中性原子之间通过瞬间静电相互作用产生的一种弱的分子之间的力。当两个原子之间的距离为它们的范德华半径之和时,范德华引力最强。强的范德华排斥作用可以防止原子相互靠近。
Van der Waals force
又译:范德瓦耳斯力
一
范德华力是存在于分子间的一种吸引力,它比化学键弱得多。一般来说,某物质的范德华力越大,则它的熔点、沸点就越高。对于组成和结构相似的物质,范德华力一般随着相对分子质量的增大而增强。 氨气,氯气,二氧化碳等气体在降低温度、增大压强时能够凝结成液态或固态,就是由于存在分子间作用力。
二
范德华力也叫分子间力。分子型物质能由气态转变为液态,由液态转变为固态,这说明分子间存在着相互作用力,这种作用力称为分子间力或范德华力。分子间力有三种来源,即色散力、诱导力和取向力。色散力是分子的瞬时偶极间的作用力,它的大小与分子的变形性等因素有关。一般分子量愈大,分子内所含的电子数愈多,分子的变形性愈大,色散力亦愈大。诱导力是分子的固有偶极与诱导偶极间的作用力,它的大小与分子的极性和变形性等有关。取向力是分子的固有偶极间的作用力,它的大小与分子的极性和温度有关。极性分子的偶极矩愈大,取向力愈大;温度愈高,取向力愈小.
在极性分子间有色散力,诱导力和取向力;在极性分子与非极性分子间有色散力和诱导力;在非极性分子间只有色散力。实验证明,对大多数分子来说,色散力是主要的;只有偶极矩很大的分子(如水),取向力才是主要的;而诱导力通常是很小的。
三
在物质的聚集态中,分子间存在着一种较弱的吸引力,作用能的大小一般只有每摩尔几千焦至几十千焦,比化学键的键能小1~2个数量级,亦称范德华引力或范氏力。它由三部分作用力组成:①当极性分子相互接近时,它们的固有偶极将同极相斥而异极相吸,定向排列,产生分子间的作用力,叫做取向力。偶极矩越大,取向力越大。②当极性分子与非极性分子相互接近时,非极性分子在极性分子的固有偶极的作用下,发生极化,产生诱导偶极,然后诱导偶极与固有偶极相互吸引而产生分子间的作用力,叫做诱导力。当然极性分子之间也存在诱导力。③非极性分子之间,由于组成分子的正、负微粒不断运动,产生瞬间正、负电荷重心不重合,而出现瞬时偶极。这种瞬时偶极之间的相互作用力,叫做色散力。分子量越大,色散力越大。当然在极性分子与非极性分子之间或极性分子之间也存在着色散力。范德华引力是存在于分子间的一种不具有方向性和饱和性,作用范围在几百个皮米之间的力。它对物质的沸点、熔点、气化热、熔化热、溶解度、表面张力、粘度等物理化学性质有决定性的影响。
Postscript:化学键的结合能一般在 1.0kJ/mol 数量级, 而分子间力的能量只有几个 kJ/mol.
1.取向力
极性分子之间靠永久偶极-永久偶极作用称为取向力.仅存在于极性分子之间.
2. 诱导力
诱导偶极与永久偶极作用称为诱导力.
极性分子作用为电场, 使非极性分子产生诱导偶极或使极性分子的偶极增大(也产生诱导偶极), 这时诱导偶极与永久偶极之间形成诱导力, 因此诱导力存在于极性分子与非极性分子之间, 也存在于极性分子与极性分子之间.
3、色散力
瞬间偶极-瞬间偶极之间有色散力.
由于各种分子均有瞬间偶极, 故色散力存在于极性分子-极性分子、极性分子-非极性分子及非极性分子-非极性分子之间. 色散力不仅存在广泛, 而且在分子间力中, 色散力经常是重要的. 观察下面数据:
kJ/mol 取向力 诱导力 色散力
Ar 00 8.49
HCl 3.305 1.104 16.82
取向力、诱导力和色散力统称范德华力, 它具有以下的共性:
1) 永远存在于分子之间;
2) 力的作用很小;
3) 无方向性和饱和性;
4) 是近程力,
5) 经常是色散力为主.
HeNeArKrXe
从左到右原子半径(分子半径)依次增大, 变形性增大, 色散力增强, 分子间结合力增大, 故 b.p. 依次增高. 可见, 范德华力的大小与物质的 m.p.、b.p. 等物理性质有密切联系.
氢键是一种特殊的范德瓦耳斯力。
新的观点[/title]有新的观点认为除以上三种范德华力以外,分子之间还存在另一种作用力。这是用 能自由旋转的电荷群之间的吸引力 来解释的。极性分子与非极性分子之间的任何一种组合都存在这种作用力。详情请参阅文后的参考资料链接。