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无机化学
1.6.4.2 3.4.2 分子间作用力
3.4.2 分子间作用力

分子间作用力实际上是一种电性的吸引力,它与化学键不同,它的能量只有化学键能量的1/10~1/100。现在认为,分子间存在三种作用力,即色散力、诱导力、取向力,通称为范德华力。

1)取向力

取向力产生于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,另一端带负电,形成固有偶极。因此,当两个极性分子相互接近时,由于电性相同相互排斥,电性不同相互吸引,两个分子必将发生相对转动。这种固有偶极分子相互转动,使电性相反的极相对,称为“取向”。这种由于极性分子的取向而产生的分子间作用力,称为取向力,如图3.17所示。

图3.17 极性分子间的相互作用

2)诱导力

诱导力产生于极性分子与非极性分子之间或极性分子之间。在极性分子和非极性分子间,由于极性分子的影响,非极性分子电子云与原子核发生相对位移,产生诱导偶极,与原极性分子的固有偶极相互吸引,如图3.18所示。这种由于诱导偶极产生的分子间作用力,称为诱导力。极性分子间既具有取向力,又具有诱导力。

图3.18 极性分子和非极性分子间的相互作用

3)色散力

色散力存在于任何分子之间。当非极性分子相互接近时,由于每个分子的电子不断运动、原子核不断振动,经常发生电子云和原子核之间瞬时相对位移,产生瞬时偶极,这种瞬时偶极会诱导邻近分子产生与它相吸引的瞬时偶极。由于瞬时偶极之间的不断重复作用,分子之间始终存在着引力,因其计算公式与光色散公式相似,故称之为色散力,如图3.19所示。

图3.19 非极性分子间的相互作用

综上所述,分子间作用力的来源是取向力、诱导力和色散力。一般说来,极性分子与极性分子之间,取向力、诱导力和色散力均存在;极性分子与非极性分子之间,则存在诱导力和色散力;非极性分子与非极性分子之间,则只存在色散力。这三种类型的力的比例大小,取决于相互作用分子的极性和变形性。极性越大,取向力越大;变形性越大,色散力越大。诱导力则与这两种因素都有关。但对大多数分子来说,色散力是主要的。分子间作用力大小可从作用能反映出来。