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范德華引力

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水分子之間的氫鍵(主要)和范德華引力

范德華引力(英語:van der Waals force)又名范德瓦耳斯力[1],在化學中指分子稀有氣體原子之間非定向的、無飽和性的、較弱的相互作用力,根據荷蘭物理學家約翰內斯·范德瓦耳斯命名。范德華引力是一種靜電相互作用,但它比化學鍵共價鍵弱得多,通常其能量小於5kJ/mol。范德華引力的大小和分子的大小成正比。

范德華引力的主要來源有三種機制:

  1. 取向力(偶極-偶極力):極性分子之間的相互作用力
  2. 誘導力(偶極-誘導偶極力):極性分子極化非極性分子,產生誘導偶極矩,並相互作用
  3. 分散力:一對非極性分子由於本身電子的機率運動,可以相互配合產生一對方向相反的瞬時偶極矩,這一對瞬時偶極矩相互作用。這種機制是非極性分子中范德華引力的主要來源,1930年由F.W.倫敦英語Fritz London首先根據量子力學原理給出解釋

范德華引力的大小會影響物質尤其是分子晶體熔點沸點,通常分子的分子量越大,范德華引力越大。(氧化氫)比硫化氫的相對分子質量小,因此范德華引力比後者弱,但由於水分子間存在更強的氫鍵,熔沸點反而更高。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華引力所致。[2]

方程式

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對於無極性分子,兩分子間作用力可近似用以下半經驗公式表示:[3]

參見

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參考文獻

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  1. ^ 存档副本. [2021-10-11]. (原始內容存檔於2021-10-11). 
  2. ^ Autumn, K., Liang, Y., Hsieh, S.; et al. Adhesive force of a single gecko foot-hair. Nature 405, 681–685 (2000). [2021-07-01]. 
  3. ^ 包科達.《熱物理學基礎》,P44。