分子性固体と共有結合性ネットワーク固体の大きな違いは、分子性固体がファンデルワールス力によって形成されるのに対し、共有結合性ネットワーク固体は共有結合性の化学結合の作用によって形成されることである。

固体化合物は、構造、組成、結合、性質、用途などに基づいて、さまざまな方法で分類することができます。分子性固体、イオン性固体、金属性固体、共有結合ネットワーク性固体は、すべて異なる種類の固体である。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 分子性固体とは 3. 共有結合ネットワーク固体とは 4. 横並び比較-分子性固体と共有結合ネットワーク固体の表形式 5. まとめ

分子性固体は何ですか？

分子性固体とは、ファンデルワールス力**によって結合している分子を含む固体化合物のことである。これらの分子間には、イオン結合も共有結合もない。この分子間の力が凝集重力である。ファンデルワールス力は、双極子-双極子相互作用、π-π相互作用、水素結合、ロンドン力など、分子固体を形成する原因となる。

図01：水素結合による分子固体の形成

しかし、このファンデルワールス力は、イオン結合や共有結合の化学結合に比べると弱い。そのため、分子性固体は融点や沸点が比較的低いのが普通である。また、これらの固体は有機溶媒に溶解しやすい。この分子固体は密度が低く、非導電性であるため、柔らかい電気絶縁体である。

図02：固体の二酸化炭素と固体の***は分子性固体である

さらに、化学元素の異性体を考えた場合、すべての異性体が分子性固体である場合もあるが、多くの場合、ある異性体は分子性固体であるが、同じ化学元素の他の異性体は分子性固体でない。例えば、リンには異性体があり、赤リン、白リン、黒リンと呼んでいます。このうち、白リンは分子性固体であり、赤リンは鎖状構造で存在する。

また、分子性固体は、その結晶表面の性質によって、延性または脆性になる。延性型、脆性型ともに弾性変形をする。

共有結合ネットワーク固体は何ですか？

共有結合ネットワーク固体は、共有結合で互いに結合した原子を含む固体化合物である。これらの固体は、共有結合によって互いに接続された多くの原子が繰り返されている。化学結合によって原子のネットワークが形成され、網目状の固体になる。したがって、共有結合ネットワーク固体は高分子と考えることができる。

さらに、これらの固体は、結晶性固体と非晶性固体の2つの形態で存在する。ネットワーク固体の好例としては、炭素原子が共有結合して強固な三次元構造を形成しているダイヤモンドが挙げられる。一般に、共有結合ネットワーク固体は融点と沸点が高い。一般に、これらの固体は原子間の結合を切断することが困難なため、あらゆる種類の溶媒に不溶である。また、これらの固体は非常に硬く、液相での電気伝導率が低いという特徴がある。固相の電気伝導度は、組成によって異なる場合があります。

分子性固体と共有結合ネットワーク固体の違い

固体化合物には、分子性固体と共有結合性ネットワーク固体がある。分子性固体と共有結合性ネットワーク固体の大きな違いは、分子性固体がファンデルワールス力によって形成されるのに対し、共有結合性ネットワーク固体は共有結合性の化学結合の作用によって形成されることである。分子性固体はその性質上、比較的柔らかい材料であるのに対し、共有結合ネットワーク固体は非常に硬い材料である。

また、分子性固体は比較的融点が低いのに対して、共有結合ネットワーク固体は非常に融点が高い。また、分子性固体は電気絶縁体であるが、共有結合性ネットワーク固体は液体状態での電気伝導度が低く、固相の電気伝導度は組成によって異なる場合がある。水の氷は分子性固体の好例であり、ダイヤモンドは共有結合性ネットワーク固体の最良の例である。

以下のインフォグラフィックは、分子性固体と共有結合性ネットワーク固体の違いをまとめたものです。

概要 - 分子性固体 vs. 共有結合ネットワーク固体

固体化合物には、分子性固体と共有結合性ネットワーク固体がある。分子性ネットワーク固体と共有結合性ネットワーク固体の大きな違いは、分子性ネットワーク固体がファンデルワールス力によって形成されるのに対し、共有結合性ネットワーク固体は共有結合性の化学結合の結果として形成されることである。

引用

1Hermannstein, Anne-Marie."Molecular solids: definitions and examples," ThoughtCo, December 3, 2018, available here.ヘルマン・スティーン、アンヌ＝マリー"Network stereo definitions in chemistry," ThoughtCo, July 8, 2019, available here.2 Hermann Steen, Anne-Marie."化学におけるネットワークステレオの定義" ThoughtCo, July 8, 2019.