の電荷を持っていることを意味します。 その結果、水分子は極性があり、双極子です。
水素結合
水中で最も強い分子間力は、水素結合と呼ばれる特別な双極子結合です。 多くの分子は極性があり、水素結合を形成することなく、または分子内に水素を持たずに、双極子-双極子結合を形成できます。 水は極性があり、水が形成する双極子結合は、分子内の2つの水素原子に基づく水素結合です。
水などの分子の水素原子は小さな裸の陽子であり、内部に電子殻がないため、水素結合は特に強力です。 その結果、極性分子の負電荷に近づき、特に強い結合を形成する可能性があります。 水中では、分子は最大4つの水素結合を形成でき、水素原子ごとに1つの分子があり、負の酸素側に2つの水素原子があります。 水中では、これらの結合は強力ですが、水にその特別な特性を与えるために絶えず変化し、壊れ、そして再形成されています。
イオン双極子結合
イオン性化合物を水に加えると、荷電イオンが極性水分子と結合を形成する可能性があります。 たとえば、NaClまたは食卓塩は、ナトリウム原子がその唯一の外殻電子を塩素原子に与え、ナトリウムおよび塩素イオンを形成するため、イオン性化合物です。 水に溶解すると、分子は正に帯電したナトリウムイオンと負に帯電した塩素イオンに解離します。 ナトリウムイオンは水分子の負極に引き付けられ、そこでイオン-双極子結合を形成し、塩素イオンは水素原子と結合を形成します。 イオン双極子結合の形成は、イオン性化合物が水に容易に溶解する理由です。
材料特性に対する分子間力の影響
分子間力とそれらが生成する結合は、材料の動作に影響を与える可能性があります。 水の場合、比較的強い水素結合が水を一緒に保持します。 結果として得られる特性の2つは、高い表面張力と高い蒸発熱です。
水面に沿った水分子が結合を形成し、一種の結合を形成するため、表面張力が高くなります。 表面に弾性フィルムがあり、表面がある程度の重量を支え、水滴を丸く引き寄せることができます 形。
水が沸点に達すると、水分子はまだ結合しており、結合を切断するのに十分なエネルギーが追加されるまで液体のままであるため、気化熱は高くなります。 分子間力に基づく結合は化学結合ほど強力ではありませんが、一部の材料がどのように動作するかを説明する上で重要です。