分子间相互作用力 分子间弱相互作用力的研究方法.doc

分子间相互作用力 分子间弱相互作用力的研究方法 ?% 超分子中分子间弱相互作用力的研究方法概述 陈强谭民裕!刘伟生 （兰州大学化学化工学院兰州! 摘要随着超分子化学研究的深入，对分子间弱相互作用力的研究越来越受到世界科学界的重 视，对其本质的研究已成为超分子化学急待解决的问题。本文介绍了超分子体系… 强相互作用是作用于 强子之间的力，是所知四种宇宙间基本作用力最强的，也是作用距离第二短的（大约在 10-15 m 范围内，比弱相互作用的范围大）。另外三种相互作用分别是引力、电磁力及弱相互作用。核子间的核力就是强相互作用，它抵抗了质子之间的强大的电磁… 再探强相互作用、弱相互作用 强相互作用、弱相互作用是最神秘的作用，至今对这两种相互作用认识也很模糊、肤浅，至于对他们进行定量的计算几乎为零。揭示强相互作用、弱相互作用的奥秘意义及其重大，究竟什么是强相互作用、弱相互作用呢？他们之间的关系怎样呢？研究这… % 超分子中分子间弱相互作用力的研究方法概述 陈强谭民裕!刘伟生 （兰州大学化学化工学院兰州! 摘要随着超分子化学研究的深入，对分子间弱相互作用力的研究越来越受到世界科学界的重 视，对其本质的研究已成为超分子化学急待解决的问题。本文介绍了超分子体系弱相互作用力的种类 及其理论和实验研究方法。 关键词超分子弱相互作用力研究方法 ! 1095:.;8:0/6.0?27,./0;,257+@A,2+57.5,-..++.7,20:65/?5/+81/095:.;8:0/;-.9) 2+,/2;0,257，,-.5/.,2;0:073.B1./29.7,0:/.+.0/;-9.,-535,-.95:.;8:0/6.0?27,./0;,257+ 6./.27,/538;.3@ ()*+,%-#C81/095:.;8:.，D5:.;8:0/6.0?27,./0;257+，E.+.0/;-9.,-53 超分子体系是指多个分子通过其间非共价键的弱相互作用缔合形成有序有组织的复合体系 ［$］（就象原子间通过共价键形成分子一样）。超分子体系具有独特的结构、成键特点且具有明确微 观结构（如蜂窝状、网状、层状、链状、螺旋状及分子锁等）和宏观特性（如优异的光、电、磁、催化、生物活性等功能）。研究具有特定结构和功能的超分子体系的科学称为超分子化学。它已成为化学、 ［%］生命科学、材料科学和信息科学等领域研究的热点。对超分子体系分子间弱相互作用力的研究 则是超分子化学研究的基本任务之一，它涉及到超分子体系的稳定性和超分子构筑等方面的问题。尽管分子间弱相互作用力和化学键相比很弱，但这种强、弱作用力的关系犹如“老虎与蚁群的关系”，在不同的条件下各显其威。分子间弱相互作用力可在一定条件下起加合与协同作用，形成有一定方向性和选择性的强作用力，成为超分子形成、分子识别和分子组装的主要作用力。$##余种 这些化合物通过分子间的弱相互作用力组成的超分子化合物的数元素组成$###多万种的化合物， 量是难以想象的。如何从总体效应及协同作用把握弱相互作用力，如何把握分子间弱相互作用力与分子组合体结构及超分子结构的关系，及弱相互作用力本质的研究则成为超分子化学急待解决的问题。因此，本文对超分子体系弱相互作用力的研究方法作一介绍。 .超分子体系的弱相互作用力 超分子体系所具有的独特有序结构正是以其组分分子间非共价键弱相互作用为基础的。超分子体系分子间的弱相互作用力和化学键之间并没有明显的界限。超分子体系都是由非键态和配键态组成，既有部分共价键性质，又有部分范德华力的性质。在非键态占主要地位的超分子体系中，电荷迁移较少，配键态占主要地位的超分子体系中，电荷迁移较大。一般认为，超分子体系分子间 陈强男，助理研究员，博士研究生，主要从事稀土配位化学研究及环保工作。 国家自然科学基金资助项目（%!$#$(） %###)#$)#收稿，%###)#)# B88C：((DB2%/EDBFG2H8IJG/KE9IK化学通报,44年第 ［!］［ （包括!阳离子$几种形式。表总结了各种弱相互$%$!堆积，!堆积，!作用和疏水相互作用力等） 作用力的类型、作用范围、性质。 表! 类型 重叠力（库仑力及电子交换） 静电力 诱导力 色散力 氢键 堆砌作用力分子间弱相互作用力分类吸引（）（)）(排斥()’()’’’’()加和性*++*+近似++(分子间的距离短程长程长程长程短程( 注：——有加和性，是指满足!,!-!,)!,!)!!（!为作用能）；——无加和性。+—*+— 静电力来自永久多极矩之间的相互作用，诱导力来自永久多极矩和诱导多极矩之间的相互作 几种作用之用，色散力来自瞬间多极矩之间的相互作用，交换力是一种来自./012原理的排斥效应； 间还可偶合产生如诱导