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【高校化学】
はじめに
高校化学の無機分野で扱うハロゲンは
F（フッ素）、Cl（塩素）、Br（臭素）、I（ヨウ素）の４種類です。
今回は、ハロゲン化水素の物性についてまとめていこうと思います！
ハロゲン化水素の物性として抑えるべきは、
酸の強さ・沸点の順番です。
それぞれの順番、およびその順番になる理由までしっかり理解しましょう。
F、Cl、Br、Iで何が違う？
まず、ハロゲン自体の特徴の違いについて押さえておきましょう。
F、Cl、Br、Iは同じ17族に属しますから、おおむね似たような性質を持ちます。
その中で、差が生まれる要因は、
分子量
原子半径
電気陰性度
の３つです。
分子量は、F＜Cl＜Br＜I
原子半径は、F＜Cl＜Br＜I
電気陰性度は、F＞Cl＞Br＞I
ということを先に確認しておきましょう。
周期が大きくなると、
分子量は大きくなり
原子半径は大きくなり
電気陰性度は小さくなる
ということですね。
酸性度の強さ
ハロゲン化水素の酸性度の順番は以下の通りです。
ハロゲンの周期が大きくなると、酸性が強くなるということが分かりますね。
ではなぜこうなるのかを確認していきましょう。
酸性が強いというのは、つまりどういうことかというと
水素イオンの解離しやすさであり、
水素ーハロゲン結合の弱さ
ということになります。
一般にσ結合（単結合）は
結合する原子同士の周期が近いほど、軌道の重なりが大きく安定化します。
よって、周期が大きいハロゲンほど水素ーハロゲンσ結合が弱くなり、
酸性度が大きくなるということですね。
さて、順番についてはこれで良いのですが、
HCl、HBr、HIがすべて強酸なのに
HFが弱酸なのはなぜでしょう。
これは、HFのみ水素結合を作れるからです。
HF水溶液中において、HFの水素はもうひとつのHFのフッ素と水素結合を作ります。
ゆえに、水素イオンが解離するためには、
２つの結合を切る必要があるため、
水素イオンが解離しにくいということです。
沸点
ハロゲン化水素の沸点の順番は以下の通りです。
まず、
HCl ＜ HBr ＜ HI
となる理由について考えましょう。
これは、分子量が増えることによって
分子間にはたらくファンデルワールス力が大きくなるからです。
さて、HFはもっとも分子量が低いにも関わらず、沸点が高くなっています。
これもHFが水素結合をつくることが理由です。
分子間で水素結合をつくるにはHF分子同士が接近していなければなりません。
ゆえに、液体では水素結合をつくれますが、
気体は各分子が接近しないので水素結合をつくることができません。
ゆえにエネルギー的に、
気体HFに比べて液体HFは圧倒的に安定と言えるわけですね。
フッ化水素の性質
ここまでまとめてきてHF（フッ化水素）がなかなか面倒な物質であることはわかるでしょう。
HFは酸性度としては弱いという話をしましたが、反応性という観点ではまったく別です。
これは、F（フッ素原子）が全原子中最高の電気陰性度をもつことに起因します。
フッ化水素の水溶液をフッ化水素酸といいますが、
これはガラスを侵すほどの強力な反応性を持ちます。
これは非常に重要な事実であり、
フッ化水素酸はガラス瓶に保存できませんから、樹脂製容器で保存します。
（気体HFもガラスを侵しますが、フッ化水素酸の性質を問われることが多いです）
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