
【化】 van der Waals bond
model; pattern
heart; mind; morals; virtue
tile
【化】 tile; watt
【醫】 tile
ear; erbium
【醫】 aures; auri-; auris; ear; ot-; oto-
this
【化】 geepound
bond; key
【計】 K; key; keyt
【化】 key; linkage; spline
【醫】 bond; key; linkage
範德瓦耳斯鍵(van der Waals force/bond)是一種普遍存在于原子或分子間的弱電性吸引力,得名于荷蘭物理學家約翰内斯·範德瓦耳斯(Johannes Diderik van der Waals)。該作用力不屬于典型的化學鍵(如離子鍵、共價鍵),而是由瞬時偶極誘導産生的微弱相互作用,主要包含以下三種分量:
色散力(London dispersion forces)
所有原子或分子間均存在,源于電子雲瞬時不對稱分布形成的瞬時偶極矩。其強度隨分子量增大或接觸面積增加而增強,是範德瓦耳斯力的主要成分。例如,非極性分子(如甲烷、惰性氣體)的聚集主要依賴色散力。
誘導力(Debye induction forces)
當極性分子接近非極性分子時,前者永久偶極矩誘導後者産生誘導偶極矩,進而産生吸引力。該力強度與極性分子的偶極矩平方成正比,與非極性分子的極化率成正比。
取向力(Keesom orientation forces)
極性分子間因永久偶極矩定向排列而産生的相互作用,隨溫度升高而減弱。其能量表達式為:
$$ E = -frac{2mu_1mu_2}{3(4pivarepsilon_0)k_BTr} $$
其中 $mu$ 為偶極矩,$r$ 為分子間距。
核心特征:
典型實例:
參考來源:
範德瓦耳斯鍵(又稱範德華鍵或分子間作用力)是分子或原子間的一種弱相互作用力,屬于物理鍵範疇。其本質源于瞬時或永久電荷分布不均引起的靜電作用,具體可分為以下三種類型:
偶極-偶極作用(靜電力)
極性分子由于電荷分布不均形成永久偶極矩,正負極之間産生相互吸引力。例如,HCl分子間的相互作用。
偶極-誘導偶極作用(誘導力)
當極性分子靠近非極性分子時,會使後者電子雲變形,産生瞬時偶極矩并相互吸引。例如,O₂在H₂O附近被極化産生的相互作用。
瞬時偶極-瞬時偶極作用(色散力)
非極性分子因電子雲隨機運動産生瞬時偶極,引發鄰近分子同步極化。這種作用普遍存在于所有分子中,如稀有氣體(Ar、Ne)的液化現象。
主要特性
特殊形式:氫鍵
氫鍵是範德瓦耳斯鍵的強化形式,當H與N、O、F等電負性原子結合時,可與其他電負性原子産生定向作用(如H₂O分子間的氫鍵使冰密度低于液态水)。其鍵能(10–40 kJ/mol)高于普通範德瓦耳斯力,但弱于化學鍵。
應用示例
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