分子间作用力指存在于分子与分子之间或高分子化合物分子内官能团之间的作用力,简称分子间力。它主要包括:
1.范德华力:起初为了修正范德华方程而提出。普遍存在于固、液、气态任何微粒之间,与距离六次方成反比。根据来源不同又可分为:色散力(en:Londondispersionforce):瞬时偶极之间的电性引力;取向力(dipole-dipoleforce):固有偶极之间的电性引力;诱导力:诱导偶极与固有偶极之间的电性引力;氢键:X-H…Y类型的作用力。此外,新型的分子间作用力也不断有报道,包括双氢键和金键等。
2.范德华力又可以分为三种作用力:诱导力、色散力和取向力。
值得注意的是,虽然分子呈电中性,但是因为电子的运动,分子中的部分原子将会出现微弱电性,形成力的作用。
1)色散力
色散力(dispersionforce也称"伦敦力")所有分子或原子间都存在。是分子的瞬时偶极间的作用力,即由于电子的运动,瞬间电子的位置对原子核是不对称的,也就是说正电荷重心和负电荷重心发生瞬时的不重合,从而产生瞬时偶极。色散力和相互作用分子的变形性有关,变形性越大(一般分子量愈大,变形性愈大)色散力越大。色散力和相互作用分子的电离势有关,分子的电离势越低(分子内所含的电子数愈多),色散力越大。色散力的相互作用随着1/r6而变化。
2)诱导力
诱导力(inductionforce)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。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距增大,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。
诱导力与极性分子偶极矩的平方成正比。诱导力与被诱导分子的变形性成正比,通常分子中各原子核的外层电子壳越大(含重原子越多)它在外来静电力作用下越容易变形。相互作用随着1/r6而变化,诱导力与温度无关。
3)取向力
取向力(orientationforce)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。取向力与分子的偶极矩平方成正比,即分子的极性越大,取向力越大。取向力与绝对温度成反比,温度越高,取向力就越弱关相互作用随着1/r6而变化。
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