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化学の疑問です
硫黄と表で隣り合っている塩素とでは、原子の構造的には電子の数と陽子や中性子がちょっと増えただけですよね?しかもどちらも非金属です。
なのに、なぜ常温での状態がお互い違うのですか?

●質問者: So
●カテゴリ:科学・統計資料
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 1/1件

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1 ● なぽりん

元素そのものに「状態」はありません。「元素=種類」ですから。
状態を決められるのは「元素の単体」です。
塩素は2つの原子が1本しかない手を繋ぎ合って単体のまま「分子」になれ、分子量が比較的軽いので飛び出してガスになります。硫黄にくらべると結婚したカップルみたいなものです。
硫黄単体ははっきりとした分子の形はあまりとりません。手の数が1本多い2本あり、向きがそろっていない(両手の角度が108度程度である)ため、適当な人と片手ずつつなぎあったりして団子になっているとおもっていいでしょう。ですので二原子でくっついて分子ガスにはなりません。
一人一人がゆるくくっついているため、結晶単体を熱するとどろどろにとけたり、それを冷やすとゴム状単体になったりもします。色は熱しても変わりませんが透明度はかわります。
炭素だと2種類の単体があり(ダイヤモンドと黒鉛)、ダイヤモンドを酸素のないところで高熱で熱すると色も透明度もかわって黒鉛になります。

元素周期律表では、縦にならんだものが手の数が同じ兄弟であり、共通する性質をもちます。
塩素の場合、臭素、ヨウ素も単体が昇華し色のついたガスになります。臭素は焦げ茶色、ヨウ素は濃い紫色。
横方向の隣を比べると、
大きさはほぼおなじでも、手の数が違うので全く違う性質になることが多いです。

手の数とは、むずかしくいうと最外殻電子の数(の、0か8からのズレ)です。
塩素と硫黄の行では、原子番号から2を引いて8で割った余りが最外殻電子の数になります。
塩素と硫黄は、それぞれ4を越える余りがでるので、8からそれをひけば手の数になると言えます。
ただ、イオン化すると最外角電子の数がかわるので、
とりあえず「周期律表の縦ならびは兄弟。」だけおぼえてください。


Soさんのコメント
申し訳ありません…日本語がおかしかったのでかなり質問を変えます 分子によって常温での状態が違うのはなぜですか?

なぽりんさんのコメント
結合の種類が違うからです。ダイヤモンドは炭素が多数、共有結合でつながり、ジャングルジムのように3方向へ連なったもの。黒鉛は炭素が金属結合したもの。氷など多くの結晶は、ファンデルワールス結合によるものです。 ちなみにダイヤモンドの共有結合はhttps://www.google.co.jp/search?q=%E5%A4%95%E5%88%8A%E3%83%95%E3%82%B8+%E5%BD%AB%E5%88%BB&espv=2&biw=1396&bih=811&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=rqhUVZeZFoXN8gWz3IDgCw&ved=0CAYQ_AUoAQ こんな感じです。 黒鉛は、クロワッサンやパイ生地のように平べったい層がつみ重なってます。

なぽりんさんのコメント
黒鉛の層https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ2M9DYkFGNc1GuktAWtVB8EoMzybylbPvRfUARGTK2GrU0QCmlhA を拡大すると、蜂の巣みたいな6角形につながった炭素原子がシート状になってます。 そしてガス(気体)は粒が空中をとびまわっています。よくみると、粒のなかに2人いて結婚カップルみたいになってる酸素分子や塩素分子、単独で飛び回れるアルゴン原子やヘリウム原子など種類によって動きがちがい、特に低温での動きがかなり違います。 液体はゆるいファンデルワールス結合です。 他に高分子プラスチックなどもあります。硫黄ゴムなどに近いものです。

Soさんのコメント
中2なので理解はあまりできませんでしたが ダイヤと酸素などは同じ共有けつごうですよね?でも個体と気体ですよ? あと、水って個体になると分子じゃなくなるんですか? すみません連続質問してしまって…

なぽりんさんのコメント
水の分子(お父さんと子供二人ががっちり共有結合した家族で、水蒸気のなかではそのまま1家族ずつ、とびまわってます)が、余所の子を通してよそのお父さんに「来週運動会ですよ」とよびかけるようなつながりが、液体の水のファンデルワールス結合です。ファンデルワールス結合は「弱い分子間力」とも呼ばれます。

なぽりんさんのコメント
ちなみに、酸素(2原子が共有結合したカップルで、ふだんは分子が空気中を飛び回っている)も、圧力をかけてやれば、酸素分子がいっぱいあつまって、液体酸素となることができます。したがって高圧酸素ボンベのなかには液体酸素が入っています。このときもカップル同士のあいだに弱い分子間力、つまりファンデルワールス結合が働きます。ファンデルワールス結合はいつでも切れたりつながったりしますが、これは混雑した夏祭りで花火が見られるようぎゅうぎゅうにつめこまれたカップルが、座席をゆずりあってつめて座る…くらいのつながりで、カップルの男と女が別れて他の女や男とくっつくような大騒ぎは、圧力がかかっているだけでは発生しません。共有結合はファンデルワールス結合よりずっと強力です。

なぽりんさんのコメント
ファンデルワールス力が強くなって、家族同士の位置を交換できなくなった状態が固体です。液体を冷やしたり圧力をかけると固体になり、水の場合はけっこう氷をつくりやすいですが、ものすごくがんばってやれば酸素分子の固体もできることが知られています。宇宙(火星表面など)には酸素の氷が存在していますよ。

なぽりんさんのコメント
てか中2?中3の理科で分子・原子はやるはずなので、教科書みて予習したらいいとおもいますよ。

なぽりんさんのコメント
いいわすれていましたが、ダイヤモンドは特別にでっかい共有結合分子です。炭素分子がいくつつながってるか大きすぎて数えられません。いわば大家族状態です。ですのでダイヤモンドは世界一固い物質といわれていました(今はハイテクでもっとすごいのをつくりました)。今でも、金属やガラスを切ったり削ったりするのにダイヤのビットがつかわれています。

なぽりんさんのコメント
http://www.sidaiigakubu.com/examination-measure/chemistry/09/ 最初からこれはっとけばよかった
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