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分子间作用力

分子间作用力

分子间作用力又被称为范德华力，按其实质来说是一种电性的吸引力，因此考察

分子间作用力的起源就得研究物质分子的电性及分子结构。

分子间作用力分类

分子间作用力可以分为以下三种力：

取向力

取向力发生在极性分子与极性分子之间。由于极性分子的电性分布不

均匀，一端带正电，一端带负电，形成偶极。因此，当两个极性分子相互

接近时，由于它们偶极的同极相斥，异极相吸，两个分子必将发生相对转

动。这种偶极子的互相转动，就使偶极子的相反的极相对，叫做“取向”。

这时由于相反的极相距较近，同极相距较远，结果引力大于斥力，两个分

子靠近，当接近到一定距离之后，斥力与引力达到相对平衡。这种由于极

性分子的取向而产生的分子间的作用力，叫做取向力。

取向力的大小与偶极距的平方成正比。

极性分子的偶极矩越大，取向力越大；温度越高，取向力越小．

对大多数极性分子，取向力仅占其范德华力构成中的很小分额，只有

少数强极性分子例外。

诱导力

在极性分子的固有偶极诱导下，临近它的分子会产生诱导偶极，分子

间的诱导偶极与固有偶极之间的电性引力，称为诱导力。

在极性分子和非极性分子之间以及极性分子和极性分子之间都存在诱

导力。

在极性分子和非极性分子之间，由于极性分子偶极所产生的电场对非

极性分子发生影响，使非极性分子电子云变形(即电子云被吸向极性分子偶

极的正电的一极)，结果使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移，本

来非极性分子中的正、负电荷重心是重合的，相对位移后就不再重合，使

非极性分子产生了偶极。这种电荷重心的相对位移叫做“变形”，因变形

而产生的偶极，叫做诱导偶极，以区别于极性分子中原有的固有偶极。诱

导偶极和固有偶极就相互吸引，这种由于诱导偶极而产生的作用力，叫做

诱导力。

在极性分子和非极性分子之间，由于极性分子偶极所产生的电场对非极性

分子发生影响，使非极性分子电子云变形(即电子云被吸向极性分子偶极的

正电的一极)，结果使非极性分子的电子云与原子核发生相对位移，本来非

极性分子中的正、负电荷重心是重合的，相对位移后就不再重合，使非极

性分子产生了偶极。这种电荷重心的相对位移叫做“变形”，因变形而产

生的偶极，叫做诱导偶极，以区别于极性分子中原有的固有偶极。诱导偶

极和固有偶极就相互吸引，这种由于诱导偶极而产生的作用力，叫做诱导

力。μ诱导与电场强度E和分子变形性两因素有关

同样，在极性分子和极性分子之间，除了取向力外，由于极性分子

的相互影响，每个分子也会发生变形，产生诱导偶极。其结果使分子的偶

极矩增大，既具有取向力又具有诱导力。在阳离子和阴离子之间也会出现

诱导力。

诱导力的大小与非极性分子极化率和极性分子偶极距的乘积成正比。

色散力

非极性分子之间也有相互作用。粗略来看，非极性分子不具有偶极，

它们之间似乎不会产生引力，然而事实上却非如此。例如，某些由非极性

分子组成的物质，如苯在室温下是液体，碘、萘是固体；又如在低温下，

N2、O2、H2和稀有气体等都能凝结为液体甚至固体。这些都说明非极性分

子之间也存在着分子间的引力。当非极性分子相互接近时，由于每个分子

的电子不断运动和原子核的不断振动，经常发生电子云和原子核之间的瞬

时相对位移，也即正、负电荷重心发生了瞬时的不重合，从而产生瞬时偶

极。而这种瞬时偶极又会诱导邻近分子也产生和它相吸引的瞬时偶极。虽

然，瞬时偶极存在时间极短，但上述情况在不断重复着，使得分子间始终

存在着引力，这种力可从量子力学理论计算出来，而其计算公式与光色散

公式相似，因此，把这种力叫做色散力。

一般来说，分子量越大，分子内所含的电子数越多，分子的变形性越

大，色散力越大

非极性分子中无偶极，似乎不存在什么静电作用。但实际情况表明，非

极性分子之间也有相互作用。如常温下，Br是液体，I是固态，F是气态；

在低温下，Cl，N，O甚至稀有气体也能液化。另外，对于极性分子来说，

按前两种力计算出的分子间力与实验值相比要小得多，说明分子中还存在

第三种力，这个力叫色散力。色散力的名称并不是由于它的产生原因，而

是由于从量子力学导出的这种力的理论公式与光的色散公式类似而得名。

必须根据近代量子力学统计的观点才能正确理解色散力的来源和本质。

在非极性分子中，从宏观上看，分子的正、负电荷中心是重合