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范德瓦耳斯力
发布时间:2022-09-21     作者:   来源:科技日报   分享到:

范德瓦耳斯力

van der Waals force

定义:由分子极化产生的分子间的静电作用力。

学科:化学_有机化学_物理有机化学_超分子

相关名词:极化 偶极


【延伸阅读】

我们在生活中可以观察到,气体在冷却之后会变成液体或固体,例如水蒸气冷却之后会变成水或冰。这是因为大量分子冷却之后运动减弱,通过分子之间相互作用的引力聚集到了一起。这个引力主要来自正电荷与负电荷之间的静电引力,例如,在冰中,形成水分子的氧原子能从氢原子处把带负电的电子吸引过来,所以氧原子带负电、氢原子带正电,从而产生了极性。于是,静电引力便能在水分子之间发挥作用。

看上去没有极性的氢分子和二氧化碳分子,冷却之后也会分别变为液氢和干冰,这里发挥作用的引力又是什么?这种作用于任何分子的引力由荷兰物理学家范德瓦耳斯(Johannes Diderik van der Waals,1873—1923)提出的理论所揭示,所以被称为范德瓦耳斯力。

以氢分子为例,两个氢原子对电子的吸引能力相同,所以基本不存在极性,但如果我们在某个瞬间来观察的话,那两个电子的位置有可能向一侧偏移。所有的分子都会发生这种瞬间的电子偏移,即产生瞬时极性,于是,就在分子间产生了范德瓦耳斯力。

还有一些分子,整体来看不存在极性,但其中的某一部分存在着极性。例如在二氧化碳中,两个氧原子都吸引中间碳原子的电子,于是氧原子带负电,碳原子带正电。然而与弯折的水分子不同,二氧化碳分子呈直线状,电子同时为两个完全相反的方向吸引。所以从宏观来看,可以将二氧化碳视作不存在极性的分子。但在分子距离很近的时候,局部的极性也能产生分子之间的静电引力,这也属于范德瓦耳斯力。

极性分子还会引起周围分子的极化作用,让原本非极性分子中的电子发生偏移,从而产生极性。也就是说,极化一旦出现,便会不断“传染”,于是,就产生了分子间的静电引力。

由电子偏移所产生的分子瞬时极性、局部极性、诱导极性,便是范德瓦耳斯力的真正成因。

责任编辑:张鹏辉