范德华力














水分子之间的氢键(主要)和范德华力



范德华力(Van der Waals force)在化学中指分子之间非定向的、无饱和性的、较弱的相互作用力,根据荷兰物理学家约翰内斯·范德瓦耳斯命名。范德华力是一种电性引力,但它比化学鍵或氢键弱得多,通常其能量小於5kJ/mol。范德华力的大小和分子的大小成正比。


范德华力的主要来源有三种机制:




  1. 极性分子与极性分子之间的永久偶极矩相互作用,称为“取向力”。

  2. 极性分子对非极性分子有极化作用,使之产生诱导偶极矩,永久偶极矩与其诱导出的偶极矩相互作用,称为“诱导力”。

  3. 一对非极性分子本身由于电子的概率运动,可以相互配合产生一对方向相反的瞬时偶极矩,这一对瞬时偶极矩相互作用,称为“色散力”。这种机制是非极性分子中范德华力的主要来源,1930年由F.W.伦敦英语Fritz London首先根据量子力学原理给出解释,因此也称为“伦敦力”。


范德华力的大小会影响物质尤其是分子晶体的熔点和沸点,通常分子的分子量越大,范德华力越大。水(氧化氢)比硫化氢的相对分子质量小,因此范德华力比后者弱,但由于水分子间存在更强的氢键,熔沸点反而更高。壁虎能夠在牆及各種表面上行走,便是因為腳上極細緻的匙突(spatulae)和接觸面產生的范德华力所致。



方程


对于无极性分子,两分子间作用力可近似用以下半经验公式表示:[1]


F(r)=λrs−μrt{displaystyle F(r)={frac {lambda }{r^{s}}}-{frac {mu }{r^{t}}}}F(r)= frac{lambda}{r^s} - frac{mu}{r^t}


参见



  • 范德华方程

  • 兰纳-琼斯势



参考文献





  1. ^ 包科达.《热物理学基础》,P44。







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