如何理解范德华力

如何理解范德华力
如何理解范德华力

如何理解范德华力
范德华力
　　开放分类：化学、自然科学、科学、量子物理学、分子力
　　Van der Waals force
　　又译：范德瓦耳斯力、范德瓦尔斯力
　　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 0 0 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.
　　He Ne Ar Kr Xe
　　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
　　[编辑本段]
　　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 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.详情在文后的参考资料链接.