📌 分子の極性（極性分子／無極性分子）
分子の極性は結合双極子のベクトル合成で決まります。各結合の極性は電気陰性度差によって生じ、 矢印（負側へ）で表します。分子の形（直線・折れ線・三角錐・正四面体 など）で ベクトルが打ち消し合うかどうかがポイントです。
- 無極性の代表例：CO2（直線で打ち消し）／CH4（正四面体で対称）。
- 極性の代表例：H2O（折れ線）／NH3（三角錐）。
双極子モーメントはおおまかに $\\(\\mu = q\\,r\\)$ で表され、電荷 $q$ と距離 $r$ が大きいほど極性が強くなります （単位：D, デバイ）。図は各自のイラストに合わせて、矢印と角度（例：H–O–H は約104.5°）を明示してください。
🤝 分子間力の種類と強さの序列
分子どうしを引き寄せる力を総称して分子間力と呼びます。高校化学では主に次の３系統＋水素結合を扱います。
| 種類 | 起源（ざっくり） | 典型例 | 距離依存の目安 | 強さの目安 |
|---|---|---|---|---|
| 双極子–双極子力 | 極性分子同士の静電引力 | HCl同士、CH3Cl同士 など | 概ね $\\(\\propto r^{-6}\\)$ | 分散力より強い（数 kJ/mol 程度） |
| 双極子–誘起双極子力 | 極性分子が隣の分子の電子雲をゆがめて誘起 | HCl と Ar など | $\\(\\propto r^{-6}\\)$ | 中間（～1 kJ/mol 程度） |
| 分散力（ロンドン力） | 瞬間的な偏り（瞬間双極子）同士の引力 | I2、Xe、n-ペンタン > イソペンタン | $\\(\\propto r^{-6}\\)$、分極率↑で増大 | 最も弱いが分子量↑で大型化 |
| 水素結合 | H–F, H–O, H–N のHが別分子の孤立電子対へ | HF, H2O, NH3 など | 方向性が強い（一直線に近いほど強い） | 分子間力としては最強（10–40 kJ/mol 程度） |
🌡️ 沸点の規則：同族比較と水素結合の飛び抜け
同族系列では、分子量が増えるほど分散力が増大し沸点は上昇します（例：F2 < Cl2 < Br2 < I2）。 一方、HF・H2O・NH3は水素結合で同族のトレンドから大きく上に外れます。 教科書の相関図（「分子量と沸点の関係」）は、一般傾向（分散力）と飛び抜け（H結合）を見比べる良い練習になります。
- 同じ分子量なら極性分子 > 無極性分子（双極子–双極子が効く）。
- 枝分かれが多い分子は表面積が減り分散力が弱くなるため、同分子量でも直鎖 > 分岐で沸点が高い。
💧 水素結合の実像と水の「特別」
H–F / H–O / H–N などでは、H原子が別分子の孤立電子対へ引き寄せられ、方向性の強い結合様相をつくります。 水では各 H2O がほぼ正四面体配置で４本の水素結合ネットワークを形成し、固体（水氷）では 開いた骨格（空隙多め）になるため氷の密度 < 液水となります。 その結果、4 ℃ 付近で密度最大、氷が水に浮く、融解・蒸発の潜熱が大きい、など多くの「生活に直結する」性質を生みます。
🧊 分子結晶と性質（昇華性・電気伝導性）
CO2（ドライアイス）、I2などは分子結晶を作り、結合は分子内、分子間は主にファンデルワールス力です。 したがって融点・沸点が低く柔らかい／電気を通しにくい／昇華しやすいなどの特徴を示します。 金属結晶・イオン結晶・共有結合の結晶との比較表も下にまとめておきます。
| 結晶の種類 | 構成と結びつき | 融点 | 硬さ | 電気伝導性 |
|---|---|---|---|---|
| 分子結晶 | 分子＋分子間力 | 低 | 柔らかい | なし（液化・溶媒中でも基本なし） |
| イオン結晶 | 陽イオン–陰イオン | 高 | もろい | 固体：なし／溶融・水溶液：あり |
| 金属結晶 | 金属原子＋自由電子 | 中–高 | 展性・延性 | 固体・溶融：あり |
| 共有結合の結晶 | 原子が三次元に共有結合網 | 非常に高 | 非常に硬い | 一般になし（例外：黒鉛） |
📝 まとめと作図のコツ
- 極性は「形」で決まる：結合双極子のベクトル和。打ち消し＝無極性。
- 強さの序列：水素結合 ≫ 双極子–双極子 ≳ 双極子–誘起双極子 ≳ 分散力。
- 沸点：「分子量↑・表面積↑・極性あり・H結合あり」で上昇。例外は作図で理由を可視化。
- 水の特異性：氷の開いた構造 → 4 ℃で密度最大、氷が浮く。